一種全新的安全系統(tǒng)解決方案，集成了可編程安全PLC 及可組態(tài)的安全模塊的優(yōu)點，應用靈活，可輕松實現(xiàn)網絡通訊功能裸燎，為中型/中大型分布式安全系統(tǒng)提供了更加優(yōu)化的解決方案。

摘要
        隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展泼疑，自動化程度的提高德绿，機器設備對安全的要求也越來越高，機器設備的發(fā)展目標之一闸声，就是能將安全功能集成于高效彻盐、靈活的控制系統(tǒng)中。對于大型應用方案贿叉，集成度較高的安全PLC是比較理想的選擇晕忙，而對于小型應用方案，簡單净纬、可組態(tài)的安全模塊則更加實用膛画，具有更多的優(yōu)勢。現(xiàn)在打洋，一種全新的解決方案癞亩，集成了以上兩種方案的優(yōu)點——應用靈活，可輕松實現(xiàn)網絡通訊功能剥跃，為中型绪痘、分布式應用提供了更加優(yōu)化的解決方案，無需使用安全PLC笙寻，即可幫助機器設備制造商實現(xiàn)高效的暇昂、支持網絡功能的安全解決方案。

技術現(xiàn)狀
        縱觀當前市場上所提供的各種安全系統(tǒng)解決方案伴嗡，在簡單的急波、可組態(tài)的安全模塊和靈活的、高性能的可編程安全PLC之間瘪校，缺少另一種分支產品澄暮。
        依照EU機械指令，在設計機器設備安全回路時阱扬，設計工程師必須參照最新的國際功能安全標準來設計(例如：EN ISO 13849或IEC 62061)泣懊，因此這就提出了一個問題，無論是使用可編程麻惶、支持網絡功能的安全PLC馍刮，還是使用簡單、可組態(tài)的安全模塊窃蹋，都要求我們的工程師對最新安全標準有足夠的理解卡啰，以保證其設計的安全回路符合當前所流行的功能安全標準的要求。
        早在2008-2009年警没，這個問題就已經被一個特殊的工作小組“Steuerungstechnik im VDMA”提出并開始分析匕冠，最后，制定了相應的指導方針患赏，命名為“Programmierbare Sicherheitstechnik im Maschinenbau. Entscheidungshilfe für den Einsatz. Safety(1)”逾族，此指導方針充分考慮了當前工業(yè)技術發(fā)展水平下所流行的技術，指出了與安全相關的通訊功能的重要意義界北，但這僅限于針對可編程安全PLC床斜，可組態(tài)的安全模塊并不在范圍之內。

可組態(tài)的安全模塊
        相對于簡單的扇收、采用硬接線的通用安全繼電器好侈，可組態(tài)的安全模塊擁有應用靈活的優(yōu)勢，根據(jù)應用需求氨案，可任意組態(tài)安全功能也拳，僅需借助類似螺絲刀這種簡單的硬件工具，以及簡單的軟件組態(tài)工具锻刺，即可完成整個模塊的組態(tài)和接線工作绝迁。可組態(tài)的安全模塊主模塊面板上擁有數(shù)量固定的安全I/O 輸入/輸出信號懂版，在安全I/O信號不夠的情況下鹃栽，可以通過增加I/O擴展模塊，直接將擴展模塊和主模塊相連躯畴，也可以通過專用的擴展總線耦合器民鼓，以擴展I/O信號，另外蓬抄，一些可組態(tài)的安全模塊還支持安全信號和非安全信號的混合應用丰嘉。
        通過標準現(xiàn)場總線設備和網絡設備夯到，或通過特殊的現(xiàn)場總線模塊(總線耦合器)，可以整合標準自動化機器設備的控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)饮亏，通過這些模塊耍贾，將可組態(tài)安全模塊上的信號傳輸至標準控制系統(tǒng)，例如診斷信息或信號狀態(tài)路幸，當然荐开，要實現(xiàn)此功能的前提是，在組態(tài)軟件里简肴，必須事先選擇這些信號晃听，并對其進行地址設置。
        可組態(tài)安全模塊使用方便尚羽、安裝簡單呛米！所能達到的安全等級對于每個人都是固定的，例如普通職員斜回、電工和操作工人簇寻，即使這些人之前并不負責安全方面的工作，也不需要對他們進行編程方面的特殊培訓凳贰，因為安全功能已經被集成在具有安全認證的安全功能塊中市通。
當然，相對于靈活的可編程安全PLC系統(tǒng)哗励，可組態(tài)的安全模塊的缺點也是明顯的苫瘾，其不能與安全網絡進行通訊，不能將一些與安全相關的信息傳輸至已經存在標準網絡界橱。對于分布式的機器設備而言湃彻，這就增加了額外的接線或需要增加專用總線模塊。因此丛君，對于這種用戶而言短酵，此方案既不靈活性，也不高效修噪，而且還需要增加額外的成本查库。
        因此，要在標準網絡中連接分布式安全I/O模塊黄琼，唯一的方法就是應用可編程安全PLC樊销，并且要求這種PLC支持安全網絡協(xié)議。

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可編程安全PLC
        相比簡單的可組態(tài)安全模塊脏款，可編程安全PLC支持更多的安全信號围苫、安全功能塊應用示例，編程資源庫，更好地集成一些特殊的安全功能剂府，例如：安全運動拧揽。通過安全網絡標準化，安全PLC可以和分布式安全I/O模塊腺占、高集成功能的安全設備進行通訊（例如：激光掃描儀强法、安全驅動）。最新的安全網絡還支持無線通訊湾笛，對于移動的機器設備和工具，這種方案有很大的優(yōu)勢辆泄。
        但是蟋真，可編程安全PLC的使用也有一定的限制，需要符合一些前提條件铐坠，而且這些條件往往具有很大的挑戰(zhàn)：
        首先酷它，需要確認所應用的PLC是否能提供 “Safe Version”？而對于一些機器設備遂涛，這一要求其實是很難滿足的悦阿，因為目前，安全PLC的發(fā)展是非常緩慢乏乔，所應用的PLC系統(tǒng)不一定能提供“Safe Version”丝板。
        其次，機器設備制造商由于需要符合不同客戶的特殊需求蜂镇，所使用的控制系統(tǒng)品牌或型號可能是不一樣的吓篙， 是否能實現(xiàn)所有與安全相關的控制？這也是一個問題给酥。
        第三深怕，機器設備制造商使用自己研發(fā)和設計的系統(tǒng)或基于PC的控制系統(tǒng)，在安全軟件和安全運行技術可用的情況下（例如：KW-Software公司開發(fā)的安全軟件）泵肄，基于安全的硬件設備必須由機器設備制造商本身開發(fā)或設計捆交。

    在確認所使用的PLC系統(tǒng)所對應的安全PLC系統(tǒng)可以提供的前提下，又提出了以下新問題：“PLC支持哪種安全網絡或協(xié)議”腐巢？不同的PLC支持不同的網絡或協(xié)議品追！最壞的情況就是，機器設備制造商必須根據(jù)使用的安全網絡類型來選擇安全PLC品牌或型號系忙∷信危可是，是否有足夠的安全網絡類型可供選擇银还，又是一個值得思考的問題风宁。
        進行PLC系統(tǒng)和網絡類型的更改不僅是硬件問題，從工程工具方面來說，編程語言戒财，安全程序的驗證和確認流程热监，所有部件的功能安全管理都是必須要考慮的。
        因此饮寞，總的來說悬占，安全PLC、安全網絡拜岂、安全零部件和工程之間存在的較強的附屬關系邓秕，對于機器設備制造商甚至最終用戶，最終又可能成為一大劣勢庵偏。
        之所以對這些附屬關系進行分析轻江，其原因也是已經非常明顯的，需要將安全邏輯單元和安全通信主站高度集成于中央標準PLC系統(tǒng)母掀，此外挤帕，大多數(shù)安全協(xié)議使用特殊的、類似非循環(huán)服務或特殊通訊網絡特性焰哮，而無法進行參數(shù)化贤泥、網絡設備的診斷。

安全橋技術——分布式仆加、可組態(tài)的安全模塊
        安全橋技術是一種全新的解決方案练缴，用于實現(xiàn)自動化網絡中分布式安全功能，以消除安全協(xié)議膏蚓、標準PLC和標準現(xiàn)場總線/網絡彼此之間較強的附屬關系瓢谢，因此，安全橋技術必須能實現(xiàn)以下2個重要的特性：
        首先驮瞧，安全邏輯單元無需集成在PLC系統(tǒng)氓扛，安全邏輯單元是分散的、獨立于標準PLC论笔，是一種可組態(tài)的安全模塊采郎。在安全橋技術中，具有特殊功能的邏輯模塊其實就是一種標準的網絡設備狂魔。
        其次蒜埋，為了讀取來自分布式傳感器的安全輸入信號，或將安全輸出信號傳輸至執(zhí)行器最楷，安全邏輯模塊必須通過一種特殊的安全橋協(xié)議整份，將這些信息傳輸至已經安裝好的標準網絡中。這種安全協(xié)議不含任何網絡和PLC之間所指定的某種附屬特性籽孙，因此烈评，黑通道原理被用于進行參數(shù)化和故障診斷。標準PLC和整個網絡，以及安全報文中所涉及的所有零部件该捎，都是“黑色通道”的一部分娇歹，安全相關失效檢測方法，僅在通訊的終端被執(zhí)行枝扭，在黑色通道內部檢測所有的殘余失效的概率劣屑，以符合最高安全等級（等級4，SIL3孵钱，PLe）涮凡。

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    從使用者的角度出發(fā)，一個安全站點內所有分布式安全橋模塊要能完成原先使用可組態(tài)安全模塊能完成的功能昏滔，即實現(xiàn)的一臺機器設備所要求的所有安全功能氓愿。

        標準PLC系統(tǒng)是黑色通道中的一部分的這一特殊特性，帶來一些無法預知的好處：
        ? 標準PLC能直接讀來自輸入設備的所有安全輸入信號递促。
        ? 標準PLC還能直接讀取所有安全輸出信號，這些信號通過安全輸出設備被映射成標準輸入信號被讀取县趴。
        ? 標準PLC能直接讀取來自所有安全橋模塊(例如：安全輸入模塊送魁、安全邏輯模塊、安全輸出模塊)的所有診斷信息锭汛。
        ? 只要安全橋和安全邏輯模塊容許笨奠，標準PLC還能直接發(fā)送安全輸出信號至安全輸出模塊。
        這種既安全唤殴、又可輕松實現(xiàn)網絡通訊的新方案般婆，集合了可編程、支持網絡功能的安全PLC系統(tǒng)和可組態(tài)安全模塊二者的優(yōu)勢朵逝。安全橋支持網絡功能蔚袍，可以像安全PLC一樣應用靈活，又可以像可組態(tài)安全模塊一樣安裝簡單配名，其組態(tài)軟件與可組態(tài)安全模塊所應用的軟件是一樣的啤咽，都是SAFECONF軟件。

結尾
        作為一種全新的安全系統(tǒng)解決方案渠脉，安全橋可以集成在自動化系統(tǒng)網絡中宇整，實現(xiàn)安全網絡通信功能。安全橋技術完全獨立于安全PLC和標準網絡芋膘，因此鳞青，可非常容易地集成于已有標準系統(tǒng)和標準網絡中，無需使用特殊的PLC系統(tǒng)和安全網絡協(xié)議凡矿，便可實現(xiàn)各種安全功能键先。此技術以及產品早在2009年就已經通過了德國萊茵TüV認證，集合了安全網絡通訊功能和可組態(tài)的安全模塊應用簡單的優(yōu)勢，可以應用在最高安全等級為4 ,SIL 3, PL e的各種應用中沈跷。由于嚴格執(zhí)行了安全功能和標準PLC網絡分開原則暖麻，即使系統(tǒng)中所應用的標準PLC或網絡配置發(fā)生了變化，也無需對安全相關配置和參數(shù)進行修改亮铛，這也就意味著瘾手，只要是得到認可的安全應用方案，無需進行任何修改受卒，可以被應用于使用不同PLC系統(tǒng)的機器設備光拥，可以在不同的控制系統(tǒng)中被重復使用。

        安全橋技術是一種全新的安全技術筋蝴，其彌補了可組態(tài)的安全模塊和可編程PLC系統(tǒng)之間的應用間隙厨摔。

德國菲尼克斯電氣集團安全專家Mr.Steffen Horn
 菲尼克斯（中國）投資有限公司安全專員Ms.薛小芹

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