安全總線協(xié)議PROFIsafe在汽車廠總裝車間的應(yīng)用
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與傳統(tǒng)安全系統(tǒng)相比PROFIsafe具有如下優(yōu)點：
（1）安全通信和標準通信在同一根電纜上共存；
（2）PROFIsafe-故障安全性建立在單信道通信系統(tǒng)之上，安全通信不通過冗余電纜來達到目的；
（3）標準通信部件，如電纜、專用芯片、DP-棧軟件等等，無任何變化；
（4）故障安全措施封閉在終端模塊中（F-Master，F(xiàn)-Slave） ，采用專利SIL監(jiān)視器獲得極高的安全性；
（5）最高故障安全完整性等級為SIL3（IEC61508）；
（6）既可用于低能耗（Ex-i）的過程自動化，又可用于反應(yīng)迅速的制造業(yè)自動化；
PROFIsafe使標準現(xiàn)場總線技術(shù)和故障安全技術(shù)合為一個系統(tǒng)，即故障安全通信和標準通信在同一根電纜上共存，安全通信不通過冗余電纜來實現(xiàn)。這不僅在布線上和品種多樣性方面可以節(jié)約成本，而且也方便日后系統(tǒng)的改造。圖2所示，標準控制器、I/O和安控制器、F-I/O共用一條總線，通過F-網(wǎng)關(guān)可連接到其他安全總線系統(tǒng)。采用PROFIsafe既可使用單總線結(jié)構(gòu)也可根據(jù)要求采用標準總線和安全總線分開的結(jié)構(gòu)。
圖3為PROFIsafe的ISO/OSI簡化模型，PROFIBUS在ISO/OSI模型中使用了1、2和7層，相對安全層來說，它是一個黑色通道（Black Channel）；PROFIsafe為置于第7層之上的安全層（Safety-Layer），其僅負責有效數(shù)據(jù)的安全傳送,而有效數(shù)據(jù)的準備和提供則是由依照故障安全技術(shù)要求設(shè)計的固件來完成。
圖4為PROFIsafe通信的簡單報文結(jié)構(gòu)，從這里可以看出，安全通信的報文與標準通信報文是同時在PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上進行通信的。而且根據(jù)制造業(yè)和過程工業(yè)不同的要求，有兩種有效數(shù)據(jù)長度。
PROFIsafe采用PROFIBUS標準機制的主從輪詢通信方式使F-CPU和F-Slave交換信息，這樣在主站與從站之間存在著1：1的關(guān)系,輪詢操作（Polling）能夠立即察覺一旦出現(xiàn)故障的某個設(shè)備，這正是故障安全技術(shù)的基本原則。為了避免網(wǎng)絡(luò)傳輸錯誤，PROFIsafe采用了故障安全按位編號，帶應(yīng)答的時間監(jiān)控，用密碼標識發(fā)送器和接收器,增設(shè)16/32位循環(huán)冗余校驗（CRC）等措施以保證數(shù)據(jù)的安全。此外,PROFIsafe還采用了SIL-Monitor專利技術(shù)，SIL監(jiān)視器本身不是硬件，而是可實現(xiàn)PROFIsafe-驅(qū)動器軟件的一部分。借助SIL-Monitor，F(xiàn)-系統(tǒng)能夠在故障率超過一定限度之前即采取有效的安全保護措施，從而避免系統(tǒng)中出現(xiàn)險情。
PROFIsafe的發(fā)展拓寬了PROFIBUS在工廠自動化和過程自動化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。本文通過探討PROFIsafe的通信原理及其在汽車廠的實際應(yīng)用，展現(xiàn)了PROFIsafe的實用性和優(yōu)越性。
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