面向未来的控制平台

作者：德国PILZ公司

欢迎访问e展厅 展厅 6 数据采集/无线通讯展厅 通讯卡, 数据采集卡, 无线通讯模块, 远程监控系统, RFID, 信号隔离器, 转换器... 所有自动化工程项目的自动化水平正在不断地提高，而且其工作性能也越来越高。同时，所有这些项目的产品和工艺成本费用都要经过严格的审查。在寻求各种潜在的节约措施时，安全技术也已成为许多用户眼中所追求的目标。 但这并非希望直接从安全方面来达到节约目的，更重要的是应该考虑到如何创造更多机遇，进一步提高生产率和用户的效益以及发挥新的功能。 这一切都从工艺流程的设计开始，其中在说明书最初提到的要求中首先应该包括安全功能。在设计过程中，应同时考虑与安全性相关的问题和控制技术，这一点十分重要。在实践中，这一过程几乎总是在周而复始地重复着。 例如电子安全系统，其设计就以符合相关的安全标准作为先决条件来进行自我监控的，因此增加了新的优点。它们几乎以附加的形式，为用户提供了详细的、通用的故障诊断。机器制造商可以从短暂的工程设计阶段中获利，而最终用户可以从工厂的高效实用性以及长期的使用过程中获益。 安全和标准的明智结合 当考虑到这些用户的要求时，模块式结构的分散型PSSuniversal输入/输出平台就会显示出它的优越性。首先，它体现了安全控制功能和标准控制功能的明智结合；其次，它满足了标准功能和安全功能的特殊要求，例如响应时间特别短。 即使在自动化水平提高时，也绝对不允许增加工厂和机器的潜在风险。安全技术必须接受在执行智能系统解决方案时需继续提高成本—效益的挑战。 PSSuniversal系统由三个关键组件构成：主模块主要承担所有的通信功能和处理功能。基础模块与主模块相连接，用于安装电子模块并连接输入/输出信号。总计达64个“组件”，每一个组件由一个基础模块和一个电子模块构成，可以在每一个主模块下操作。所有的电子模块都带有插接连接装置，因此工厂在扩展或个别的组件更换以后可以尽最快的速度重新开工，而不需要拆卸并重新连接周边设备的电缆线。因此从一开始就可以避免因连接电缆线所造成的错误或故障。 该系统及其所有信号是一起自动建立起来的。对于用户而言，这意味着不需要对24V、0V、功能接地或用于输入点故障保护的测试脉冲等线路进行交叉连接。而必要的周边设备信号可按照其功能安排在各自的模块上。因此,完全不需要外部接线端子模块。基础模块可在螺丝连接和笼形夹接线端子连接方式之间选择。 灵活的供电概念保证周边设备可采用任何有潜力的隔离供电线路。使用这些附加的供电模块可使整个系统分割成任何数量的供电组合，这样该系统就能适应最多变的供电概念。另外，也可将一个开关组件连接到这样的一个供电点上，这样就可以在下游处的标准输出模块上安全地关闭供电电压。 电子模块代表一个可升级的输入/输出接口。而一系列的标准和安全模块表明它们可以涵盖所有的自动化功能。 用于标准或安全输入/输出装置的电子模块可任意安排，因此它们可以分开，以适应一个工厂或机器所有分支机构的最佳配置状态。每一模块又可独立存在，因此不需要配置附加的外部接线端子或交叉连接线路。其好处是更加一目了然，并具备固有的防故障性能。 灵活和易于升级 根据Pilz公司所提供的开放系统战略，输入/输出平台从一开始就能支持各种通信线路。在现场总线水平上，这些线路为Profibus-DP、DeviceNET和CANopen。它们可以在它们自己本身间使用或与SafetyBUS p安全总线系统相结合而使用。在另一水平上，主模块可在局部处理中使用，同时，以太网通信接口还在开发之中。因此，该系统可与未来的系统连接，以保护投资。只要改变主模块就能满足和适应客户对不同技术或不同制造商提出的要求。这样，甚至在任何时候都可以向不同的通信媒体和协议传送信息。在采用局部预处理的条件下，执行额外的调试和实现有效性概念是完全可能的。 对于数字输入/输出系统而言，无论是标准部分还是安全部分，不管是半导体还是继电器类型的，都可提供相应的电子模块，而且包括最大范围的安全水平。 Pilz公司也可提供软件工具，支持用户选购产品和构建整个系统。“PSSuniversal Assistant”可帮助提供各种配置图示，同时，检查内部存在的所有局限性，例如电流、机械/电气装置的尺寸问题等。其得到的结果是全套配置，它可作为后勤流程工艺、控制柜的设计和后续编程的基础。数据只需一次生成。 降低复杂性 根据与用户的探讨，表明标准和安全功能的混合和灵活设计是导致能否接受PSSuniversal输入/输出平台的中心关键因素之一。 即使在用户的工程项目规划阶段，也可以清楚地显示出可节约的潜力。这主要是通过这样的一个事实反映出来的：各种形式的交叉布线情况可以消除，使用不同制造商零件的数量可以减少。同时，安装、编程和服务等工作量也可大大减少。接口经过简化以后，整体结构的复杂性也下降了。尽管标准和安全功能采用混合设计，但是经过实践证明的无反馈操作原理似乎对PSSuniversal系统设计是至关重要的。在PSSuniversal系统上，标准和安全功能从物理意义上说是混合的，但从逻辑意义上说，显然是分离的。 在输入/输出水平上的逻辑连接 PSSuniveral系统将安全技术的使能原理从控制级水平带入到现场级水平。而ST（标准）和FS（故障保护）这两个控制部分的功能性交互作用被转换到能使整个系统的性能尽可能增强到最大。“局部使能原理”将从这两个控制部分平等地接受其信息，并直接在现场转换成与安全相关的输出数据。通过对真实条件下获得的测量值比较表明，这样做可以使实际响应时间减少60 %以上。 由于控制系统仍保持原样不变，而只有功能性元件有了转变，因此用户的利益可以得到保证，因为他们可以继续使用他们现有的控制系统和通信系统，而不需要做任何改造。开放式的通信结构意味着该系统可以在现有的任何工厂内立即投入运行服务。因此在不改变系统的情况下，其性能可以得到加强。 系统需获得与安全相关的认证 首先有必要达到安全技术的目标——保护人以及保护机器和环境。这一技术的现状已记载到标准以及其他的文件中，由于这一技术在不断地发生变化，因此目前标准的地位也在发生变化。因而，一种创新的系统必须考虑到目前的情况和今后国内、国际水平上的要求。根据EN 954-1标准及其以后的ISO EN 13849-1标准，PSSuniversal系统应符合标准中提到的第四类要求，即性能达到“e” 级水平。输入/输出平台的设计应能使系统按IEC 61508的SIL 3标准制造，并符合 IEC 62061-1一章中规定的标准要求。例如，除了符合一系列的C标准（特定应用标准）以外，还需要满足ul/Cul和NFPA的要求。 只要考虑到所有相关的国际规范和国际标准，就没有什么东西能阻止该系统在世界范围内的应用。对标准给予批准以后，工程贸易协会BG FA MHHW已经向Pilz公司确认，认为其PSSuniversal系统能完全满足安全要求。这一标准的批准标志着审批中出现的一个新里程碑，因为一个中立的证件认证机构正在确立一个基本安全监控机制，使其能够正确无误地操作运行。这是一件十分有意义的事情，因为PSSuniversal系统上的内部安全结构完全打破了新的基础。监控机构已经从硬件转变到固件，简化了测试机制，减少了所使用的硬件数量。这一切为用户提供了更高的灵活性，而所需的成本费用也降低了。 MM《现代制造》杂志(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (9/10/2006)