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貝加萊工業自動化（中國）有限公司產品經理 上官小晶
中國制造業當前所面臨的重要挑戰是提高生產效率、增加制造的靈活性、縮短產品上市時間。然而在生產制造過程中，一旦發生安全事故，輕則耽誤工期，重則造成設備財產損失、甚至威脅人員生命安全。為了避免危險發生，通常安全防護系統在檢測到危險即將發生時會自動中斷生產，但同時也帶來了意外停車損失。如何在生產過程中合理有效地避免意外發生而又能避免意外停車損失？來自奧地利的自動化公司貝加萊給出了他們的解決方案，貝加萊智能化、分布式和集成化的安全技術實現了極短的響應時間，使得安全關閉并不需要將整個設備關機，從而針對各種情況的智能安全響應能夠在無需中斷生產過程的情況下提供安全保障，為設備和系統開辟了一個全新的安全概念。廣泛的機器選項，編程替代硬接線的理念，安全維護和診斷以及全系統安全通信相結合，來優化機器和系統的靈活性和可用性，貝加萊采用集成架構，打造了完美的工業安全防護解決方案。本刊記者專門采訪了貝加萊工業自動化（中國）有限公司產品經理上官小晶，請他解讀貝加萊的集成架構安全解決方案的優勢以及在工業安全領域的實踐成果。
《自動化博覽》：智能制造、物聯網是未來制造業的發展趨勢，請您談談在這一發展趨勢下，我國在工業安全領域有什么規劃？
上官小晶：功能安全的基礎國際標準是IEC61508。另外，針對不同的應用領域有不同的國際標準來指導和規范，如過程工業規范IEC/EN61511、機械設備安全標準ISO13849/IEC62061、道路車輛規范ISO26262等等。
近年來，國家十分重視安全問題，尤其是像石化行業這樣涉及重大民生問題的過程安全問題。2014年國家安監總局特別發文，要求使用符合相關標準的安全儀表系統，并做了時間上的規定。安監局【2014】116號文件指出：從2016年1月1日起，大型和外商獨資合資等具備條件的化工企業新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學品儲存設施，要按照本指導意見的要求設計符合相關標準規定的安全儀表系統。從2018年1月1日起，所有新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學品儲存設施要設計符合要求的安全儀表系統。其他新建化工裝置、危險化學品儲存設施安全儀表系統，從2020年1月1日起，應執行功能安全相關標準要求，設計符合要求的安全儀表系統。
隨著人們安全意識的提高，工業安全防護必將成為工業領域的一大熱點。而以過程工業安全為引領，其他領域的功能安全也必將走進工業生產的方方面面。對與工業安全防護相關的安全產品供應商、安全方案供應商來說，將迎來行業發展的春天。
《自動化博覽》：請您介紹一下貝加萊的工業安全產品或解決方案，應用在哪些行業或領域？
上官小晶：貝加萊安全方案采用集成架構，安全系統和普通系統深度融合，且兩者之間不會相互干擾，具體拓撲結構如圖1所示。
圖1 集成架構的安全方案拓撲圖
圖1中黃色模塊是安全相關模塊，包括安全PLC、安全I/O和安全運動控制器等。該方案取得了TüVRheinland功能安全認證，滿足SIL3標準，無疑是值得信賴的安全解決方案。
同時，該安全方案是一個開放的安全方案，支持第三方安全設備接入，不僅支持POWERLINK，還支持其他實時以太網總線，如PROFINET、SERCOS、Ethernet/IP等。主要應用于機械安全領域，如包裝機械、印刷機械、塑料機械、金屬加工設備、工業機器人等，為用戶提供全方位的滿足相關功能安全標準的整套方案。
《自動化博覽》：請您談談貝加萊在工業安全領域的核心競爭力？并介紹一下近兩年推出的新產品或技術？有哪些特色？
上官小晶：貝加萊在工業安全領域的核心競爭力是創新能力。2002年推出STO（Safe Torque Off），2005年推出openSAFETY概念，2006年推出STO/SIL3， 2010年推出SafeOPTION，2011年推出安全溫度模塊，2012年推出SafeROBOTICS，都是當時市場上唯一的產品。
近兩年，貝加萊相繼推出了一系列安全領域的新產品，如：
經濟型安全PLC SafeLOGIC-X（支持較少點數的安全系統）；
支持reACTION Technology的安全模塊（I/O響應可達微秒級）；
多通道輸入輸出安全模塊；
混合型輸入輸出安全模塊；
安全鑰匙（系統在缺少安全鑰匙的情況下將無法正常運行）；
安全伺服驅動器ACOPOSmulti Safe MC、ACOPOS P3；
mapp SAFETY（支持貝加萊mapp TECHNOLOGY安全組件）等。
集成安全是貝加萊工業安全解決方案的關鍵。在工業4.0時代，必須面對的是生產線集成后的安全協同問題，在保障安全的前提下如何提高生產效率，這是必須予以考慮的，而openSAFETY正是為了滿足生產線集成的安全而設計的。此外，隨著機器人更為廣泛地應用于工業制造領域，SafeROBOTICS是必需考慮的問題，貝加萊已經針對機器人安全設計了SLS@TCP等功能，以確保安全的機器人協同。
《自動化博覽》：就您的了解，國內外工業安全法規標準制定和實施情況如何？我國與國外有什么樣的差距？在哪些方面還有待完善？
上官小晶：就過程工業功能安全而言，我了解的法規及實施情況是：美國：ANSI/ISA-84已經接受IEC61511；日本：JIS已經使用IEC61508（第一版），IEC61508現行版本已經翻譯，很多廠家內部使用IEC61508/61511；澳大利亞：AS 60508和ASIEC61511已經作為功能安全法規；歐洲：EN60508已經應用于各個跨國公司的產品；中東：IEC61508/61511的要求由采購商、工廠提出；中國：GBT 20438.1-7:2006（對應IEC61508）及GBT21109.1-3:2007（對應IEC61511）已經發布。
就機械設備功能安全而言，據我所知，歐洲、美國和日本均有完整的基于國際標準ISO13849的機械設備安全法規。中國也制定了相應的國標GB 28526-2012（對應EN62061），并于2013年5月開始實施。
從法規方面而言，我認為我國與國外的差距并不大，關鍵是隱藏在法規背后的設計理念和安全評估方法，我們還有待提高。
SafeLOGIC-X集成安全解決方案支持不同規模的應用
傳統情況下，成本問題使得較小規模的應用一般不會選擇集成安全解決方案，而往往采用硬接線解決方案，這樣就不得不放棄集成方案在應用中的很多優勢，需要解決擴展性不足以及不同大小應用之間的系統中斷問題。目前，貝加萊提供了一個極其簡單的解決方案來解決這些問題——SafeLOGIC-X。
對于SafeLOGIC-X而言，通常由硬件控制器提供的功能是被標準PLC、安全輸入模塊和HMI單元共享的。這是在不犧牲集成安全技術的任何優勢的情況下完成的。
現代機械的開發人員都很清楚從集成在總線網絡的安全技術中可以獲得哪些好處。他們很看重從接線中所節省的時間和成本以及虛擬布線所提供的靈活性——恰巧的是這樣還能使模塊化機器設備和系統設計變得更加容易。貝加萊安全解決方案的先進功能適用于運動控制，并且開放的以太網標準POWERLINK能夠實現快速響應。通過openSAFETY傳輸安全信號，這是市場上唯一獨立于總線的安全協議。貝加萊集成安全技術的應用范圍正在迅速擴大，尤其是應用于更大和更復雜的機械中。
作為唯一開放的安全標準，openSAFETY提供了遠遠超過簡單滿足SIL 3標準的通信服務。指定的配置和參數化服務確保參數和配置數據被安全監測并分布在網絡上。這些創新功能是貝加萊全新安全解決方案SafeLOGIC-X架構的基礎。
適用于任意大小應用的集成安全
“雖然集成安全技術擁有各種明顯的優勢，”貝加萊集成安全技術產品經理Franz Kaufleitner說道，“但是在一些應用中仍未實施。特別是涉及到小規模應用時，單獨購買的價格往往是決定性因素，一個單獨的安全控制器對于小規模的應用而言完全沒有預算空間。”
憑借SafeLOGIC，貝加萊可以提供市場上最全面且性能最高的安全系統?，F在SafeLOGIC-X還將集成安全技術帶到了更小的應用中。
然而，貝加萊全新的解決方案可以提供集成的基于總線的PLC的各種優勢，并且與基于繼電器技術的傳統方案相比，其價格同樣具有市場競爭力。用戶獲得的好處顯而易見：始終如一的機器設計和診斷可以提升機器的可用性。
安全任務分布在現有硬件中
Kaufleitner說道，“通過使用軟件，我們已經設法擺脫了對專用安全控制器的依賴?！必惣尤RSafeLOGIC控制器提供的安全功能分布在整個現有的硬件組態網絡中。為了做到這一點，貝加萊的專家將所有與安全相關的任務分成了三個包：
執行安全應用：該任務被外包給貝加萊X20 SafeIO系列安全輸入模塊。該安全硬件采用ARM雙核處理器系統。
安全管理配置參數： 這些參數將被集中存儲在SafeLOGIC控制器中。在更換控制器時，參數必須通過確保符合SIL3標準的方法傳輸到新的硬件中。這項任務被外包給了可相互監測的標準PLC中的安全任務組。
確認與安全相關的動作和事件：更換每個SafeLOGIC控制器上的用戶界面沒有任何問題。這是通過在操作面板上運行遠程控制服務來實現的。使用開關元件通過按鍵和顯示元件的形式確保安全確認。
安全應用程序運行在貝加萊X20 SafeIO系列安全輸入模塊上，它擁有ARM雙核處理器。
完全兼容小規模應用
SafeLOGIC-X為用戶提供了集成安全解決方案的各種優勢，有眾多先進的可選產品：安全數字量I/O模塊、安全模擬量I/O模塊、安全溫度輸入模塊、安全運動控制、集成診斷、安全線集成以及安全機器選項。
與使用SafeDESIGNER編輯器對基于硬件的解決方案進行編程相同，SafeLOGIC-X解決方案也是在Automation Studio中進行編程的。這擁有一個關鍵的優勢，Kaufleitner指出：“當系統超出SafeLOGIC-X解決方案的時候，將其切換至專用的SafeLOGIC控制器沒有任何問題?！爆F有的代碼可以繼續使用，這樣能節省時間和成本。
安全應用在Automation Studio的SafeDESIGNER圖形編輯器中實現虛擬接線。不必馬上決定應用程序將運行在SafeLOGIC硬件上還是SafeLOGIC-X解決方案上。這正體現了該解決方案的巨大優勢：它完全可擴展。
安全應用程序易于擴展，并且能夠根據任意系統大小進行配置。在添加安全輸入和輸出模塊時，可以在SafeLOGIC控制器上簡單地重復使用現有的代碼。SafeLOGIC-X還允許通過機器選項在可視化終端上配置安全設備，就像基于硬件的解決方案一樣。調試和技術服務人員可以輕松地完成修改，無需使用任何外部以安全為導向的編程設備。
完全獨立于控制平臺
任何運行貝加萊實時操作系統Automation Runtime的貝加萊產品都可以應用基于軟件的安全解決方案，包括全系列的Automation PC和Panel PC以及Power Panel和模塊化的X20控制模塊?！拔覀円呀洺晒Φ貏摻艘粋€能夠填補市場缺口的易于擴展的解決方案，”Kaufleitner指出?！霸O備和系統制造商現在可以解決應用在各產品中的安全解決方案之間不一致性問題，并且不論應用規模大小都可以充分享受到集成安全技術的好處?！?/p>
摘自《自動化博覽》2016年2月刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號