集成安全功能助力控制系統設計
發布時間：2011-03-27 作者：Tim Roback
技術的發展和行業標準的變更，使得單一系統平臺實現安全和標準控制功能更為容易，設計、實施和維護效率也比以往任何時候都高。自動化設計人員采用了最新的科技成果，安全系統的實施靈活性極大地提高，成本得到了控制，產量得到了提升。
經濟上的訴求——也就是在提升收益率的同時不影響安全性——引領了安全系統的革命，從原有的硬接線技術發展到現代高集成度網絡互聯技術。不安全的功能越多地被創新的安全功能取代，降低設備冗余度、提升產量、最小化成本的機會也就越大。由于項目中的標準控制與安全功能部件能夠使用統一的系統零部件，硬件的成本就可以降低了。
不但無需使用獨立的安全控制器，集成安全系統還僅僅使用一種編程軟件包。這就免除了在不同控制器上編程或多個程序之間協調的必要。結果是簡化了項目編程，也降低了培訓和技術支持的費用。
共用一種開發環境也避免了昂貴的重復開發費用。例如，如果一個控制工程師需要開發3 個同樣的項目，那么他只需要將必要的應用程序從一個項目移植到另一個即可。更少的部件也意味著更小的面板外殼，節省了控制柜的 費用和空間。
安全功能的集成可以發揮通用控制平臺的優勢，提供更緊湊、體積更小的產品。而在以前，同類控制器體積過大，費用過高，根本無法勝任。
安全功能的網絡協議
CIP Safety是一種網絡擴展，協助集成安全功能和標準控制系統，同時確保工廠中各種物理網絡之間數據的無縫互傳。CIP是一種獨立于物理網絡的工業網絡協議。CIP協議提供基于DeviceNet、ControlNet 和EtherNet/IP 等CIP 網絡的通用控制、配置、收集和分享服務。
過去，由于標準系統對安全事件處理能力的匱乏，導致一處設備安全事件的發生可能引發整個設備停機。CIP 安全性允許控制系統和安全功能共存于一個網絡上，共享安全功能和標準應用的數據。這樣一來，工程師就能夠實 現“區域控制”，例如，當設備某一區域進入安全控制狀態時，并不會影響其他區域作業的進行。
與傳統系統不同，安全功能與標準控制系統集成，通過設備或者系統的HMI，為操作人員和設備維護人員提供了設備事件的可見性——包括安全事件。集成系統提供信息和分析結果，確保工廠人員能夠迅速使設備恢復作業。
CIP 安全性也免除了在每一個網絡之間安裝網關的必要。在沒有安全網絡的時代，工程師通常不得不最小化系統，或者降低性能上的需求，因為將硬接線連鎖和繼電器安全邏輯集成到整個自動化系統中是非常困難的。 現在，工程師只需在通用物理網段內集成設備，并允許安全和標準信息在設備和控制器之間傳送即可。
安全控制
集成安全功能可以發揮通用控制平臺的優勢，提供更緊湊、體積更小的部件。由于具備了更好的設計靈活性，集成安全功能的應用領域更加廣泛，包括很多中等規模的應用，傳統的控制器由于體積過大或費用過高，根本無法 勝任。
集成安全性的優勢還包括通用的編程環境，減少了設計、配置、搭建和維護的時間和成本。一個軟件程序就足以管理安全功能和標準功能，工程師無需手動隔離標準功能內存和安全功能內存，也無需擔心為了實現安全性而 必須考慮的邏輯隔離問題。
Rockwell Automation公司的Allen-Bradley Compact GuardLogix可編程自動化控制器（PAC）集成了設備控制功能：帶有SIL2和SIL3等級安全功能的驅動、運動和高速順序控制。
更優的設計
看到了這些設計優勢，國際包裝生產廠商Amcor在其位于澳大利亞Rivesby 的鋁罐加工廠中安裝了新型的集成安全功能解決方案。以前，工廠中的11 臺罐體加工和焊接設備使用獨立的硬接線安全控制系統連鎖保護。現在，它們由11 個獨立的集成安全功能控制器管理。
EtherNet/IP 連接提供了設備之間的互聯，并將集成安全控制器和工廠的SCADA 系統連接起來。分布式I/O端口和CIP 安全性網絡的結合，縮短了現場安裝和布線的時間。
集成開發環境允許工程師同時開發標準控制系統代碼和安全控制系統代碼，這極大地節省了時間。而且，使用了集成控制架構，系統的開發和擴展也更加容易。
控制穩定性，安全性
新型的軟件工具，例如高集成度的插件指令集（AOIs），提升了精度和安全系統設計的效率。AOIs將驗證過的代碼封裝起來，便于復用。這中做法確保了項目之間的一致性，簡化了調試和排障步驟，最小化了代碼錯誤的風險。AOIs具有一種特別的屬性，能夠幫助設計人員保護數據免于無意或有意的更改。這種特別的屬性可以識別AOIs定義的更改。在高度規范的行業中，版本控制是至關重要的，生廠商需要確保規章要求的連貫性，并保護知識產權。
安全技術的應用需要具有更多的選擇和更高的靈活性，以滿足特殊需求。由于安全器件和標準器件越來越多地在控制系統設計中無縫整合，安全性已不再是一個獨立的要求了，在設計過程中，它更多時候被同時完成，理所當 然地成為了不可分割的一環。這些革新在保證人員和設備安全的同時，提升了企業收益。