安全現場總線系統技術及其在汽車行業的實際應用

以汽車生產廠為例，尤其是在自動化程度較高的焊裝車間和總裝車間，大量的焊接機器人和裝配機械手的出現，造成了許多需要安全保護的危險區域，所以安全傳感器，如區域保護掃描器、安全光幕、安全鎖、安全地毯、急停開關等的使用已經非常普遍，但現在連接這些安全設備的控制系統仍停留在“安全繼電器”或“安全PLC”的非總線控制系統的低級控制狀態，大大限制了生產過程控制系統的發展。但如果將這些安全設備連接到非安全的現場總線系統（如標準的Profibus、DeviceNet等總線系統）上去，就會存在比較大的安全隱患，是一種非安全的控制狀態。圖1所示的是安全產品的接線方式。

基于這種狀況，世界上幾家比較大的自動化系統公司（如Siemens、Rockwell等）聯合了幾家著名的安全傳感器的生產公司（如SICK、OMRON），共同合作開發了開放性的、相互兼容的安全總線系統，如AS-Interfacesafety、Profisafe、DeviceNetSafety、interbussafety及Safetybusp等。這些安全總線控制系統大大加快了控制系統前進的步伐。圖2為一個標準的Profisafe總線系統結構圖。

一、安全總線系統的結構

安全總線系統和標準總線系統的主要區別在于通信協議的標準不同。安全總線系統的安全是對標準協議的擴展，使得標準及安全裝置可在同一個網絡上運行。其獨特之處就在于安全通信的實現無需諸如網關、網橋等昂貴的硬件設備，僅僅通過軟件層就可實現。圖3所示為安全總線的協議結構。

一個標準的安全總線系統應包括：

帶雙CPU的安全PLC；
安全總線協議；
安全總線接口I/O及安全傳感器。