用过PROFIsafe技术的你看过来!

我们通过上面几期详细了解了Profibus的技术框架，以及不同版本间的异同。

这期重点和大家分享PROFIsafe安全技术。



自动化中的安全

任何活跃的工业过程或多或少都伴随着风险：

• 伤害或杀害人员，

• 破坏自然，

• 损害投资。

对于大多数过程来说，很容易在不对自动化系统施加特殊要求的情况下避免风险。然而，有一些典型应用与高风险相关，例如压力机、锯床、机床、机器人、输送和包装系统、化学过程、高压操作、离岸技术、火灾和气体探测、燃烧器、缆车等。这些应用需要特别的关注安全及相关技术。

随着时间的推移，市场将标准自动化技术的可靠性和可用性平衡到一定的经济成本水平。这意味着在正常条件下，标准自动化技术的故障或错误率对于正常运行是可以接受的，但对于上述高风险应用来说是不够的。



虽然，为了成本考虑，这些安全方面的技术往往忽略，但是，随着各行各业对人员的保护，不能只是靠规则来约束，技术上可以在设备的研发阶段就应该考虑安全的问题。





经典的解决方案

安全性依托于硬件的可靠性及可信赖的技术，早期几乎各位朋友都是采用继电器技术来确保设备的安全。如下图所示：



当然，实际上目前很多小型的设备都是这么做的。但是，要符合更高要求的安全标准，这种方式已经无法满足。除了增加额外的布线和工程，导致成本增加，灵活性和可用性低于预期，以及其他缺点：如机器的未定义且不可预期的停止动作（可能还会导致伤害）和恢复生产而进行的繁琐步骤。



PROFIsafe

所以PI开发PROFIsafe技术，它作为现有PROFIBUS和PROFINET协议的一个附加层。它将F-Host（安全控制器）与F-Device（安全设备）之间数据传输的残余错误概率降低到相关标准要求的水平或更好。



PROFIsafe可以完全通过软件实现，便于实施，同时涵盖了在过程和工厂自动化中使用PROFIBUS和PROFINET的整个安全应用范围。它甚至被批准用于无线传输通道，如WLAN和蓝牙。在区域和管道等安全规定的帮助下，它可以在开放的工业以太网主骨干网上使用。

它满足了过程自动化中对高可用性和低功耗的需求，以及工厂自动化中对毫秒级短反应时间的需求。

现代F-Device，如激光扫描仪或具有集成安全功能的驱动器，现在可以根据需要发挥作用。由于iPar-Server的支持，它们的个别安全参数（iParameters）的处理变得容易。该系统支持包括工程框架内F-Device工具的接口（例如工具调用接口）和iParameter存储和检索选项（iPar-Server）。重要的是要注意，工具接口和iPar-Server功能也可以被任何非安全设备使用。

IEC 61508标准定义了特殊要求，例如增加的电磁免疫，而没有具体说明细节。一个补充指南"PROFIsafe环境"填补了这一空白以及F-Devices和F-Hosts的开发和部署的其他方面。

在PI内部有共识，只有在PROFIBUS和PROFINET网络中根据IEC 61508认证的F-Devices和F-Hosts才被允许。对PROFIsafe协议的符合性应由PI测试实验室进行测试，并由PI办公室认证。一个补充的"PROFIsafe测试规范"文件定义了评估机构如TÜV的角色和任务，以及PI测试实验室的角色和任务。



PROFIsafe 定义故障安全（fail-safe）设备(紧急停机按钮， 发光阵列（light arrays）, 溢出停车（overfill cutouts）等) 怎样通过PROFIBUS可以与故障安全控制器安全地通信，以使它们可以用于安全有关的自动化任务达到符合EN954、AK6 或 SIL3 (Safety Integrity Level)的KAT4。

通过行规也就是通过用户数据的特殊格式和特殊协议来实现安全通信。制造商、用户、标准化委员会以及检查机构（inspectorates）

已经联合制定了PROFIsafe规范。它以有关标准为基础，主要是IEC 61508，这些标准特别注重软件开发。

PROFIsafe 考虑了许多在连续总线通信中出现的各种可能的出错，例如延误、数据的丢失或重复、错误的顺序、寻址或不可靠的数据等。选择如下一些用于PROFIsafe的补救措施：

安全报文的连续编号。

用于输入报文帧和它们的确认的暂停时间（Timeout ）。

发送者与接收者之间的标识(“password”)。

附加的数据安全性(Cyclic Redundancy Check, CRC)。

完整的安全方案可参考下图：





安全相关的国际标准

对于各位需要研究安全相关的技术人员及国外一些需符合安全标准的设备项目者，下述两个图个人认为可以值得研究的，这里分享给各位：





上述提到的具体的国际标准，可以自行查询。这里不做补充，另外，本文的主要参考资料的pdf已经打包，需要的朋友请到下方链接获取：

链接：https://pan.baidu.com/s/1TQfLep6cfskYo5t7KLSXMQ

提取码：关注公众号后，直接发消息【Profisafe】获取。

由于缺乏Profisafe技术的应用经验，如果您有Profisafe相关的应用经验，欢迎留言区分享哦！当然，更加欢迎投稿（微信联系：mengman45）！！！

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