安全網絡正在興起
http://www.gjzbw99.com 2009-01-15 17:11
最近在美國，關于安全現場總線的規范做出了一些改變，這使得美國的現場總線開發商和用戶們有機會趕上他們的歐洲對手。雖然偏見仍然妨礙著現場總線的廣泛采用，開發商們業已證明安全現場總線可以提供傳統硬接線所具有的所有安全特性，還可以節省費用并且使靈活性達到新的水平。
如果你不能實際看到你的安全網絡，那么你最好絕對肯定你有辦法確信它存在并且運行的很好。幸運的是在過去幾年中對規范進行了修訂，這使得現場總線開發商們為用戶提供安全現場總線和相關的解決方案成為可能，還使用戶能夠得到他們所要求的更少的材料消耗和人工時，以及更高的工作效率。例如美國國家防火協會(NFPA)最近修訂了規范，允許安全現場總線和安全PLC在更多的場合應用。在管理工業機械的電器設備的NFPA 79規范中，這個機構長期以來一直禁止使用現場總線或者其他供電的網絡系統。
同樣地，國際電工委員會(IEC)最近出版了關于安全相關的機電設備、固態電子以及基于計算機系統的IEC 61508標準。它定義了系統的整體安全級別(SIL)，例如安全現場總線以及相關產品必須達到SIL 3。IEC最近還起草了針對過程和控制設備的61511和62061標準。
慣性與經濟性
盡管已經獲得了這些規范的批準，可是大多數潛在的最終用戶仍然非常不情愿采用安全網絡系統。他們不愿意用任何雙絞線的現場總線系統來代替硬接線系統，這通常是因為相同的原因：你可以親眼看到點對點的硬接線，但是對于現場總線，看來你只能自己說服自己：這一根低功率的電路的確能夠實現與點對點硬接線系統一樣的功能。這就是為什么大量的主要工業網絡系統繼續采用基于4~20 mA硬接線的方式，其數量估計占75％~80%。
不管怎樣，這個慣性正在不斷地被用戶身上承受的一貫的經濟壓力所抵消，經濟壓力迫使用戶們必須在應用中壓榨出甚至比以前更多的效率，節約比以前更多的費用。事實上，有證據表明安全現場總線系統以及對其可靠性的信心正在推動計劃的執行。最近，來自ODVA的調查發現，在北美和歐洲有18.2%的被調查用戶現在購買安全PLC，但是有43.9%計劃在3年內購買。同樣地，雖然只有9.1%的被調查用戶正在使用安全網絡系統，但是有超過42%計劃在3年內使用。
Pilz的SafetyBUS
為了滿足這些預期的需求，現有最好的安全現場總線系統之一，來自Pilz Automation Safety LP的SafetyBus p最近發布了新的可編程 安全系統(PSS) SB2，其容量是原來的兩倍，允許用戶在一套可編程安全系統中連接128個節點。雖然Pilz Automation Safety LP在全球已經有多達100,000個節點投入使用，預料SafetyBus p會使其繼續增長，因為Pilz已經推出了多種多樣的產品系列，包括兩種SafetyBus p接口和模塊。Pilz 2005年還計劃推出新的SafetyBus來擴展系統的結構。
到目前為止，Pilz 推出的SafetyBus p已經有5年歷史了，它開始于開放式的現場總線系統CANopen，增加了信號校驗能力、發送和接受信號時的時序能力以及其他軟件。這些能力使得這個三線制的隔離的總線系統消除了信號回波、信號丟失、虛假信號以及重復信號的影響而更加安全。由于在所有的可編程安全系統設備中采用了雙芯片的芯片組，SafetyBus p還獲得了歐洲EN-954-1 Category 4的正式批準。
“許多潛在用戶正在自己測試安全系統，看看在發現和修理故障時究竟能夠節省多少時間”，Pilz的工程經理Dino Mariuz說，“替代傳統的繼電器，他們發現可以比硬接線節省40%的時間”。
PROFIsafe
另一家著名的安全現場總線，來自PROFIBUS International的PROFIsafe是基于PTO的PROFIBUS-DP，采用多種傳輸媒介—包括RS-485和光纜。有3年歷史的PROFIsafe在PROFIBUS協議中增加了專門的安全層；PROFIsafe采用標準的PROFIBUS電纜，提供錯誤檢測功能以達到SIL 3要求。
PROFIBUS Interface Center的測試實驗室主任John Swindall說：PROFIsafe的層狀方式生成一個‘black channel’，把安全數據整合在普通的PROFIBUS數據中。安全數據包括CRC校驗、意向中的主/從地址以及序列號，這有助于查找丟失的數據。
PROFIsafe還得到了德國T哣的正式批準，它是指定的認證機構，檢查PROFIsafe在控制運算中應用的算法和多項式。但是使潛在用戶信任PROFIsafe的可用性和可靠性依然不是容易的事。
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“現場總線工程師們是一個非常保守的群體，其中處理安全問題的人甚至更加保守”，Swindall說。“我想他們正開始克服自己的不情愿而做出改變，但是美國的用戶仍然處于接受安全網絡系統的早期階段。PROFIsafe是成熟的系統，運行在12 Mbps的速度下，這使它成為該領域最快速的協議。這意味著用戶可以把他們系統的一部分改成安全網絡系統，和其他非安全設備一起運行，這樣即使產生問題也只會影響一條總線，不會使整個系統的處理能力受到損失。”
除了研制多種PROFIsafe-complaint產品，開發商和PTO的上級機構正在進行工作，以便把PROFIsafe的能力提升到PROFIBUS-PA來覆蓋全部的過程應用。
CIPsafety, DeviceNetsafety
集成安全控制和標準控制，這樣它們就可以相互影響，最近ODVA開發并將CIPsafety擴展增加到了Common Industrial Protocol (CIP)中，它是一個被ODVA的DeviceNet、 Ethernet/IP和ControlNet協議共享的應用層。CIPsafety為ODVA的新的DeviceNetsafety提供基礎，這使控制命令可以通過現有的DeviceNet網絡傳送。
“這意味著協議中包含了安全功能。因此不是導線在保證網絡數據的安全；而是處理數據的路徑使網絡安全。” Rockwell Automation的Presence sensing業務市場經理Kimber Lynn Drake這樣說。“也就是說一個安全PLC既可以同安全部分，也可以同非安全部分對話。”
CIPsafety的技術性能文件計劃在2005年一月發布，T哣 Rhineland預計會在同一時間發出該協議的最終認證證書。ODVA也在計劃擴展它的Ethernet/IP和ControlNet協議。
Interbus Safety
為了使Interbus協議具有安全網絡能力，Interbus Club和Phoenix Contact已經花費了3年時間來開發Interbus Safety。Interbus具有500 kpbs 或2 Mbps的通訊速率，已經通過認證并且成為IEC 61158的一部分，它是Interbus Safety的基礎。
這個新協議由安全編碼和安全數據構成，在Interbus的標準總體框架協議中，它們結合成一個數據包。Phoenix Contact的自動化市場經理Larry Komarek說這種總和的方法在上層通訊時需要的數據量較少。這樣Interbus Safety只需要500 kbps的通訊速率來傳送相同的數據；在同樣的時間里傳送同樣的數據，其他方法需要1.5 Mbps的速率。另外，在2 Mbps的操作模式下， Interbus Safety可以在典型應用時獲得低于10毫秒的響應速度，例如1000個標準I/O加上100個安全I/O。
Interbus Safety的使能單元采用T哣批準的功能塊編程，例如E-stop、two-hand control或基于Windows的SafetyProg軟件中的電敏感保護設備，它們都與IEC 61131標準兼容。這樣用戶就不需要編寫自己的代碼了。
Interbus Safety的安全功能達到了EN 954的Category 4以及IEC 61508的SIL 3級別。
Komarek補充說：“Interbus Safety已經通過了beta測試，計劃于2005年一季度在歐洲發布，隨后在全球展示。”
CC-link Safety
CLPA提供的資料顯示，CC-Link現居亞太地區現場總線市場份額的第一位，全球銷量為68萬個節點/年。基于對安全產品市場的重視，及給用戶帶來的利益的認可，CLPA于2004年成立了CC-link Safety WG（工作組），并將于2005年即將推出CC-Link Safety。它是針對機械和制造設備安全要求的解決方案，在原有的CC-Link協議的基礎上，根據CAT4(ISO13849-1)和SIL3(IEC 61508)標準的要求，增加了一個附加協議，提高與故障安全等相關的信號和信息的通訊可靠性。
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