前言 　　 目前，制造行業面臨著新的課題。自ISO12100為主的國際安全標準制定以來，世界各地的工廠生產線安全系統化建設成為當務之急。所謂安全系統，是為防止機器或機器人作業時發生事故或工傷，通過傳感器檢測作業人員進入危險區域，迅速使機器人或機械設備進入緊急停止狀態。因此，安全系統絕對不允許因故障或噪音造成設備停止。但是，困難的是高昂的布線成本和維護成為巨大的負擔，為確保安全系統順利進入停止狀態，需在現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，安全系統的電路不可避免地會成為雙重電路，除此以外，為實現設備復位和安全系統的監視，還要求其與控制系統有極高的結合能力，于是現場總線的安全對應成為關注的焦點。目前，既能實現安全系統的省配線又能與控制系統高度結合的安全網絡的開發倍受關注。 　　 安全網絡的必要性 　　 人在與機械裝置和機器人共同作業時，在接近到一定距離之內，潛在著機械傷害的危險性。因此，用感知器探測人的存在，當人進入危險區域時能緊急停止機械裝置的安全系統非常必要。為防止因故障或噪音使緊急停止不起作用，安全系統的設計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配線量有所增加。最近幾年，為減少此類安全系統的配線，安全網絡正在被不斷推廣。安全網絡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，迅速將機械裝置轉移到安全狀態的故障保險（fail safe）功能。而且，光簾和安全開關等安全設備支持安全網絡，使配線數及配線長度減少，達到削減成本的效果。因此，安全網絡正在不斷增加兼容產品的種類和數量。 　　 安全網絡存在課題 　　 引進安全網絡構筑安全系統時，存在以下課題。安全網絡需具備能解決這些課題的功能和性能。 　　 降低引進成本 　　 在目前的許多工廠有很多已敷設有控制用網絡，工廠新引進安全網絡時，如果安全網絡與原有的網絡和設備具有連接互換性，就能降低新的設備投資。另外網絡管理和運用也能在原有基礎上進行對應，不需額外的技術學習培訓費用。因此，大家都希望安全網絡與市場占有率大的FA網絡具有互換性，以便降低引進成本。 　　 實現高速及高可靠通信 　　 因安全網絡具備錯誤檢測符號和冗余傳送等通信錯誤檢測功能，與一般網絡相比，在通信信息中能存儲的應用數據量少，同時檢測處理會使通信響應性變差，而且通信速度的高速化會使單位時間的通信錯誤發生率比例增高，因此高速網絡的安全對應在技術上一直被認為具有很大難度。但是，面向安全系統的大規模及高速化，要求安全網絡必須具有高速及高可靠性。 　　 豐富構成管理功能 　　 為確保安全系統動作，安全網絡的構成管理則非常必要。即：要求具有能管理連接在安全網絡上產品的信息、防止有損安全網絡安全性的改造或非意向性更改、預防在修改工程中設定錯誤的功能。 　　 豐富RAS功能 　　 安全網絡系統對故障或異常情況作出靈敏反應，進入故障保險動作即停止機械設備。為從停止狀態迅速地再次啟動生產設備，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，能集中管理網絡連接設備的狀態和設定的工程軟件也為生產設備的迅速恢復起著重要作用。 　　 CC-Link Safety系統的構成 CC-Link Safety是為解決以上這些新的課題而設計開發的。 　　 首先，以在日本及世界占有很高市場份額的FA網絡CC-Link為基礎，進行了具有協議互換性的安全對應。因實現了與CC-Link的數據鏈接層互換，不僅可利用原有的CC-Link電纜，還可與CC-Link兼容產品并存。因此，對于已引進CC-Link的工廠，可降低引進安全系統的設備投資金額。 　　 能與CC-Link Safety連接的產品有CC-Link Safety對應主站（以下稱安全主站）和CC-Link Safety對應從站（以下稱安全從站）。安全從站是指除安全主站之外的CC-Link Safety兼容產品，由安全遠程I/O站及安全遠程設備站構成。 圖1為CC-Link Safety構成圖。在安全對應的CPU上連接安全主站，并連接進行各種設定和監視的CC-Link Safety監視軟件。光幕、安全開關、負荷動力等安全控制相關設備連接在安全遠程I/O站的安全I/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兼容安全產品，可進一步削減配線成本。與安全控制無直接關系的產品，連接在CC-Link（一般）遠程I/O站的（一般） I/O端子上。如：在安全遠程輸入站連接緊急停止按鈕，在安全遠程輸出站連接動力，將動作燈連接在一般遠程輸出站上，就可構成按緊急停止按鈕停止機械設備、警告燈發出信號的安全系統。 CC-Link Safety及CC-Link的主要規格如表1所示。因兩者的物理層和數據鏈接層是共通的，所以沒有通信速度和傳送距離的差異，而CC-Link Safety的安全站的臺數和安全遠程寄存器點數比CC-Link更受限制。但是，因安全遠程寄存器在機械安全應用完全不使用模擬量值，所以實質上并沒有受到限制。只要能達到此通信性能和點數，不僅是單個的機械設備，由汽車組裝生產線等多個工程構成的大規模安全系統也完全可以構筑安全網絡。 　　 典型的CC-Link Safety系統 　　 圖2是一個典型的應用CC-Link Safety的安全系統的構成，CC-Link Safety系統主單元作為主站，CC-Link Safety系統遠程I/O，其他一些安全設備如光簾，機器人作為一個子站，CC-Link Safety為連接在它上面的安全設備傳輸緊急停止信號，其他設備如警告燈等通過CC-Link標準遠程I/O連接。 CC-Link Safety 不但能保證安全系統的控制、監控，預防從子站到主站的錯誤信息，而且實現了安全網絡的省配線，有助于加快系統的開發，提高維護效率。 　　 結束語 　　 CC-Link Safety是實現了與CC-Link的互換性和高速高可靠傳輸及安全功能、并能簡單維護的安全網絡。能充分利用原有的CC-Link資源構筑IEC61508 SIL3及ISO13849-1 Category4的安全系統。 　　 另外，CC-Link Safety還具有擴展功能，即：除收集出錯信息外，還收集安全從站的各種信息（參數、開關狀態等），使系統使用人員可通過監視軟件進行簡單檢查。 　　 安全系統在我國的應用越來越受到重視，減少生產中的安全事故，杜絕人員傷亡，不僅需要良好的管理制度，還需要從設計建造設備時就要考慮的安全性問題。而且CC-Link Safety比較符合我國的實際情況，系統的構造成本低，使用簡單、維護方便，運行穩定可靠，必將為我國的安全生產做出貢獻。 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 　　現就職于上海機場建設指揮部 　　地址：浦東國際機場啟航路300號 　　郵編：201102 　　聯系電話：68349159 13918628307 　　1997年畢業于上海鐵道大學電氣工程系，學士學位，同年進入上海虹橋國際機場工作， 　　1998年被調往浦東國際機場參與浦東國際機場的工程建設； 　　1999年十月浦東國際機場一期工程建成投運，同時轉入浦東機場運行保障工作，在此期間任保障公司電氣助理工程師、電氣工程師、任機場供電保障科科長； 　　2003年8月，浦東國際機場二期工程開工，調往參與浦東國際機場擴建工程，主要負責浦東國際機場供電配套工程。