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1 引言

與擁有硬接線安全電路的安全系統(tǒng)相比，在基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)如POWERLINK上傳輸安全信號的安全系統(tǒng)擁有更多優(yōu)勢。這些優(yōu)勢包括通過減少所需布線量節(jié)約 成本，因為廣泛的接線是眾所周知的錯誤源，特別是在復(fù)雜的模塊化機器中。由于傳統(tǒng)的安全接線需要提前知曉所有即將被使用的選項，因此這也會延緩系統(tǒng)投入運 行的時間。然而，采用具備直接通信能力的安全系統(tǒng)無需經(jīng)過控制器路由，可以以更高的數(shù)據(jù)傳輸速度滿足標準，從而大幅提高數(shù)據(jù)吞吐量。直接安裝在電機上具有 智能安全響應(yīng)（SmartSafeReaction）功能的驅(qū)動組件可以縮短停車距離，優(yōu)化安全間隙，有利于機器的小型化和低成本制造。

2 從機器到生產(chǎn)線

在印刷或者包裝領(lǐng)域中，高水平的自動化生產(chǎn)是通過互聯(lián)的機器和機械手裝置實現(xiàn)的。因此，此類領(lǐng)域?qū)τ谠谡麄€生產(chǎn)線上擴展集成于網(wǎng)絡(luò)的安全技術(shù)，并在所有相 關(guān)機器上發(fā)揮其優(yōu)勢擁有濃厚的興趣。然而直到現(xiàn)在，組織性和技術(shù)性障礙總是在阻礙機器和機械手裝置之間通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)安全信號的交換。

組織性問題必須面對的事實是，還沒有一家機械制造商能夠?qū)ν獠吭O(shè)備所有潛在的連接需求做出預(yù)期和規(guī)劃，更不用說預(yù)見如何去實現(xiàn)了。另外，特定機器外單獨的安全設(shè)備相比機器內(nèi)也無法觸發(fā)更深的安全響應(yīng)。

技術(shù)性障礙是由各種安全導(dǎo)向型控制系統(tǒng)之間的不兼容性而產(chǎn)生的。除了openSAFETY之外，它們只能夠與特定廠商的控制硬件和現(xiàn)場總線系統(tǒng)一起工作。因此直到今天，通過共享緊急停車電路將機器連接起來的現(xiàn)象仍然非常普遍。

3 安全接口意味著互操作性

不論采用何種系統(tǒng)總線傳輸數(shù)據(jù)，openSAFETY都是唯一能夠集成于網(wǎng)絡(luò)用于傳輸和處理安全相關(guān)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。因此，即使單個機器來自不同的制造商或者 配備不同的安全功能，在這些機器之間也能夠非常輕松地采用同一種安全技術(shù)。不論使用何種現(xiàn)場總線，通過openSAFETY都可以實現(xiàn)貫穿多個機組的安全 數(shù)據(jù)傳輸。

盡管這種系統(tǒng)的獨立性很強，但是建立一個統(tǒng)一的安全標準并且被每一個機器供應(yīng)商所接受仍然不太可能。

“正因為這個原因，在網(wǎng)絡(luò)層上處理不同安全系統(tǒng)之間的互操作性變得非常必要，這樣就可以利用其在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的全部功能，”貝加萊公司openSAFETY技術(shù) 經(jīng)理MiodragVeselic解釋道。“貝加萊和OMAC一起正在就接口協(xié)議制定一項規(guī)范，旨在讓使用不同系統(tǒng)的機器可以輕松地實現(xiàn)安全導(dǎo)向型系統(tǒng)的 聯(lián)網(wǎng)。”如圖所示。

市場份額：openSAFETY可以處理91%的工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用

4 機器配置文件是關(guān)鍵

統(tǒng)一的配置文件是機器和系統(tǒng)安全導(dǎo)向型網(wǎng)絡(luò)的核心要素，它會對每個機器或機械手裝置上與安全相關(guān)元件的基本設(shè)計進行描述。“這與貫穿系統(tǒng)和設(shè)備的一組明確 的狀態(tài)信號有關(guān)，包括緊急停車、安裝模式、偏離限值等，”Veselic解釋道。“機器配置文件會針對每一個信號指定它是否由設(shè)備傳送，或者設(shè)備是否需要 這一信號用作自己的安全響應(yīng)。”

配置文件中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，它可以將不同制造商集成于網(wǎng)絡(luò)的安全系統(tǒng)組成一個網(wǎng)絡(luò)，凡是與安全相關(guān)的基本信息都可以在該網(wǎng)絡(luò)上共享。這樣就可以使不同地點 的每一個單獨的機器對安全相關(guān)的操作模式設(shè)置做出響應(yīng)，從而提高設(shè)備與系統(tǒng)的可用性。由于openSAFETY采用“黑色通道”機制，通過它傳輸安全信號 僅依賴網(wǎng)絡(luò)通信層，因此可以采用任意以太網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)建立這種類型的網(wǎng)絡(luò)。通用安全接口規(guī)范的一個重要方面是，它能夠在不中止或關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)其余部分的情況下添 加或刪除設(shè)備。

5 主要目的是什么？易于實現(xiàn)

接口協(xié)議以及機器配置文件數(shù)據(jù)的處理方式尚未最終確定。然而該規(guī)范仍然預(yù)計會在2012年的某一時刻完成。“接口的成功與否將最終取決于它是如何易于實現(xiàn) 的，”Veselic解釋道。“因此，配置數(shù)據(jù)集必須被轉(zhuǎn)換成軟件，以使對安全系統(tǒng)廠商的集成變得盡可能容易。對于無內(nèi)置安全控制的簡單裝置或設(shè)備而言， 貝加萊將會提供具備此功能的適配器，而其他制造商也很有可能提供類似產(chǎn)品。”

一旦基于以太網(wǎng)安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉藴式涌谂渲梦募Y(jié)構(gòu)被發(fā)布，那么機械制造商為了確保兼容性，唯一需要做的事情就是完成機器配置文件的一次性開發(fā)。此外，他 們還可以將注意力集中在個別機器內(nèi)的安全裝置上，而且不需要經(jīng)常考慮包括機械手裝置在內(nèi)不斷變化的定制化功能。由于開發(fā)和認證都是一次性的，因此這樣可以 縮短Time-to-Market。

6 基于網(wǎng)絡(luò)的安全系統(tǒng)提高生產(chǎn)效率

客戶所能獲得的另一個優(yōu)勢是機器、機器人以及機械手裝置具有高可用性，它們可以作為積木式構(gòu)件用于在先進的通用安全環(huán)境中輕松創(chuàng)建復(fù)雜的生產(chǎn)系統(tǒng)。在此類系統(tǒng)中擁有大量易于管理的任務(wù)，系統(tǒng)配置隨時都能夠被修改，從而提高生產(chǎn)效率，而這在過去是傳統(tǒng)技術(shù)不可能實現(xiàn)的。

智能安全響應(yīng)（SmartSafeReaction）如“安全減速”（SRS）功能可以在多個機器上同時啟用，它可以提供一個安全狀態(tài)，無需使系統(tǒng)完全停 止運行，這是提高生產(chǎn)效率的一種方式。整條生產(chǎn)線采用全面的安全保障機制對整個系統(tǒng)進行保護也可以提高生產(chǎn)力。這不僅縮短了安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆肪€和時間，而 且還可以節(jié)約空間，因為系統(tǒng)中相鄰機器的安全響應(yīng)不再需要單獨的維護通道。

“基于網(wǎng)絡(luò)層的安全型系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的另外一個優(yōu)勢是，它可以在所有機器上執(zhí)行高質(zhì)量且統(tǒng)一的診斷，”貝加萊集成安全技術(shù)部產(chǎn)品經(jīng)理FranzKaufleitner說道。openSAFETY是面向所有行業(yè)的統(tǒng)一的安全解決方案。如圖所示。

“基于網(wǎng)絡(luò)層的安全型系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的另外一個優(yōu)勢是，它可以在所有機器上執(zhí)行高質(zhì)量且統(tǒng)一的診斷，”貝加萊集成安全技術(shù)部產(chǎn)品經(jīng)理FranzKaufleitner說道。