隨著新標準（如IEC 13849-1 和IEC 61508）的創(chuàng)建和已有標準的持續(xù) 更新升級，基于處理器和軟件的安全控制已經(jīng)在越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域確立了地位。將安全功能集成到自動化網(wǎng)絡(luò)中提升了靈活性，減少了復(fù)雜的布線，但基于PLC的安全控制也向安全軟件工程師提出了特殊的 培訓要求。
創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展，讓安全控制可以通過可拖 放的安全軟件功能模塊，更加容易地直接集成到 標準自動化控制中。而實現(xiàn)預(yù)先集成和工程成本 的最小化，則成為了建設(shè)自動化系統(tǒng)安全的關(guān)鍵門檻。
在自動化網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建安全 將安全功能集成到自動化網(wǎng)絡(luò)中提升了靈活性，減少了復(fù)雜的布線。但這也向安全軟件工程師 提出了特殊的培訓要求。
在很多工廠應(yīng)用中，使用安全I/O 的數(shù)量不 超過50 個，對于這一類的應(yīng)用，應(yīng)用專門的安全 控制器并沒有經(jīng)濟性可言。當工廠覆蓋了很大一 片區(qū)域，這時很多用戶會希望擁有這樣一個解決 方案，即通過安全繼電器將靈活的安全控制器和 分布在網(wǎng)絡(luò)中的安全I/O 相結(jié)合。
大多數(shù)制造商在其安全電路中仍然使用繼電 器邏輯，在小型、簡單的機器中使用繼電器邏輯也許利大于弊。繼電器邏輯通常在單一功能的布 線方面非常簡單，即：輸入對輸入，輸出對輸出。
通常情況下，每個安全應(yīng)用都要使用一個安 全繼電器，所以隨著安全輸入和輸出的數(shù)量增加， 安全繼電器邏輯的復(fù)雜性也隨之增加，添加不同 一個集成的安全系統(tǒng)還為機器中的I/ O 布置提供了靈活性，只需要一根通 信線纜將其連接至PLC 即可。分布 式I/O 允許安全系統(tǒng)只在需要的地方 進行布置和配置，大大解放了控制柜 的空間。
區(qū)域和時間邏輯還將進一步增加設(shè)計的復(fù) 雜性。盡管如此，繼電器邏輯的最大問題 還是采集各個獨立傳感器的狀態(tài)。
在高等級安全中，獲取現(xiàn)場所有安全 傳感器的狀態(tài)非常重要，尤其是當緊急傳 感器導致停機時就更是如此。在安全繼電 器中，信號連接被用來向PLC 或人機界面 傳送反饋狀態(tài)，而每一個不同的安全傳感 器都需要一個信號輸入，這增加了工程實 施和布線的費用。
改善安全
將安全功能集成到自動化控制系統(tǒng)中，可以消除基于安全繼電器邏輯的大多 數(shù)缺點?；赑LC 的控制方案允許安全輸 入與輸出直接連接到自動化網(wǎng)絡(luò)中。這意 味著所有的安全傳感器將可以向PLC 或分 布式I/O 直接輸出信號，使狀態(tài)信號可以 從I/O 直接采集。這樣一來，由于傳感器 可以直接與I/O 連接，布線也就不再是一 個問題。任何類型的區(qū)域控制或多傳感器 設(shè)計現(xiàn)在都可以由安全程序和輸入來解決， 而輸出則直接連接至分布式I/O，復(fù)雜的繼 電器跨接或串聯(lián)就不再需要了。
而一個集成的安全系統(tǒng)還為機器中的 I/O 布置提供了靈活性，只需要一根通信線 纜將其連接至PLC 即可。分布式I/O 允許 安全系統(tǒng)只在需要的地方布置和配置，大 大解放了控制柜的空間。
不過，將安全融于自動化網(wǎng)絡(luò)也會導 致更高的單位成本。安全PLC 要求冗余機 制和安全認證，這從本質(zhì)上增加了額外成 本。而專用的安全通信協(xié)議還使得大部分 安全PLC 要求專有的軟硬件。
為了保障適當?shù)墓δ?，專有的軟硬?通常是必要的，但這也使供應(yīng)商們提高了 此類產(chǎn)品的價格，因為這些產(chǎn)品無法應(yīng)用 于其他的系統(tǒng)，而其他的安全控制也難 以輕易地集成在它們的網(wǎng)絡(luò)里。此外， 專有的安全軟件通常也要求特殊的培 訓，因為安全功能的集成必須依照特定 的標準來實施。以上這些額外的成本和 基礎(chǔ)設(shè)施需求，使中到大型機器更適合 于集成安全自動化系統(tǒng)。
新的創(chuàng)新已經(jīng)開始消除這種障礙。
提供開放安全解決方案的系統(tǒng)可以被集 成到標準的控制平臺之上。應(yīng)用安全通 信原理（也稱黑色通道原理），安全可 以被直接合并到自動化控制器中。安全 邏輯的處理不再放置在PLC 控制器上， 而是放置在標準的自動化I/O 網(wǎng)絡(luò)，并 通過標準的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與安全I/O 進行通 信。應(yīng)用這種系統(tǒng)架構(gòu)，不同的PLC 可 以適用于相同的標準和安全I/O 協(xié)議。
這無疑將創(chuàng)造更加靈活的自動化 控制方案，并為工程師提供更多的選擇。
標準的控制器可以隨時訪問模塊 的輸入輸出信號，標準的應(yīng)用程序也就 可以直接響應(yīng)緊急停止的請求，并以圖 形化的方式向用戶展示出哪里發(fā)生了安 全相關(guān)的狀況。
標準的控制器還可以從單獨的安 全I/O 模塊訪問診斷信息，如短路或交 叉電路等。這可以在無需額外編程或連 接工作的情況下縮短停機時間。
創(chuàng)造靈活性
通過使用這種通信機制，安全I/O 可以分布于整個網(wǎng)絡(luò)，并與同一個邏輯 模塊進行通信。這創(chuàng)造了更多的系統(tǒng)靈 活性。輸入和輸出設(shè)備可以被連接在它 們需要的地方，不再需要貫穿整個系統(tǒng) 的長連接傳感器和驅(qū)動導線。在這種場 合下，使用標準PLC 有以下多個優(yōu)點：
可以對來自于輸入設(shè)備的所有安全輸 入信號進行可讀訪問；
可以對被安全輸出設(shè)備視為標準輸入 的所有輸出信號進行可讀訪問；
可以直接訪問所有分布式安全模塊的 診斷信息；
將標準I/O 視為安全I/O 進行使用。 從本質(zhì)上看，用戶關(guān)心的所有安全功 能被合并為一個可配置的中繼功能，安全 通信原理也減少了對詳細網(wǎng)絡(luò)視圖配置的 需求。
多年來，應(yīng)用在這類系統(tǒng)中的安全 技術(shù)已經(jīng)被證明是符合安全標準的，例如 Interbus Safety 和PROFIsafe 等。通過在應(yīng) 用中調(diào)節(jié)正確的參數(shù)，可以使應(yīng)用對象達 到PL e 和SIL 3 的等級。安全軟件提供了 一種簡捷的方式來配置安全輸入和安全輸 出通道并生成安全邏輯。簡單的可拖放軟 件，使人們幾乎不需要任何編程經(jīng)驗，就 可以利用幾乎適用于任何應(yīng)用的現(xiàn)成功能 模塊來完成安全功能。這使得可以容易且 迅速地在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)計低成本的分布式安全 應(yīng)用，并獨立于網(wǎng)絡(luò)和標準控制器。
開放的安全概念還允許將安全功能更 加方便地集成在現(xiàn)有的、已啟用的平臺上。
利用預(yù)定義的、經(jīng)過TUV 認證的功能塊 邏輯，簡單的安全軟件可以創(chuàng)造一個易用 的、可拖放的配置管理界面。簡單地創(chuàng)建 一個安全系統(tǒng)，導入并在標準的PLC 編程 軟件中配置新的I/O，然后就可以將安全I/ O 添加到所需要的地方。
在自動化網(wǎng)絡(luò)中集成安全所帶來的收 益，通常伴隨著高昂的價格。然而開放的 解決方案消除了升級控制器帶來的前期成 本，并讓中小型應(yīng)用也可以簡單地集成安全控制。
關(guān)注本刊微信訂閱號