openSAFETY基礎引導（一）

對機器生產商的好處
•可以自由選擇安全傳感器
•更快的響應時間
•更少的安全距離
•更高的生產力
•簡便的開發和診斷
•機器指令輕松實施

三、openSAFETY原理
1. 原理
OpenSAFETY值得人們注意的是數據傳輸定義以及它提供的高層配置服務、尤其是對安全相關數據的封裝，使之成為靈活的報文格式。實際上，在所有應用中，openSAFETY都使用統一格式的幀，無論是用于負載數據的傳輸，還是用于配置或時間同步信息。幀長度可變且經濟，主要還是取決于要傳輸的數據量。網絡上的安全節點自動識別其內容，即不必配置幀類型和幀長度。
自動的安全參數分配
openSAFETY的亮點之一就是自動的安全參數分配：該協議可以進行安全應用的詳細配置信息的存儲，例如安全控制器中的光幕。如果一個設備要換下，安全控制器會自動并準確無誤地將存儲的配置信息下載到換上的應用中。即，當用戶換掉下一個安全設備后，用戶無需手動配置新節點。
故障可靠檢測
openSAFETY通過校驗和來檢查是否存在不完整的數據傳輸，以及對于數據傳輸率的常監視。因為循環時間是非常短的，錯誤幾乎沒有任何延遲便可檢測到。由于所有數據通信的一場都能被識別，甚至非安全網絡無法兼容安全向功能。
下圖指出可能會發生哪些錯誤，并解釋openSAFETY使用的用以便是和防止故障的機制。

該表列出錯誤已知傳輸錯誤和openSAFETY可用的故障識別機制。

2. 故障原因
數據傳輸錯誤中的很大比例是網關轉發時出的錯。假若兩個網絡之間有兩個網關，傳輸了相同的數據，那么數據重復便可能發生。另一方面，如果網關沒有轉發數據，或者轉發到其他網絡上，那么數據包就丟失了。如果數據包可以根據長度需要，以一個部分包序列傳輸，那么因路徑不同、網關各式各樣，造成數據包的一些段的順序錯誤和混淆。網關的數據轉發也會因其負載過高而延遲。
另一個數據出錯源頭是電磁干擾。它可能導致數據位翻轉，甚至破壞真個信息段。再者，在傳輸標準數據和安全數據的網絡上，還會出現“數據偽裝”（masquerades），即因錯序和混淆導致標準信息被錯當成安全信息。這會造成嚴重故障。
3. 錯誤辨識和防止
OpenSAFETY的一項關鍵機制是時間戳，它可以防止數據重復、混淆和延遲。每個數據包都被標記以當前時間，使接收端可以避免讀重數據，并判斷時序和延遲。
OpenSAFETY不依靠分布時鐘，而是通過一個特殊方法為所有節點進行同步。同時采用時間監視方式防止因數據丟失或過長延遲導致的錯誤，即實時、連續地監視節點。
另外，從提示信息中用戶可以知道數據鏈路層的連接狀態。OpenSAFETY使用 “看門狗”這樣一種軟件上的機制。在接收端，標識符可以排除一切混淆：OpenSAFETY幀有一個獨特的8位或16位ID標識，包含地址域信息、報文類型和幀類型的信息。最可靠的辨明原始信息發生變化的方法是通過CRC。它通過一個key為每組數據生產校驗和，連同key本身以位序列的形式加入數據組中。該校驗和本身可以看作數據的一個獨特的編碼。通過位序列和key，接收端可以計算出原始數據組，并與實際接受到的數據比較。如果檢查出任何不同，該條信息就會被忽略。
4. OpenSAFETY的幀結構
OpenSAFETY復制要傳輸的幀，然后將它們聯合為1個OpenSAFETY幀。因此，OpenSAFETY幀包含兩個有著相同內容的子幀。
每個子幀都有一個獨立的校驗和作為保障。接收端比較兩個子幀的內容。這樣的兩個子幀中相同數據被改變或破壞的可能性是極低的，并且幀長度增加會讓它進一步降低。假使發生最極端的特例，校驗和也會起到糾正作用。OpenSAFETY的這種特殊格式，即兩個相同子幀、每個帶有獨自的校驗和的形式，同樣使“偽裝”也不會出現，排除偽裝的標準信息的可能性。

安全幀被包含在標準幀的負載數據域；它由兩個相同子幀組成，各自有校驗和。
5. OpenSAFETY網絡
一個OpenSAFETY網絡可以包含多達1023個安全域，每個域又可以包含1023個節點或設備。
安全域可以跨越不同網絡，并且可以將分散在不同網絡上的安全節點整合為一個域。安全和非安全誰被可以共處于一個域。通過網關可以使不同安全域之間的通信成為可能。通過OpenSAFETY，用戶可以強制按層級式劃分網絡，也可以建立各自獨立的安全域。比如，可以建立這樣的網絡：一個域內實施安裝，而另一個域中的生產毫不受影響地進行。每個域中，有一個安全配置管理器（SCM）負責連續監視所有安全節點。