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TwinSAFE:新一代安全控制器

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【摘要】:
新一代安全控制器的推出标志着倍福进入了安全技术的新纪元,同时在 TwinSAFE 系统中坚持模块化方案。新功能包括一些扩展功能,它们可以在安全项目级别实现高度精细、灵活的模块化性和可扩展性,从而可以根据具体的安全要求优化每个解决方案。此外,倍福最新推出的所有安全 I/O 模块都能够直接实施客户特定的安全项目,包括与多台设备的通信。这样,整个安全应用的控制任务可以分布在多台设备上。

全方位实现模块化性和可扩展性

  新一代安全控制器的推出标志着倍福进入了安全技术的新纪元,同时在 TwinSAFE 系统中坚持模块化方案。新功能包括一些扩展功能,它们可以在安全项目级别实现高度精细、灵活的模块化性和可扩展性,从而可以根据具体的安全要求优化每个解决方案。此外,倍福最新推出的所有安全 I/O 模块都能够直接实施客户特定的安全项目,包括与多台设备的通信。这样,整个安全应用的控制任务可以分布在多台设备上。

  自动化技术的所有领域(包括安全技术)对模块化性、可扩展性、开放性和适用性的需求正稳步增长。因此,客户需要拥有针对各种类型应用(从小型定制化设备到复杂的大型系统)的个性化解决方案。倍福针对这些方面的需求提供了 EL6910 TwinSAFE 逻辑端子模块及其衍生产品,为下一代安全控制技术奠定了基础。

  有了这些新型安全控制设备,用户可以更有针对性地根据每个设备方案的需要调整 TwinSAFE 系统 — 从带输入和输出的低成本型独立解决方案,到带分布式 I/O 模块的中央安全控制系统,再到带分布式安全应用的高度复杂的网络。由于通用型组件系列涵盖了各种外形尺寸、防护等级和连接技术,因此可以根据具体的需要进行调整。

  除了提高安全控制系统的性能之外,倍福还在其各种可处理的数据类型中增加了模拟量值。因此,那些为人们所熟知的用来处理布尔信号的预认证功能块已经扩展了具有模拟量值的功能块,包括基本算术运算(加法,乘法等)和用于安全监测压机的复杂功能块。用户可以自行选择开发环境,他们可以通过使用图形编辑器或 Codesys 安全编辑器进行拖放的方式在 TwinCAT 3 软件环境中创建安全应用程序。

有了 TwinSAFE,一套匹配的安全解决方案可以用于所有应用及所有外形尺寸

  部分下载功能

  安全项目最重要的创新之一就是引入部分下载功能,这表示项目现在包含四大要素:

  – 逻辑

  – 参数

  – 映射

  – info 数据

  可以分别将它们下载到安全控制器,除了熟悉的整体安全项目的校验和之外,每一个元素都有自己的校验和,而校验和又是安全项目发布文档的一部分。当对项目进行修改时,这会对验证和确认过程产生巨大影响。通过单个校验和,现在可以直接记录安全项目的哪些部分已被更改。对于未更改的组件,只需要执行有限的验证和确认过程即可。

  此外,可以根据安全项目的细粒度配置用户权限管理,例如,可以授权用户只能访问信息数据。因此,用户将无法修改安全项目的任何其它元素,这样可以灵活使用安全项目,同时保护其免受不必要和未经授权的更改。

在本地软件层定制模块化性和可扩展性

  定制化功能是新一代安全控制解决方案最重要的技术创新之一。安全项目仍然可以采用模块化设计,但是定制化功能允许为这些模块中的每一个模块都配置以下操作模式:

  – 临时禁用

  – 永久禁用

  – 被动模式

通过这些不同的设置以及相应配置各个模块之间接口的替换值,用户可以实现高度复杂、模块化和可扩展的架构。这样做的好处是单个安全项目可用于整个系列设备。对于规模较小的设备,用户可以简单地停用任何不需要的模块。这样只需要根据适用标准开发、验证和确认单个安全项目即可,从而降低工程成本。

  在运行时也可以在不同的操作模式间切换。倍福系统为此提供了两个不同的选项:用户可以通过 TwinCAT 3 开发环境或者使用 TwinSAFE Loader 工具来让模块适应特定的设备要求。TwinSAFE Loader 是一个命令行工具,可以在不使用 TwinCAT 3 的情况下定制安全项目。例如,这样就可以通过客户专用的 HMI 直接禁用和激活模块。这一方面意味着 TwinSAFE 系统可以轻松满足客户特殊的工艺要求。另一方面,可以大大简化诸如调试过程之类的常见用例。通过定制功能,可以在调试设备部件时临时禁用安全应用程序的某个模块,然后再重新激活,而无需重新确认和验证整个安全应用程序。

TwinSAFE 能够实现尽可能广泛的安全架构,以满足任何应用需求

通过单独分配的安全应用程序实现模块化性和可扩展性

  在模块化能力方面,倍福在满足定制化要求的基础上又更进了一步:所有新的安全 I/O 组件也可以用作安全控制器,这些组件的特点就是都具有通信能力。与专用控制器一样,在 I/O 组件上实施的客户专用安全项目可以与其它安全相关的设备直接通信,并在内部预处理这些数据,这样可以实现高度精细化的设备模块化。中央安全控制设备(如果有的话)只需处理累积的数据。当然,还是仍然可以实现传统的与所有相关组件建立通信连接的集中式安全控制方案。

  有了所有这些选项,就可以根据具体的系统要求以最大灵活性对安全架构进行扩展。解决方案包括低成本的紧凑型控制器(如 EL2911)或独立的解决方案(如 EK1960)以及运行有一个分布在多台设备上的安全应用程序且用于集中式安全控制的复杂架构(带 EL6910)。比如,这样可以使用一个驱动安全选项来预处理驱动专用数据以及通过输入端子模块从安全编码器收集到的信号。

TwinSAFE 安全解决方案的应用范围进一步得到拓展

  随着新一代安全技术的引入,TwinSAFE 系统现在具有可自由选择的架构(取决于具体的系统要求),可以支持更广泛的安全应用和用例。

作为分布式安全应用的一部分,倍福推出的所有新的安全 I/O 组件也可用于安全控制

  TwinSAFE 紧凑型控制器 EK1960 是一款节省空间的 EtherCAT 耦合器,集成有 20 个安全输入和 24 个安全输出(以及可选的 4 个继电器输出),既可以作为独立的解决方案使用,也可以部署在传统的集中式系统中。新推出的 EtherCAT 端子盒 EP1957 是一款安全控制器,它首次提供了具有 8 个安全输入和 4 个安全输出的独立功能,可以作为 IP67 设备在现场使用。最新的具有 4 个安全输入和 1 个 10 A 安全输入的 EtherCAT 端子模块 EL2911 可以与无反应型标准 EtherCAT 模块配合,通过控制 24 V DC 供电实现安全功能,可以经济高效地实现最小型的安全应用。也可以用 EtherCAT 端子模块或 EtherCAT 插拔式模块的形式将专用的控制功能集成到现场总线层。此外,所有安全控制设备都可以通过 Safety over EtherCAT(FSoE,Fail Safe over EtherCAT)协议可靠地进行通信。

  决定要对 TwinSAFE 系统进行优化的因素很多,包括外形尺寸和环境条件各异的各种安全控制解决方案,各种扩展级别 — 从紧凑型控制器到集中式安全控制系统到分布式安全应用 — 以及一致的安全开发选项。也可以将安全功能轻松集成到各个系统中,例如,可以将模拟量值的安全相关处理能力添加到现有架构中,以满足不断变化的要求。

(作者:倍福安全技术专家 Dr. Martin Früchtl)

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