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1)IEC 62061:200520——基于欧洲基础标准IEC 61508修订的专业领域标准。
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2)ISO 13849-1:200638——修订后的EN 954-1的替代标准,原EN 954-1标准已无法满足需要。
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2.安全控制系统
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(1)功能安全
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功能安全依赖于系统或设备对输入的正确操作,它是全部安全的一部分。当每一个特定的安全功能获得实现,并且每一个安全功能必需的性能等级被满足的时候,功能安全的目标就达到了。
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从另一个角度理解,当安全系统满足以下条件时就被认为是功能安全的,即当任一随机故障、系统故障或共因失效都不会导致安全系统的失效,从而引起人员的伤害或死亡、环境的破坏、设备财产的损失,也就是装置或控制系统的安全功能无论在正常情况下或者在故障存在的情况下都应该保证正确的实施。例如某压力容器内压力值的检测,当压力到达潜在的危险值时,安全阀应打开,进行压力的释放,而这一过程的正确执行,可看作是功能安全,而要实现功能安全,就需要依赖安全型的控制系统。
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(2)西门子SIMATIC安全集成
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西门子是最早在工业领域提出“安全”概念的企业。安全集成(Safety Integ-rated)——一个完整、通用的安全解决方案,是全集成自动化安全技术持续转化的成果,以TIA为基础继续发展而来的,它在所有的安全应用中不仅能提供最高的可靠性和工作效率,还能最大限度地节省用户成本。
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(3)安全集成系统及产品
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1)安全系统的划分。SIMATIC安全集成产品系列以SIMATIC S7-300、S7-400及最新的S7-1200F、S7-1500F型CPU和SIMATIC ET 200、ET 200SP等产品为基础,包含过程自动化(Process Automation)和工厂自动化(Factory Automation)的安全控制系统,如图7-7所示。
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图7-7 西门子安全控制系统
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2)安全系统的硬件及软件。最早的安全系统都是将安全系统与标准控制系统完全分离的,以此来保证信号传输的准确性,如图7-8所示,但带来的问题是成本较高。目前还有些厂商采用类似的结构。
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图7-8 安全系统与标准控制系统是完全隔离的
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西门子的安全系统是集成的概念,即将安全系统集成在标准控制系统内,这样,可以尽量使用标准控制系统中的模块尽可能地节省成本,并且由于专利技术的应用,保证系统的安全等级不会降低,如图7-9所示。
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图7-9 安全系统与标准控制系统集成在一起
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STEP7及TIA博途软件的使用,使得安全程序的编制和软件的操作更加便捷。安全组件借助标准的STEP7及TIA博途软件平台进行系统组态和软件编制,这对于熟悉西门子软件的工程师来说没有技术障碍。同时,安全功能块库的集成,不仅降低了用户编制安全功能程序的时间成本和人力成本,更节省了程序认证的成本。同时安全程序在TIA博途软件中可以按照认证的规范格式进行项目程序的输出打印。
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3)安全通信——PROFIsafe协议。对于分布式安全数据的采集,可选择通过PROFINET或PROFIBUS总线系统连接分布式I/O站点来实现。此时,为保证数据能安全传输,总线系统均通过PROFIsafe协议进行安全数据的采集,而安全和标准通信通过一条标准的物理总线即可实现,从而无需再为安全系统搭建专用的安全通信总线,如图7-10所示。
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PROFIsafe是全球第一个符合IEC 61508安全标准的总线通信协议,可在同一条总线上实现标准和安全的通信。因此许多安全组件生产商和安全技术的最终用户已经在PROFIBUS用户组织机构(PNO)范围内进行不依赖于生产商的开放式标准制订合作。凭借PROFIsafe协议,不仅极大地节省了电缆敷设的时间,并且解决了设备多样化的问题,且易于扩展。
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图7-10 在统一的总线上使用PROFIsafe协议的安全通信
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