技术更新:集成安全帮助控制系统设计

在技术进步和行业标准变化的推动下，安全和标准控制的单系统平台比以往任何时候都更容易设计、实施和维护，成本效益也更高。自动化设计人员利用最新的技术进步，在如何实施安全系统方面提供更大的灵活性，以帮助简化成本并提高生产力。

经济因素——即在不忽视安全的前提下提高底线的目标——正在推动安全系统的演变，从老式的硬连线到网络化，再到当代的集成配置。设计师越能将控制系统的创新安全功能与非安全功能集成在一起，就越有机会最大限度地减少设备冗余，提高生产力，并最大限度地降低成本。硬件成本可以降低，因为应用程序的标准部分和安全部分可以共享系统组件。

除了不需要单独的安全控制器外，集成安全系统还使用一个编程软件包。这可以消除在不同控制器上编写和协调多个程序的需要，从而简化应用程序编程，并有助于减少培训和支持成本。

一个开发环境还有助于消除昂贵的重新开发。例如，如果控制工程师需要从一行扩展到三行，他只需要将必要的应用程序从一行移植到另一行。更少的组件也意味着更小的面板外壳，节省控制柜和地板空间的资金。

安全网络协议

CIP Safety是一个网络扩展，有助于集成安全和标准控制系统，同时实现跨多个工厂层物理网络的数据无缝传输。CIP (Common Industrial Protocol)是工业组网的一种应用协议，与物理网络无关。CIP协议为CIP网络(DeviceNet、ControlNet和EtherNet/IP)之间的控制、配置、收集和共享提供了一组通用服务。

在过去，机器某个部分的安全事件可能导致整个机器关闭，因为标准系统对安全事件的了解有限。CIP安全系统允许控制和安全系统共存于一个网络上，并在安全和标准应用程序之间共享数据。这使工程师能够执行“区域控制”，例如，机器的一个区域被带到安全状态，而其他区域继续运行。

与传统系统不同，安全和标准控制系统的集成使操作员和维护人员能够通过机器或系统HMI查看所有机器事件(包括安全事件)。凭借集成系统提供的知识和洞察力，工厂人员可以快速做出反应，使机器恢复正常生产。

CIP安全还有助于消除在每个网络之间安装网关的需要。在安全网络发展之前，工程师经常不得不使用更小的系统或最小化性能要求，因为很难将联锁和基于继电器的安全逻辑硬连接到一个完整的自动化系统中。现在，工程师可以在公共物理网段上集成设备，并允许安全和标准的信息在设备和控制器之间流动。

安全控制

集成安全可以利用公共控制平台的优势，并提供更紧凑、可扩展的形式因素。这为用户提供了更多的设计灵活性，允许他们在更广泛的应用程序中应用集成安全功能，包括许多中端应用程序，在这些应用程序中，以前较大的控制器可能会过多或成本过高。(侧栏提供了启用技术的示例。)

集成安全性还提供了通用编程环境的优势，有助于减少设计、配置、启动和维护时间和成本。通过一个软件程序来管理安全性和标准功能，工程师不再需要手动管理标准内存和安全内存的分离，也不必担心分区逻辑以隔离安全性。

更流线型的设计

这些设计提高了生产效率，促使全球包装制造商Amcor在其位于澳大利亚Revesby的铝罐生产厂实施了一种新的综合安全解决方案。此前，该厂11台车身制造机和修边机的标准控制器与单独的硬线安全控制系统联锁。现在有11个独立的综合安全控制器管理它们。

以太网/IP连接提供机器之间的联锁，并将集成安全控制器连接到工厂的监控和数据采集(SCADA)系统。结合分布式I/O和CIP安全网络有助于减少现场安装和布线时间。

集成开发环境允许工程师同时开发标准和安全控制系统代码，这节省了大量时间。此外，由于已经建立了集成控制体系结构，系统的开发和扩展更加容易。

控制一致性、安全性

新的软件工具，如高完整性附加指令(AOIs)，有助于更准确和有效的安全系统设计。aoi封装的代码能够作为预先验证的模块，并且易于重用。这促进了项目之间的一致性，有助于简化调试和故障排除，并将编码错误的风险降至最低。aoi有一个签名特性，可以帮助设计人员保护数据不被意外或故意更改。签名特性让他们知道是否修改了AOI定义。修订控制在高度监管的行业中至关重要，制造商需要保持一致性以满足监管要求并保护知识产权。

更多的选择和更灵活的应用安全技术，以满足特定的需求。随着安全和标准组件越来越无缝地集成到控制系统设计中，实现安全将不再是一个单独的学科，而是设计过程中并行且更自然的一部分。这些创新将有助于确保人员和机器更安全，同时提高利润。

安全PAC集成驱动，运动，顺序控制

集成安全功能的一个例子是罗克韦尔自动化公司的新型Allen-Bradley紧凑型GuardLogix可编程自动化控制器(PAC)。紧凑的控制器集成了机器控制功能:驱动，运动，高速顺序控制与SIL2和SIL3(安全完整性级别)功能。多学科控制器是中档应用的理想选择，它为设计人员提供了以前只有在大型集成系统中才能找到的安全功能。

Tim Roback是罗克韦尔自动化公司安全系统、控制和可视化的营销经理;由马克·霍斯克编辑，控制工程，www.globalelove.com， CFE传媒。

有关更多信息，请参见:

www.ab.com/safety

www.odva.org

还读:

现场总线安全——挂在电线上?

ODVA, DeviceNet:新的CIP规范;ControlNet添加;2009会议;

控制工程工业网络新产品领域;而且

控制工程系统集成通道．

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