工业通信网络安全

工业以太网越来越容易用于工业安全应用。标准、趋势和技术正在帮助开发基于以太网的工业安全系统。

通过乔伊斯塔布斯 2017年7月12日

使用更容易编程和使用的标准配置工具，可以更简单地实现使用以太网的工业安全网络，降低成本和复杂性。

安全等级协议标准

大多数通过以太网传输安全等级协议的标准已经存在了超过15年。定义现代数字安全系统要求的主要规范包含在以下标准中，国际电工委员会(IEC) 61508电气/电子/可编程安全相关系统的功能安全和IEC 61784-3工业通信网络-概要-第3部分:功能安全现场总线-一般规则和概要定义。(在IEC 61784-3规范中，ethercat安全协议被称为功能安全通信配置文件[FSCP 12]。)第一个数字安全系统是带有独立专有通信总线的专用控制器。这在安全实现方面向前迈进了一步，但需要额外的硬件、编程软件、许可证以及机器设计者和最终用户所需的额外现场总线。

快速高效的工业以太网系统(如EtherCAT)的可用性使得使用IEC 61784-3中推荐的“黑通道”方法成为可能。然而，与此同时，还提出了重要的建议，即安全数据通道不超过安全配置文件所设计的目标安全完整性级别(SIL)安全评级最大故障概率的1%。这使得安全协议容器能够在现场总线系统内部“隧道化”，大大简化了安全系统的硬件和软件。大多数用于EtherCAT功能安全(FSoE)的设备都被额定为SIL3。

FSoE的发展趋势

FSoE的趋势是接受来自多个供应商的安全逻辑控制器和安全输入/输出(I/O)设备。有27家公司生产FSoE系统的补充产品。这与EtherCAT的多供应商接受一致，EtherCAT有200个主控制器供应商，105个I/O供应商和160个驱动器供应商。

此外，机载具有安全运动功能的伺服驱动器的可用性为运动控制产品的供应商和用户简化了自动化设计，因为运动控制器可以直接向驱动器发出安全功能命令，以实现安全停止、安全转矩和安全位置(见表)。此外，不再需要关闭驱动器，例如，当考虑一个自由飞轮是否在按下E-stop按钮后建立了最安全的条件时，这一直是一个争论的焦点。

表:驱动器安全功能命令
安全力矩关闭(STO):在不断开驱动器电源的情况下切断电机电源。STO用于紧急停车情况和防止意外运动。
安全的停止:使用一个可控的斜坡下降(减速)，以安全停止电机，然后激活STO功能
安全的位置:该功能将驱动器的安全位置实际值传递给更高级别的控制器。该函数可用于实现特定轴的可靠范围位置旅行。如果安全位置超出范围，轴将STO以防止运动。

先进技术的好处

随着时间的推移，用于FSoE的配置工具已经变得更加标准化。用户不再需要为每个供应商的产品维护单独的安全编程工具或许可证。配置和编程工具可从多个EtherCAT硬件和软件供应商免费获得，这些工具可以配置任何供应商的FSoE设备，无需额外的编程工具，无需培训额外的软件平台和编程语言，也无需购买和维护额外的许可证。这使得FSoE用户能够轻松实现基于sil3的安全系统，同时降低成本和复杂性。除了预算上的好处，用户还可以在更多的地方使用更多的安全技术。

乔伊斯塔布斯他是EtherCAT技术集团的北美代表。由内容副经理艾米丽·冈瑟编辑，控制工程， CFE传媒，eguenther@cfemedia.com．

更多的建议

关键概念

的需求用于现代数字安全系统。

标准用于传输安全等级协议。

先进的安全编程工具技术。

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看到其他安全协议覆盖在本期和通过此链接。

www.ethercat.org/en/safety.html

www.beckhoff.com/ethercat