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zuijinzaimeiguo,guanyuanquanxianchangzongxiandeguifanzuochuleyixiegaibian,zheshidemeiguodexianchangzongxiankaifashangheyonghumenyoujihuiganshangtamendeouzhouduishou。suiranpianjianrengranfangaizhexianchangzongxiandeguangfancaiyong,kaifashangmenyeyizhengminganquanxianchangzongxiankeyitigongchuantongyingjiexiansuojuyoudesuoyouanquantexing,還可以節省費用並且使靈活性達到新的水平。
如(ru)果(guo)你(ni)不(bu)能(neng)實(shi)際(ji)看(kan)到(dao)你(ni)的(de)安(an)全(quan)網(wang)絡(luo),那(na)麼(me)你(ni)最(zui)好(hao)絕(jue)對(dui)肯(ken)定(ding)你(ni)有(you)辦(ban)法(fa)確(que)信(xin)它(ta)存(cun)在(zai)並(bing)且(qie)運(yun)行(xing)的(de)很(hen)好(hao)。幸(xing)運(yun)的(de)是(shi)在(zai)過(guo)去(qu)幾(ji)年(nian)中(zhong)對(dui)規(gui)範(fan)進(jin)行(xing)了(le)修(xiu)訂(ding),這(zhe)使(shi)得(de)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)開(kai)發(fa)商(shang)們(men)為(wei)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)安(an)全(quan)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)和(he)相(xiang)關(guan)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng),還(hai)使(shi)用(yong)戶(hu)能(neng)夠(gou)得(de)到(dao)他(ta)們(men)所(suo)要(yao)求(qiu)的(de)更(geng)少(shao)的(de)材(cai)料(liao)消(xiao)耗(hao)和(he)人(ren)工(gong)時(shi),以(yi)及(ji)更(geng)高(gao)的(de)工(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv)。例(li)如(ru)美(mei)國(guo)國(guo)家(jia)防(fang)火(huo)協(xie)會(hui)(NFPA)最近修訂了規範,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規範中,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係統。
同樣地,國際電工委員會(IEC)最近出版了關於安全相關的機電設備、固態電子以及基於計算機係統的IEC 61508標準。它定義了係統的整體安全級別(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製設備的61511和62061標準。
慣性與經濟性
盡jin管guan已yi經jing獲huo得de了le這zhe些xie規gui範fan的de批pi準zhun,可ke是shi大da多duo數shu潛qian在zai的de最zui終zhong用yong戶hu仍reng然ran非fei常chang不bu情qing願yuan采cai用yong安an全quan網wang絡luo係xi統tong。他ta們men不bu願yuan意yi用yong任ren何he雙shuang絞jiao線xian的de現xian場chang總zong線xian係xi統tong來lai代dai替ti硬ying接jie線xian係xi統tong,這zhe通tong常chang是shi因yin為wei相xiang同tong的de原yuan因yin:你可以親眼看到點對點的硬接線,但是對於現場總線,看來你隻能自己說服自己:這一根低功率的電路的確能夠實現與點對點硬接線係統一樣的功能。這就是為什麼大量的主要工業網絡係統繼續采用基於4~20 mA硬接線的方式,其數量估計占75%~80%。
不(bu)管(guan)怎(zen)樣(yang),這(zhe)個(ge)慣(guan)性(xing)正(zheng)在(zai)不(bu)斷(duan)地(di)被(bei)用(yong)戶(hu)身(shen)上(shang)承(cheng)受(shou)的(de)一(yi)貫(guan)的(de)經(jing)濟(ji)壓(ya)力(li)所(suo)抵(di)消(xiao),經(jing)濟(ji)壓(ya)力(li)迫(po)使(shi)用(yong)戶(hu)們(men)必(bi)須(xu)在(zai)應(ying)用(yong)中(zhong)壓(ya)榨(zha)出(chu)甚(shen)至(zhi)比(bi)以(yi)前(qian)更(geng)多(duo)的(de)效(xiao)率(lv),節(jie)約(yue)比(bi)以(yi)前(qian)更(geng)多(duo)的(de)費(fei)用(yong)。事(shi)實(shi)上(shang),有(you)證(zheng)據(ju)表(biao)明(ming)安(an)全(quan)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)係(xi)統(tong)以(yi)及(ji)對(dui)其(qi)可(ke)靠(kao)性(xing)的(de)信(xin)心(xin)正(zheng)在(zai)推(tui)動(dong)計(ji)劃(hua)的(de)執(zhi)行(xing)。最(zui)近(jin),來(lai)自(zi)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,雖然隻有9.1%的被調查用戶正在使用安全網絡係統,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係統之一,來自Pilz Automation Safety LP的SafetyBus p最近發布了新的可編程 安全係統(PSS) SB2,其容量是原來的兩倍,允許用戶在一套可編程安全係統中連接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係列,包括兩種SafetyBus p接口和模塊。Pilz 2005年還計劃推出新的SafetyBus來擴展係統的結構。
到目前為止,Pilz 推出的SafetyBus p已經有5年曆史了,它開始於開放式的現場總線係統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製的隔離的總線係統消除了信號回波、信號丟失、虛假信號以及重複信號的影響而更加安全。由於在所有的可編程安全係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係統,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是基於PTO的PROFIBUS-DP,采用多種傳輸媒介—包括RS-485和光纜。有3年曆史的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,這有助於查找丟失的數據。
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在控製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願而做出改變,但是美國的用戶仍然處於接受安全網絡係統的早期階段。PROFIsafe是成熟的係統,運行在12 Mbps的de速su度du下xia,這zhe使shi它ta成cheng為wei該gai領ling域yu最zui快kuai速su的de協xie議yi。這zhe意yi味wei著zhe用yong戶hu可ke以yi把ba他ta們men係xi統tong的de一yi部bu分fen改gai成cheng安an全quan網wang絡luo係xi統tong,和he其qi他ta非fei安an全quan設she備bei一yi起qi運yun行xing,這zhe樣yang即ji使shi產chan生sheng問wen題ti也ye隻zhi會hui影ying響xiang一yi條tiao總zong線xian,不bu會hui使shi整zheng個ge係xi統tong的de處chu理li能neng力li受shou到dao損sun失shi。”
除了研製多種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
集成安全控製和標準控製,這樣它們就可以相互影響,最近ODVA開發並將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,這使控製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,已經通過認證並且成為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隻需要500 kbps的通訊速率來傳送相同的數據;在同樣的時間裏傳送同樣的數據,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於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或基於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,計劃於2005年一季度在歐洲發布,隨後在全球展示。”
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。基於對安全產品市場的重視,及給用戶帶來的利益的認可,CLPA於2004年成立了CC-link Safety WG(工作組),並將於2005年即將推出CC-Link Safety。它是針對機械和製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。