技术进展 | 最新的标准、趋势及技术正助力基于工业以太网的安全系统

摘要

对于工业安全应用来说，工业以太网正变得越来越容易使用。最新的标准、趋势及技术正助力基于工业以太网的安全系统。

使用以太网来实现工业安全网络可以很简单，那是因为采用了更加容易编程和标准化程度更高的配置工具，从而降低了成本和复杂性。

安全级别协议的标准

通过以太网传输的安全级别协议的主要标准已经使用了15年以上了。定义现代数字化安全系统需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/可编程安全级别系统的功能性安全，以及IEC 61784-3 工业通讯网络-配置文件 -第3部分：功能性安全现场总线-通用规则及配置文件定义。

第一批数字化安全系统是采用了单独的、自有的通讯总线的专用控制器。这对于实现安全性来说是前进了一步，可是需要为其设计师和最终用户提供额外的硬件、编程软件、许可、以及额外的现场总线。

诸如EtherCAT这种快速的、高效的工业以太网系统的出现使人们有可以使用IEC 61784-3推荐的“黑色通道”方式。同时也给出了另一个重要的建议，即安全数据通道不能超过目标安全完整性等级（SIL）安全级别最大失效概率的1%，安全配置文件是根据SIL的安全级别设计的。这可以让安全协议集合在现场总线系统内部“打开通道”，极大程度上简化了安全系统的硬件和软件。Safety over EtherCAT (FSoE)）协议符合IEC 61748-3标准中的功能安全通讯设备行规（[FSCP 12]）。在FSoE上的大多数EtherCAT功能性安全的设备都是SIL3级别的。

FSoE的趋势

FSoE的发展趋势是接受来自多家供应商的安全逻辑控制器和安全输入/输出（I/O）设备。已有27家公司生产的产品作为FSoE系统的补充。这也是基于众多供应商对EtherCAT的支持，其中包括200家主控制器供应商、105家I/O供应商、以及160家传动设备供应商。

除此以外，具有安全运动功能的伺服传动已经问世，由于运动控制器可以为了安全停止、安全转矩、以及安全位置（请见表格）而直接向传动设备发送安全功能指令，已经使运动控制产品供应商及用户的自动化设计更加高效合理。不仅如此，不再需要给传动设备停止供电， 这一直以来都是争论的焦点，特别是在考虑例如在按下紧急停止按钮之后，一个惯性滑行的飞轮是否真的可以建立最安全的状况。

先进科技带来的好处

FSoE的配置工具随着时间的推移已经变得更加标准了。用户不再需要为每个供应商的产品来单独维护安全编程工具或许可。多个EtherCAT硬件及软件供应商提供了免费的配置和编程工具，而且这些工具可以配置任何供应商的FSoE设备，避免了对额外编程工具、额外软件平台及编程语言培训的需求，以及购买和维护额外许可的需求。这使得FSoE的用户可以轻松地实现基于SIL3的安全系统，同时减少成本及复杂性。除了在预算方面的好处以外，由于这些费用上的节省，用户也可以在更多地方应用更多的安全技术。

本文来自于《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China）2018年1-2月刊《技术之源》栏目，原标题为：工业通讯网络上的安全性

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