安全現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)技術(shù)及其在汽車(chē)行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用

作者：時(shí)間：2012-06-26 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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一直以來(lái)，安全控制技術(shù)一直落后于標(biāo)準(zhǔn)的控制技術(shù)。為了說(shuō)明這一點(diǎn)，讓我們回顧一下幾十年來(lái)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程。30年前，幾乎所有的控制系統(tǒng)都采用繼電器控制方式，但這種方式安裝和維護(hù)的成本較高，且重新配置系統(tǒng)比較麻煩，非常不靈活?；谶@些原因，PLC及其他一些比較“智能”的控制技術(shù)就逐步取代了繼電器控制方式，因?yàn)镻LC減少了硬件配置，簡(jiǎn)化了安裝和維護(hù)過(guò)程，且能非常靈活地適應(yīng)以生產(chǎn)過(guò)程為本的控制任務(wù)。隨著生產(chǎn)規(guī)模的進(jìn)一補(bǔ)擴(kuò)大和生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，控制系統(tǒng)的復(fù)雜性也在不斷增強(qiáng)，新型的開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的時(shí)代來(lái)臨了，它不僅能使不同供貨商的設(shè)備共存于一個(gè)總線(xiàn)系統(tǒng)中，而且還能簡(jiǎn)化布線(xiàn)，加快信息在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上的傳播。但實(shí)際上，標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)還不能算是一個(gè)完美的總線(xiàn)系統(tǒng)，尤其在“安全控制”方面存在著很大的漏洞。

以汽車(chē)生產(chǎn)廠為例，尤其是在自動(dòng)化程度較高的焊裝車(chē)間和總裝車(chē)間，大量的焊接機(jī)器人和裝配機(jī)械手的出現(xiàn)，造成了許多需要安全保護(hù)的危險(xiǎn)區(qū)域，所以安全傳感器，如區(qū)域保護(hù)掃描器、安全光幕、安全鎖、安全地毯、急停開(kāi)關(guān)等的使用已經(jīng)非常普遍，但現(xiàn)在連接這些安全設(shè)備的控制系統(tǒng)仍停留在“安全繼電器”或“安全PLC”的非總線(xiàn)控制系統(tǒng)的低級(jí)控制狀態(tài)，大大限制了生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展。但如果將這些安全設(shè)備連接到非安全的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)（如標(biāo)準(zhǔn)的Profibus、DeviceNet等總線(xiàn)系統(tǒng)）上去，就會(huì)存在比較大的安全隱患，是一種非安全的控制狀態(tài)。圖1所示的是安全產(chǎn)品的接線(xiàn)方式。

圖1安全產(chǎn)品的接線(xiàn)方式

基于這種狀況，世界上幾家比較大的自動(dòng)化系統(tǒng)公司（如Siemens、Rockwell等）聯(lián)合了幾家著名的安全傳感器的生產(chǎn)公司（如SICK、OMRON），共同合作開(kāi)發(fā)了開(kāi)放性的、相互兼容的安全總線(xiàn)系統(tǒng)，如AS-Interfacesafety、Profisafe、DeviceNetSafety、interbussafety及Safetybusp等。這些安全總線(xiàn)控制系統(tǒng)大大加快了控制系統(tǒng)前進(jìn)的步伐。圖2為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Profisafe總線(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Profisafe總線(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

一、安全總線(xiàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

安全總線(xiàn)系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)系統(tǒng)的主要區(qū)別在于通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)不同。安全總線(xiàn)系統(tǒng)的安全是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的擴(kuò)展，使得標(biāo)準(zhǔn)及安全裝置可在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行。其獨(dú)特之處就在于安全通信的實(shí)現(xiàn)無(wú)需諸如網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋等昂貴的硬件設(shè)備，僅僅通過(guò)軟件層就可實(shí)現(xiàn)。圖3所示為安全總線(xiàn)的協(xié)議結(jié)構(gòu)。