Pilz 安全現場總線系統SafetyBUS p的詳細資料

Pilz 安全現場總線系統SafetyBUS p

安全總線系統，例如安全開放總線系統SafetyBUS p，已經在自動化技術領域中確立了自己的地位。它們在許多應用領域控制著分散型車間的安全功能。
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·現場總線的推出
實施車間里串行聯網和機器安全，其意義之重大，等同于引進標準現場總線系統。十幾年前，它們就預示了 場標準控制結構的革命。
減少布線和集成診斷功能選項等，僅這幾大優點就足以使之迅速為廣大用戶普遍接受。目前，在空間和時間十分有限的情況下，現場總線系統正在取代經典設計中的標準中央布線控制系統的概念。起初只牽涉到現場裝置的數字和模擬接口，后來則有更多的復雜構件例如驅動器或頻率轉換器等，被集成在系統里。今天，現場總線系統已經在工業自動化技術中建立了 套系統。
目前安全總線系統的出現可以看作是分散化控制的下 個重大步驟。這里提出來兩個問題：安全現場總線系統和常見的標準現場總線系統有什么區別？究竟是什么能使控制系統和總線系統安全？
·安全技術是冗余設計
安全技術的基本原理是其所有系統構件的多通道結構。這就是說，如果有某部分受損，那么并聯的過程運作仍然有其暢通的渠道與周邊裝置保持聯系并且在故障出現時可以安全停機。
當硬件和軟件的設計帶有多樣性時，任何時候都可以停車，而與現有的運作原理無關。所有相關的構件 直都在各個安全系統內互相監督。用這種方式，安全程序周期的 大部分移交給了對硬件和軟件的綜合安全檢查，而不是給管理過程信號。
在各個有關的系統構件中，若干個CPU同時并聯地處理輸出信號。如果每個都出來同樣的結果，那么信息僅傳到輸出模塊。如果結果不匹配，那么控制器切換到安全條件并發出相應的信號。所以若干個并聯工作的控制器變成 個多通道的、多樣化的、可編程的安全系統。
·標準化循環控制任務
在標準控制技術里，所有構件的分散結構正越來越在安全技術里被接受。在這里，控制任務與記錄傳感器信號及過程信號的輸出之間是實行物理分離的。控制器和分散的I/O模塊通過串行協議即現場總線進行通信。 方面，這樣減少了布線的成本，另 方面，它也為找到 個重現控制任務的統 電氣標準提供了機會。在電氣計劃中，同樣的功能只需要復制 下；同樣的過程也可以通過控制軟件中的專門功能來實施。這樣就大幅度地減少了控制技術的整體成本。
·安全數據傳送
即使是分散的設計，安全總線系統如SafetyBUS p，也必須滿足安全技術要求。由于它對于數據傳送方面的冗余設計以及使用分開的線纜而變得不太經濟，通信系統的接口本身就必須設計得安全，和對總線協議所必須做的 樣。如果到介質的接口是通過冗余多樣的硬件和軟件的話，單通道，非安全通信介質如纜線或光纖，不會影響對整個系統的安全評估。
標準現場總線系統基本上不可能在任何情況都保證安全數據傳送。例如，光安全保護裝置是裝在壓力機上插入手的位置前面的：如果此保護裝置被阻斷了，而此信息在傳到關機裝置的途中丟失了，那么操作人員就處于 端危險的境地。
而在安全總線系統中，作為 決條件，隨機重復和電報或電報片段的丟失/插入必須進行安全檢測。當正確的電報序Pilz 安全現場總線系統SafetyBUS p


列被重新安排或者數據滯后或甚至出現許多錯誤時，同樣會進行這些工作。所有這些潛在的個別錯誤及其組合不會導致安全功能降 。任何時候，安全地關斷潛在的危險動作都是能辦到的。
另 個對安全系統的要求是，所有的有關構件都能夠自己進行上述安全檢查。它們必須確定在數據通信中是否有某個致命的錯誤出現，然后確定是否要建立安全操作狀態。
這些安全機制在此背景下運行，用戶不容易察覺。另外，與標準的安全控制系統比較，也不需要另外做設定參數和編程的工作。對于用戶來說，PSS可編程安全系統的多通道結構和SafetyBUS p安全總線系統的構件看起來與單通道標準系統沒有什么區別。
·安全性與有效利用率
使用戶接受SafetyBUS p的還有另 個起重要作用的因素。雖然說系統要求的是安全 ，但整個系統的有效利用率也不得因此受損。
故障保護構件經常會使更多的故障暴露出來，因為自我檢查 直在硬件和軟件以及在外圍設備和線纜上進行。例如，如果某個當前可能不太活躍的輸出未能按要求切換，那么控制系統 定會被終止。SafetyBUS p是故障保護并有診斷功能的事實，是它能實現降低成本并且增值，從而得到用戶認可的關鍵因素。運行中車間的安全靠的不僅僅是其有效利用率。如果老是出問題，那就增加了安全裝置用手操作的風險。
提高有效利用率的 步是嚴格把車間的標準控制部分和它的安全部分分離。這樣，各自的控制系統都不會超載，混合系統的數據增加量也不會導致高的傳送率。這可能是個缺點，因為這樣總的來說比起低傳送率來更容易出錯。
·細分成多個安全小組
大的或擴展范圍較寬的車間經常要再分得細些，形成各個小組，靠功能件相聯。在有多個安全或緊急停車回路的地方， 般都這樣做。為了在安全總線系統重新產生這些再分結構，也應該可以把總線分成功能組和安全組。為滿足此要求，每個SafetyBUS p的用戶可以被分派到某個I/O小組。如果某個用戶或是其外圍設備出了問題，只有被影響的I/O小組會進入安全狀態，車間的其他部分仍然繼續正常運行。這樣的機制，即使出了故障，整個車間仍然可以保持很高的有效利用率。
·抗電磁干擾能力
為了保證高的有效利用率，安全總線系統必須有 大的抗電磁干擾能力。相比之下，在電磁兼容性（EMC）很重要的地方，標準現場總線系統的設計要有 個不能超過的干擾限度。如果某個系統有標準和安全兩種構件，那么在電磁兼容性方面它常常是比較容易出現故障的薄弱環節。此系統中的標準裝置會平衡所有的努力來達到 個較高的電磁兼容等 。理論上的解決方案是把所有的標準裝置升 到這個安全技術（ESPE標準）所要求的電磁兼容等 。如果在復合車間的安全技術裝置的平均份額估計為20%，這就意味著80%的標準功能需要調整以滿足高安全技術的需求。考慮到整個成本比較高，這方案可能得不到批準。
·控制和安全部分的分離結構
如果 個混合系統設計成部分安全功能可以在實際的過程控制中被處理，那么新的問題又會出現。車間或機器 旦成功投產，其安全等 般都在內部或者由指定的單位進行試驗和審批。審批時的狀態必須幾乎“凍結”。在某些情況下，安全部分隨后的變化可能會需要重新評估。
所以隨時都可以用 個校驗和，檢查安全狀態是否和它被驗收通過時的 樣，所有的軟件塊和整個的可編程安全系統的程序是否都已“加密”。與安全功能不同，標準過程控制系統的變化幾乎每天都出現。嚴格分開這兩個部分的結構是為了消除反饋，即使是在要求高等 安全的車間。
Pilz 安全現場總線系統SafetyBUS p