貝加萊工業(yè)自動(dòng)化（中國）有限公司產(chǎn)品經(jīng)理 上官小晶

中國制造業(yè)當前所面臨的重要挑戰是提高生產(chǎn)效率、增加制造的靈活性、縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。然而在生產(chǎn)制造過(guò)程中，一旦發(fā)生安全事故，輕則耽誤工期，重則造成設備財產(chǎn)損失、甚至威脅人員生命安全。為了避免危險發(fā)生，通常安全防護系統在檢測到危險即將發(fā)生時(shí)會(huì )自動(dòng)中斷生產(chǎn)，但同時(shí)也帶來(lái)了意外停車(chē)損失。如何在生產(chǎn)過(guò)程中合理有效地避免意外發(fā)生而又能避免意外停車(chē)損失？來(lái)自?shī)W地利的自動(dòng)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(shù)實(shí)現了極短的響應時(shí)間，使得安全關(guān)閉并不需要將整個(gè)設備關(guān)機，從而針對各種情況的智能安全響應能夠在無(wú)需中斷生產(chǎn)過(guò)程的情況下提供安全保障，為設備和系統開(kāi)辟了一個(gè)全新的安全概念。廣泛的機器選項，編程替代硬接線(xiàn)的理念，安全維護和診斷以及全系統安全通信相結合，來(lái)優(yōu)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(yè)安全防護解決方案。本刊記者專(zhuān)門(mén)采訪(fǎng)了貝加萊工業(yè)自動(dòng)化（中國）有限公司產(chǎn)品經(jīng)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(yōu)勢以及在工業(yè)安全領(lǐng)域的實(shí)踐成果。

《自動(dòng)化博覽》：智能制造、物聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展趨勢，請您談?wù)勗谶@一發(fā)展趨勢下，我國在工業(yè)安全領(lǐng)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(lǐng)域有不同的國際標準來(lái)指導和規范，如過(guò)程工業(yè)規范IEC/EN61511、機械設備安全標準ISO13849/IEC62061、道路車(chē)輛規范ISO26262等等。

近年來(lái)，國家十分重視安全問(wèn)題，尤其是像石化行業(yè)這樣涉及重大民生問(wèn)題的過(guò)程安全問(wèn)題。2014年國家安監總局特別發(fā)文，要求使用符合相關(guān)標準的安全儀表系統，并做了時(shí)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(yè)新建涉及“兩重點(diǎn)一重大”的化工裝置和危險化學(xué)品儲存設施，要按照本指導意見(jiàn)的要求設計符合相關(guān)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(diǎn)一重大”的化工裝置和危險化學(xué)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(xué)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(guān)標準要求，設計符合要求的安全儀表系統。

隨著(zhù)人們安全意識的提高，工業(yè)安全防護必將成為工業(yè)領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。而以過(guò)程工業(yè)安全為引領(lǐng)，其他領(lǐng)域的功能安全也必將走進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的方方面面。對與工業(yè)安全防護相關(guān)的安全產(chǎn)品供應商、安全方案供應商來(lái)說(shuō)，將迎來(lái)行業(yè)發(fā)展的春天。

《自動(dòng)化博覽》：請您介紹一下貝加萊的工業(yè)安全產(chǎn)品或解決方案，應用在哪些行業(yè)或領(lǐng)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(huì )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(guān)模塊，包括安全PLC、安全I/O和安全運動(dòng)控制器等。該方案取得了TüVRheinland功能安全認證，滿(mǎn)足SIL3標準，無(wú)疑是值得信賴(lài)的安全解決方案。

同時(shí)，該安全方案是一個(gè)開(kāi)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(shí)時(shí)以太網(wǎng)總線(xiàn)，如PROFINET、SERCOS、Ethernet/IP等。主要應用于機械安全領(lǐng)域，如包裝機械、印刷機械、塑料機械、金屬加工設備、工業(yè)機器人等，為用戶(hù)提供全方位的滿(mǎn)足相關(guān)功能安全標準的整套方案。

《自動(dòng)化博覽》：請您談?wù)勜惣尤R在工業(yè)安全領(lǐng)域的核心競爭力？并介紹一下近兩年推出的新產(chǎn)品或技術(shù)？有哪些特色？

上官小晶：貝加萊在工業(yè)安全領(lǐng)域的核心競爭力是創(chuàng )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(shí)市場(chǎng)上唯一的產(chǎn)品。

近兩年，貝加萊相繼推出了一系列安全領(lǐng)域的新產(chǎn)品，如：

經(jīng)濟型安全PLC SafeLOGIC-X（支持較少點(diǎn)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(wú)法正常運行）；

安全伺服驅動(dòng)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(yè)安全解決方案的關(guān)鍵。在工業(yè)4.0時(shí)代，必須面對的是生產(chǎn)線(xiàn)集成后的安全協(xié)同問(wèn)題，在保障安全的前提下如何提高生產(chǎn)效率，這是必須予以考慮的，而openSAFETY正是為了滿(mǎn)足生產(chǎn)線(xiàn)集成的安全而設計的。此外，隨著(zhù)機器人更為廣泛地應用于工業(yè)制造領(lǐng)域，SafeROBOTICS是必需考慮的問(wèn)題，貝加萊已經(jīng)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(xié)同。

《自動(dòng)化博覽》：就您的了解，國內外工業(yè)安全法規標準制定和實(shí)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(guò)程工業(yè)功能安全而言，我了解的法規及實(shí)施情況是：美國：ANSI/ISA-84已經(jīng)接受IEC61511；日本：JIS已經(jīng)使用IEC61508（第一版），IEC61508現行版本已經(jīng)翻譯，很多廠(chǎng)家內部使用IEC61508/61511；澳大利亞：AS 60508和ASIEC61511已經(jīng)作為功能安全法規；歐洲：EN60508已經(jīng)應用于各個(gè)跨國公司的產(chǎn)品；中東：IEC61508/61511的要求由采購商、工廠(chǎng)提出；中國：GBT 20438.1-7:2006（對應IEC61508）及GBT21109.1-3:2007（對應IEC61511）已經(jīng)發(fā)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(kāi)始實(shí)施。

從法規方面而言，我認為我國與國外的差距并不大，關(guān)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(wèn)題使得較小規模的應用一般不會(huì )選擇集成安全解決方案，而往往采用硬接線(xiàn)解決方案，這樣就不得不放棄集成方案在應用中的很多優(yōu)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(wèn)題。目前，貝加萊提供了一個(gè)極其簡(jiǎn)單的解決方案來(lái)解決這些問(wèn)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(shù)的任何優(yōu)勢的情況下完成的。

現代機械的開(kāi)發(fā)人員都很清楚從集成在總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的安全技術(shù)中可以獲得哪些好處。他們很看重從接線(xiàn)中所節省的時(shí)間和成本以及虛擬布線(xiàn)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(jìn)功能適用于運動(dòng)控制，并且開(kāi)放的以太網(wǎng)標準POWERLINK能夠實(shí)現快速響應。通過(guò)openSAFETY傳輸安全信號，這是市場(chǎng)上唯一獨立于總線(xiàn)的安全協(xié)議。貝加萊集成安全技術(shù)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(kāi)放的安全標準，openSAFETY提供了遠遠超過(guò)簡(jiǎn)單滿(mǎn)足SIL 3標準的通信服務(wù)。指定的配置和參數化服務(wù)確保參數和配置數據被安全監測并分布在網(wǎng)絡(luò )上。這些創(chuàng )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(shù)擁有各種明顯的優(yōu)勢，”貝加萊集成安全技術(shù)產(chǎn)品經(jīng)理Franz Kaufleitner說(shuō)道，“但是在一些應用中仍未實(shí)施。特別是涉及到小規模應用時(shí)，單獨購買(mǎi)的價(jià)格往往是決定性因素，一個(gè)單獨的安全控制器對于小規模的應用而言完全沒(méi)有預算空間?！?/p>

憑借SafeLOGIC，貝加萊可以提供市場(chǎng)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(shù)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(xiàn)的PLC的各種優(yōu)勢，并且與基于繼電器技術(shù)的傳統方案相比，其價(jià)格同樣具有市場(chǎng)競爭力。用戶(hù)獲得的好處顯而易見(jiàn)：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(wù)分布在現有硬件中

Kaufleitner說(shuō)道，“通過(guò)使用軟件，我們已經(jīng)設法擺脫了對專(zhuān)用安全控制器的依賴(lài)?！必惣尤RSafeLOGIC控制器提供的安全功能分布在整個(gè)現有的硬件組態(tài)網(wǎng)絡(luò )中。為了做到這一點(diǎn)，貝加萊的專(zhuān)家將所有與安全相關(guān)的任務(wù)分成了三個(gè)包：

執行安全應用：該任務(wù)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(shí)，參數必須通過(guò)確保符合SIL3標準的方法傳輸到新的硬件中。這項任務(wù)被外包給了可相互監測的標準PLC中的安全任務(wù)組。

確認與安全相關(guān)的動(dòng)作和事件：更換每個(gè)SafeLOGIC控制器上的用戶(hù)界面沒(méi)有任何問(wèn)題。這是通過(guò)在操作面板上運行遠程控制服務(wù)來(lái)實(shí)現的。使用開(kāi)關(guān)元件通過(guò)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(hù)提供了集成安全解決方案的各種優(yōu)勢，有眾多先進(jìn)的可選產(chǎn)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(dòng)控制、集成診斷、安全線(xiàn)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(jìn)行編程相同，SafeLOGIC-X解決方案也是在A(yíng)utomation Studio中進(jìn)行編程的。這擁有一個(gè)關(guān)鍵的優(yōu)勢，Kaufleitner指出：“當系統超出SafeLOGIC-X解決方案的時(shí)候，將其切換至專(zhuān)用的SafeLOGIC控制器沒(méi)有任何問(wèn)題?！爆F有的代碼可以繼續使用，這樣能節省時(shí)間和成本。

安全應用在A(yíng)utomation Studio的SafeDESIGNER圖形編輯器中實(shí)現虛擬接線(xiàn)。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(yōu)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(jìn)行配置。在添加安全輸入和輸出模塊時(shí)，可以在SafeLOGIC控制器上簡(jiǎn)單地重復使用現有的代碼。SafeLOGIC-X還允許通過(guò)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(shù)服務(wù)人員可以輕松地完成修改，無(wú)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(shí)時(shí)操作系統Automation Runtime的貝加萊產(chǎn)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?jīng)成功地創(chuàng )建了一個(gè)能夠填補市場(chǎng)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(chǎn)品中的安全解決方案之間不一致性問(wèn)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(shù)的好處?！?/p>

摘自《自動(dòng)化博覽》2016年2月刊