前言 　　 目前，制造行業(yè)面臨著新的課題。自ISO12100為主的國際安全標(biāo)準(zhǔn)制定以來，世界各地的工廠生產(chǎn)線安全系統(tǒng)化建設(shè)成為當(dāng)務(wù)之急。所謂安全系統(tǒng)，是為防止機(jī)器或機(jī)器人作業(yè)時發(fā)生事故或工傷，通過傳感器檢測作業(yè)人員進(jìn)入危險區(qū)域，迅速使機(jī)器人或機(jī)械設(shè)備進(jìn)入緊急停止?fàn)顟B(tài)。因此，安全系統(tǒng)絕對不允許因故障或噪音造成設(shè)備停止。但是，困難的是高昂的布線成本和維護(hù)成為巨大的負(fù)擔(dān)，為確保安全系統(tǒng)順利進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，需在現(xiàn)有的信息通信電路上連接安全傳感器和緊急停止信號的電路，安全系統(tǒng)的電路不可避免地會成為雙重電路，除此以外，為實(shí)現(xiàn)設(shè)備復(fù)位和安全系統(tǒng)的監(jiān)視，還要求其與控制系統(tǒng)有極高的結(jié)合能力，于是現(xiàn)場總線的安全對應(yīng)成為關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，既能實(shí)現(xiàn)安全系統(tǒng)的省配線又能與控制系統(tǒng)高度結(jié)合的安全網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)倍受關(guān)注。 　　 安全網(wǎng)絡(luò)的必要性 　　 人在與機(jī)械裝置和機(jī)器人共同作業(yè)時，在接近到一定距離之內(nèi)，潛在著機(jī)械傷害的危險性。因此，用感知器探測人的存在，當(dāng)人進(jìn)入危險區(qū)域時能緊急停止機(jī)械裝置的安全系統(tǒng)非常必要。為防止因故障或噪音使緊急停止不起作用，安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有處理的二重化和診斷功能的特征，因此比起一般控制系統(tǒng)配線量有所增加。最近幾年，為減少此類安全系統(tǒng)的配線，安全網(wǎng)絡(luò)正在被不斷推廣。安全網(wǎng)絡(luò)不僅具有檢測造成緊急停止原因的通信障礙的功能，還具有在檢測出通信障礙時，迅速將機(jī)械裝置轉(zhuǎn)移到安全狀態(tài)的故障保險（fail safe）功能。而且，光簾和安全開關(guān)等安全設(shè)備支持安全網(wǎng)絡(luò)，使配線數(shù)及配線長度減少，達(dá)到削減成本的效果。因此，安全網(wǎng)絡(luò)正在不斷增加兼容產(chǎn)品的種類和數(shù)量。 　　 安全網(wǎng)絡(luò)存在課題 　　 引進(jìn)安全網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑安全系統(tǒng)時，存在以下課題。安全網(wǎng)絡(luò)需具備能解決這些課題的功能和性能。 　　 降低引進(jìn)成本 　　 在目前的許多工廠有很多已敷設(shè)有控制用網(wǎng)絡(luò)，工廠新引進(jìn)安全網(wǎng)絡(luò)時，如果安全網(wǎng)絡(luò)與原有的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備具有連接互換性，就能降低新的設(shè)備投資。另外網(wǎng)絡(luò)管理和運(yùn)用也能在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行對應(yīng)，不需額外的技術(shù)學(xué)習(xí)培訓(xùn)費(fèi)用。因此，大家都希望安全網(wǎng)絡(luò)與市場占有率大的FA網(wǎng)絡(luò)具有互換性，以便降低引進(jìn)成本。 　　 實(shí)現(xiàn)高速及高可靠通信 　　 因安全網(wǎng)絡(luò)具備錯誤檢測符號和冗余傳送等通信錯誤檢測功能，與一般網(wǎng)絡(luò)相比，在通信信息中能存儲的應(yīng)用數(shù)據(jù)量少，同時檢測處理會使通信響應(yīng)性變差，而且通信速度的高速化會使單位時間的通信錯誤發(fā)生率比例增高，因此高速網(wǎng)絡(luò)的安全對應(yīng)在技術(shù)上一直被認(rèn)為具有很大難度。但是，面向安全系統(tǒng)的大規(guī)模及高速化，要求安全網(wǎng)絡(luò)必須具有高速及高可靠性。 　　 豐富構(gòu)成管理功能 　　 為確保安全系統(tǒng)動作，安全網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成管理則非常必要。即：要求具有能管理連接在安全網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)品的信息、防止有損安全網(wǎng)絡(luò)安全性的改造或非意向性更改、預(yù)防在修改工程中設(shè)定錯誤的功能。 　　 豐富RAS功能 　　 安全網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對故障或異常情況作出靈敏反應(yīng)，進(jìn)入故障保險動作即停止機(jī)械設(shè)備。為從停止?fàn)顟B(tài)迅速地再次啟動生產(chǎn)設(shè)備，則需要增加能判斷故障保險動作的原因是需修理的故障或只是一時性的異常狀況的RAS功能。除此之外，能集中管理網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的狀態(tài)和設(shè)定的工程軟件也為生產(chǎn)設(shè)備的迅速恢復(fù)起著重要作用。 　　 CC-Link Safety系統(tǒng)的構(gòu)成 CC-Link Safety是為解決以上這些新的課題而設(shè)計(jì)開發(fā)的。 　　 首先，以在日本及世界占有很高市場份額的FA網(wǎng)絡(luò)CC-Link為基礎(chǔ)，進(jìn)行了具有協(xié)議互換性的安全對應(yīng)。因?qū)崿F(xiàn)了與CC-Link的數(shù)據(jù)鏈接層互換，不僅可利用原有的CC-Link電纜，還可與CC-Link兼容產(chǎn)品并存。因此，對于已引進(jìn)CC-Link的工廠，可降低引進(jìn)安全系統(tǒng)的設(shè)備投資金額。 　　 能與CC-Link Safety連接的產(chǎn)品有CC-Link Safety對應(yīng)主站（以下稱安全主站）和CC-Link Safety對應(yīng)從站（以下稱安全從站）。安全從站是指除安全主站之外的CC-Link Safety兼容產(chǎn)品，由安全遠(yuǎn)程I/O站及安全遠(yuǎn)程設(shè)備站構(gòu)成。 圖1為CC-Link Safety構(gòu)成圖。在安全對應(yīng)的CPU上連接安全主站，并連接進(jìn)行各種設(shè)定和監(jiān)視的CC-Link Safety監(jiān)視軟件。光幕、安全開關(guān)、負(fù)荷動力等安全控制相關(guān)設(shè)備連接在安全遠(yuǎn)程I/O站的安全I(xiàn)/O端子上。如圖所示，通過使用與CC-Link直接連接的光幕控制器這樣的CC-Link Safety兼容安全產(chǎn)品，可進(jìn)一步削減配線成本。與安全控制無直接關(guān)系的產(chǎn)品，連接在CC-Link（一般）遠(yuǎn)程I/O站的（一般） I/O端子上。如：在安全遠(yuǎn)程輸入站連接緊急停止按鈕，在安全遠(yuǎn)程輸出站連接動力，將動作燈連接在一般遠(yuǎn)程輸出站上，就可構(gòu)成按緊急停止按鈕停止機(jī)械設(shè)備、警告燈發(fā)出信號的安全系統(tǒng)。 CC-Link Safety及CC-Link的主要規(guī)格如表1所示。因兩者的物理層和數(shù)據(jù)鏈接層是共通的，所以沒有通信速度和傳送距離的差異，而CC-Link Safety的安全站的臺數(shù)和安全遠(yuǎn)程寄存器點(diǎn)數(shù)比CC-Link更受限制。但是，因安全遠(yuǎn)程寄存器在機(jī)械安全應(yīng)用完全不使用模擬量值，所以實(shí)質(zhì)上并沒有受到限制。只要能達(dá)到此通信性能和點(diǎn)數(shù)，不僅是單個的機(jī)械設(shè)備，由汽車組裝生產(chǎn)線等多個工程構(gòu)成的大規(guī)模安全系統(tǒng)也完全可以構(gòu)筑安全網(wǎng)絡(luò)。 　　 典型的CC-Link Safety系統(tǒng) 　　 圖2是一個典型的應(yīng)用CC-Link Safety的安全系統(tǒng)的構(gòu)成，CC-Link Safety系統(tǒng)主單元作為主站，CC-Link Safety系統(tǒng)遠(yuǎn)程I/O，其他一些安全設(shè)備如光簾，機(jī)器人作為一個子站，CC-Link Safety為連接在它上面的安全設(shè)備傳輸緊急停止信號，其他設(shè)備如警告燈等通過CC-Link標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)程I/O連接。 CC-Link Safety 不但能保證安全系統(tǒng)的控制、監(jiān)控，預(yù)防從子站到主站的錯誤信息，而且實(shí)現(xiàn)了安全網(wǎng)絡(luò)的省配線，有助于加快系統(tǒng)的開發(fā)，提高維護(hù)效率。 　　 結(jié)束語 　　 CC-Link Safety是實(shí)現(xiàn)了與CC-Link的互換性和高速高可靠傳輸及安全功能、并能簡單維護(hù)的安全網(wǎng)絡(luò)。能充分利用原有的CC-Link資源構(gòu)筑IEC61508 SIL3及ISO13849-1 Category4的安全系統(tǒng)。 　　 另外，CC-Link Safety還具有擴(kuò)展功能，即：除收集出錯信息外，還收集安全從站的各種信息（參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)等），使系統(tǒng)使用人員可通過監(jiān)視軟件進(jìn)行簡單檢查。 　　 安全系統(tǒng)在我國的應(yīng)用越來越受到重視，減少生產(chǎn)中的安全事故，杜絕人員傷亡，不僅需要良好的管理制度，還需要從設(shè)計(jì)建造設(shè)備時就要考慮的安全性問題。而且CC-Link Safety比較符合我國的實(shí)際情況，系統(tǒng)的構(gòu)造成本低，使用簡單、維護(hù)方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，必將為我國的安全生產(chǎn)做出貢獻(xiàn)。 吳勤個人簡介 　　吳勤男1973.10生籍貫湖北漢族中共黨員電氣工程師 　　現(xiàn)就職于上海機(jī)場建設(shè)指揮部 　　地址：浦東國際機(jī)場啟航路300號 　　郵編：201102 　　聯(lián)系電話：68349159 13918628307 　　1997年畢業(yè)于上海鐵道大學(xué)電氣工程系，學(xué)士學(xué)位，同年進(jìn)入上海虹橋國際機(jī)場工作， 　　1998年被調(diào)往浦東國際機(jī)場參與浦東國際機(jī)場的工程建設(shè)； 　　1999年十月浦東國際機(jī)場一期工程建成投運(yùn)，同時轉(zhuǎn)入浦東機(jī)場運(yùn)行保障工作，在此期間任保障公司電氣助理工程師、電氣工程師、任機(jī)場供電保障科科長； 　　2003年8月，浦東國際機(jī)場二期工程開工，調(diào)往參與浦東國際機(jī)場擴(kuò)建工程，主要負(fù)責(zé)浦東國際機(jī)場供電配套工程。