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安全现场总线系统技术及其在汽车行业的实际应用

发布时间:2020-07-21 17:37:27 阅读: 来源:研磨机厂家

一直以来,安全控制技术一直落后于标准的控制技术。为了说明这一点,让我们回顾一下几十年来自动化控制系统的发展历程。30年前,几乎所有的控制系统都采用继电器控制方式,但这种方式安装和维护的成本较高,且重新配置系统比较麻烦,非常不灵活。基于这些原因,PLC及其他一些比较“智能”的控制技术就逐步取代了继电器控制方式,因为PLC减少了硬件配置,简化了安装和维护过程,且能非常灵活地适应以生产过程为本的控制任务。随着生产规模的进一补扩大和生产技术的不断进步,控制系统的复杂性也在不断增强,新型的开放式现场总线技术的时代来临了,它不仅能使不同供货商的设备共存于一个总线系统中,而且还能简化布线,加快信息在数字网络上的传播。但实际上,标准的现场总线系统还不能算是一个完美的总线系统,尤其在“安全控制”方面存在着很大的漏洞。

以汽车生产厂为例,尤其是在自动化程度较高的焊装车间和总装车间,大量的焊接机器人和装配机械手的出现,造成了许多需要安全保护的危险区域,所以安全传感器,如区域保护扫描器、安全光幕、安全锁、安全地毯、急停开关等的使用已经非常普遍,但现在连接这些安全设备的控制系统仍停留在“安全继电器”或“安全PLC”的非总线控制系统的低级控制状态,大大限制了生产过程控制系统的发展。但如果将这些安全设备连接到非安全的现场总线系统(如标准的Profibus、DeviceNet等总线系统)上去,就会存在比较大的安全隐患,是一种非安全的控制状态。图1所示的是安全产品的接线方式。

图1安全产品的接线方式

基于这种状况,世界上几家比较大的自动化系统公司(如Siemens、Rockwell等)联合了几家著名的安全传感器的生产公司(如SICK、OMRON),共同合作开发了开放性的、相互兼容的安全总线系统,如AS-Interfacesafety、Profisafe、DeviceNetSafety、interbussafety及Safetybusp等。这些安全总线控制系统大大加快了控制系统前进的步伐。图2为一个标准的Profisafe总线系统结构图。

图2一个标准的Profisafe总线系统结构图

一、安全总线系统的结构

安全总线系统和标准总线系统的主要区别在于通信协议的标准不同。安全总线系统的安全是对标准协议的扩展,使得标准及安全装置可在同一个网络上运行。其独特之处就在于安全通信的实现无需诸如网关、网桥等昂贵的硬件设备,仅仅通过软件层就可实现。图3所示为安全总线的协议结构。

图3安全总线的协议结构

一个标准的安全总线系统应包括:

带双CPU的安全PLC;安全总线协议;安全总线接口I/O及安全传感器。

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