1 引言

與擁有硬接線(xiàn)安全電路的安全系統相比，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擁有更多優(yōu)勢。這些優(yōu)勢包括通過(guò)減少所需布線(xiàn)量節約 成本，因為廣泛的接線(xiàn)是眾所周知的錯誤源，特別是在復雜的模塊化機器中。由于傳統的安全接線(xiàn)需要提前知曉所有即將被使用的選項，因此這也會(huì )延緩系統投入運 行的時(shí)間。然而，采用具備直接通信能力的安全系統無(wú)需經(jīng)過(guò)控制器路由，可以以更高的數據傳輸速度滿(mǎn)足標準，從而大幅提高數據吞吐量。直接安裝在電機上具有 智能安全響應（SmartSafeReaction）功能的驅動(dòng)組件可以縮短停車(chē)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(xiàn)

在印刷或者包裝領(lǐng)域中，高水平的自動(dòng)化生產(chǎn)是通過(guò)互聯(lián)的機器和機械手裝置實(shí)現的。因此，此類(lèi)領(lǐng)域對于在整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)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(guò)工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現安全信號的交換。

組織性問(wèn)題必須面對的事實(shí)是，還沒(méi)有一家機械制造商能夠對外部設備所有潛在的連接需求做出預期和規劃，更不用說(shuō)預見(jiàn)如何去實(shí)現了。另外，特定機器外單獨的安全設備相比機器內也無(wú)法觸發(fā)更深的安全響應。

技術(shù)性障礙是由各種安全導向型控制系統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(chǎng)商的控制硬件和現場(chǎng)總線(xiàn)系統一起工作。因此直到今天，通過(guò)共享緊急停車(chē)電路將機器連接起來(lái)的現象仍然非常普遍。

3 安全接口意味著(zhù)互操作性

不論采用何種系統總線(xiàn)傳輸數據，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)數據的系統。因此，即使單個(gè)機器來(lái)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)。不論使用何種現場(chǎng)總線(xiàn)，通過(guò)openSAFETY都可以實(shí)現貫穿多個(gè)機組的安全 數據傳輸。

盡管這種系統的獨立性很強，但是建立一個(gè)統一的安全標準并且被每一個(gè)機器供應商所接受仍然不太可能。

“正因為這個(gè)原因，在網(wǎng)絡(luò )層上處理不同安全系統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 )內的全部功能，”貝加萊公司openSAFETY技術(shù) 經(jīng)理MiodragVeselic解釋道?！柏惣尤R和OMAC一起正在就接口協(xié)議制定一項規范，旨在讓使用不同系統的機器可以輕松地實(shí)現安全導向型系統的 聯(lián)網(wǎng)?！比鐖D所示。

市場(chǎng)份額：openSAFETY可以處理91%的工業(yè)以太網(wǎng)應用

4 機器配置文件是關(guān)鍵

統一的配置文件是機器和系統安全導向型網(wǎng)絡(luò )的核心要素，它會(huì )對每個(gè)機器或機械手裝置上與安全相關(guān)元件的基本設計進(jìn)行描述?！斑@與貫穿系統和設備的一組明確 的狀態(tài)信號有關(guān)，包括緊急停車(chē)、安裝模式、偏離限值等，”Veselic解釋道?！皺C器配置文件會(huì )針對每一個(gè)信號指定它是否由設備傳送，或者設備是否需要 這一信號用作自己的安全響應?！?/p>

配置文件中的數據結構簡(jiǎn)單，它可以將不同制造商集成于網(wǎng)絡(luò )的安全系統組成一個(gè)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(diǎn) 的每一個(gè)單獨的機器對安全相關(guān)的操作模式設置做出響應，從而提高設備與系統的可用性。由于openSAFETY采用“黑色通道”機制，通過(guò)它傳輸安全信號 僅依賴(lài)網(wǎng)絡(luò )通信層，因此可以采用任意以太網(wǎng)拓撲結構建立這種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )。通用安全接口規范的一個(gè)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 加或刪除設備。

5 主要目的是什么？易于實(shí)現

接口協(xié)議以及機器配置文件數據的處理方式尚未最終確定。然而該規范仍然預計會(huì )在2012年的某一時(shí)刻完成?！敖涌诘某晒εc否將最終取決于它是如何易于實(shí)現 的，”Veselic解釋道?！耙虼?，配置數據集必須被轉換成軟件，以使對安全系統廠(chǎng)商的集成變得盡可能容易。對于無(wú)內置安全控制的簡(jiǎn)單裝置或設備而言， 貝加萊將會(huì )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(lèi)似產(chǎn)品?！?/p>

一旦基于以太網(wǎng)安全數據傳輸的標準接口配置文件結構被發(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(kāi)發(fā)。此外，他 們還可以將注意力集中在個(gè)別機器內的安全裝置上，而且不需要經(jīng)?？紤]包括機械手裝置在內不斷變化的定制化功能。由于開(kāi)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 )的安全系統提高生產(chǎn)效率

客戶(hù)所能獲得的另一個(gè)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件用于在先進(jìn)的通用安全環(huán)境中輕松創(chuàng )建復雜的生產(chǎn)系統。在此類(lèi)系統中擁有大量易于管理的任務(wù)，系統配置隨時(shí)都能夠被修改，從而提高生產(chǎn)效率，而這在過(guò)去是傳統技術(shù)不可能實(shí)現的。

智能安全響應（SmartSafeReaction）如“安全減速”（SRS）功能可以在多個(gè)機器上同時(shí)啟用，它可以提供一個(gè)安全狀態(tài)，無(wú)需使系統完全停 止運行，這是提高生產(chǎn)效率的一種方式。整條生產(chǎn)線(xiàn)采用全面的安全保障機制對整個(gè)系統進(jìn)行保護也可以提高生產(chǎn)力。這不僅縮短了安全數據傳輸的路線(xiàn)和時(shí)間，而 且還可以節約空間，因為系統中相鄰機器的安全響應不再需要單獨的維護通道。

“基于網(wǎng)絡(luò )層的安全型系統網(wǎng)絡(luò )的另外一個(gè)優(yōu)勢是，它可以在所有機器上執行高質(zhì)量且統一的診斷，”貝加萊集成安全技術(shù)部產(chǎn)品經(jīng)理FranzKaufleitner說(shuō)道。openSAFETY是面向所有行業(yè)的統一的安全解決方案。如圖所示。

“基于網(wǎng)絡(luò )層的安全型系統網(wǎng)絡(luò )的另外一個(gè)優(yōu)勢是，它可以在所有機器上執行高質(zhì)量且統一的診斷，”貝加萊集成安全技術(shù)部產(chǎn)品經(jīng)理FranzKaufleitner說(shuō)道。