功能安全，早布局早受益

　　1 安全：作為一種準(zhǔn)入“門檻”

　　功能安全(Funtional Safety)，就是進(jìn)入工廠的設(shè)備需要滿足功能安全一致性認(rèn)證的需求。它主要是為了避免重大的人身安全事故。因?yàn)槿绻霈F(xiàn)人身安全事故，對(duì)于大型的終端生產(chǎn)企業(yè)而言，則意味著巨額賠償，以及監(jiān)管的審查、停業(yè)整頓等等。這將造成較大的企業(yè)財(cái)務(wù)及形象等多方位的損失，因此，終端生產(chǎn)企業(yè)，會(huì)對(duì)裝備提出安全方面的設(shè)計(jì)需求，并且和自身工廠的其他安全系統(tǒng)構(gòu)成整體的安全保障。

　　2 安全關(guān)乎效率

　　事實(shí)上，功能安全的設(shè)計(jì)思想在于“平衡效率與安全之間的關(guān)系”，既要保證安全，又要確保生產(chǎn)的連續(xù)性。接下來用幾個(gè)典型場(chǎng)景來作詳細(xì)說明。

　　(1)場(chǎng)景1：SLS安全速度限制(圖1)

　　對(duì)于很多連線的生產(chǎn)，如果因?yàn)榘踩斐闪送C(jī)的話，就會(huì)造成在制品的損耗，以及為此而需要重啟生產(chǎn)帶來的開機(jī)浪費(fèi)。對(duì)于一些高附加值的生產(chǎn)來說，這就會(huì)是較大的損失。那么，基于較高動(dòng)能的設(shè)備會(huì)造成人身傷害，如果采用SLS安全限速，這個(gè)速度就會(huì)僅限于低速度，例如從10m/S降低到0.5m/S，它并未完全停止，但又不會(huì)對(duì)人體造成傷害。

　　(2)場(chǎng)景2：STO安全扭矩切出(圖2)

　　對(duì)于進(jìn)入一個(gè)裁切刀的區(qū)域的人來說，這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)會(huì)較大，但采用STO安全扭矩切出，它就可以讓這個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器處于停止，其編碼器位置并未丟失;當(dāng)人離開這一危險(xiǎn)區(qū)域的時(shí)候，就將繼續(xù)工作，從原來的位置開始，并不會(huì)丟失工作信息。

　　凡此種種，包括在安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等，在安全系統(tǒng)的規(guī)劃中都預(yù)先需要考慮這些問題。

　　(3)場(chǎng)景3：當(dāng)機(jī)器的配置更換時(shí)，安全系統(tǒng)如何適應(yīng)變化?

　　安全系統(tǒng)需要嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，若是每次都要重復(fù)繁雜的驗(yàn)證過程的話，那就會(huì)帶來較大的工程不便。而基于“模塊化”的軟件思想構(gòu)建的安全系統(tǒng)，則可以采用模塊化的機(jī)器構(gòu)造整體安全系統(tǒng)。它在系統(tǒng)拆除其中一個(gè)機(jī)械單元，或新增一個(gè)單元時(shí)，僅需要配置或依靠系統(tǒng)的自動(dòng)識(shí)別功能來實(shí)現(xiàn)安全系統(tǒng)的適配(圖3)。

　　這些經(jīng)常發(fā)生在長(zhǎng)流程類的生產(chǎn)，如印刷后道裝訂、食品飲料包裝等領(lǐng)域。機(jī)器系統(tǒng)組合發(fā)生變化的時(shí)候，安全系統(tǒng)也可以跟隨其配置變化。

　　3 安全，須未雨綢繆

　　對(duì)于今天中國(guó)的機(jī)器制造商，越來越多的希望“出海”，但是安全就是個(gè)必須要考慮的。之所以如此，因?yàn)椋踩€是一個(gè)較長(zhǎng)周期的開發(fā)任務(wù)。

　　安全是一個(gè)包括了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、系統(tǒng)選型、程序、測(cè)試驗(yàn)證、運(yùn)行部署、維護(hù)、拆除全生命周期等概念的系統(tǒng)。因此，它通常需要較長(zhǎng)的技術(shù)布局，要讓安全的應(yīng)用處于“Ready”的狀態(tài)，才能在一旦需要時(shí)，快速把握市場(chǎng)的機(jī)會(huì)。

　　4 完整的安全產(chǎn)品家族

　　貝加萊的機(jī)器功能安全具有非常悠久的歷史產(chǎn)品線，并經(jīng)過不斷的更新發(fā)展， 目前已經(jīng)形成了非常完整的安全系列(圖4)。

　　貝加萊完整的安全產(chǎn)品與技術(shù)包括了以下幾個(gè)方面：

　　(1)SafeLOGIC

　　安全邏輯控制器，基于功能安全規(guī)范設(shè)計(jì)的安全型控制器，其內(nèi)部采用冗余架構(gòu)支持，包括安全的芯片及設(shè)計(jì)認(rèn)證(圖5)。

　　貝加萊安全控制器包括標(biāo)準(zhǔn)的Safe LOGIC和小型的SafeLOGIC X，后者僅針對(duì)20個(gè)安全節(jié)點(diǎn)的小型安全應(yīng)用。

　　(2)SafeMOTION

　　貝加萊的SafeMOTION包括了硬件的安全電機(jī)，以及安全的驅(qū)動(dòng)器ACOPOSmulti、ACOPOS P3、ACOPOSmotor均有安全認(rèn)證，同時(shí)，也包括這些安全硬件運(yùn)行的安全功能(圖6)。

　　SafeMOTION包括以下部分：

　　· STO：安全扭矩切出

　　· SOS：安全停車

　　· SLS：安全速度限制

　　· SLI：安全增量限制

　　· SLA：安全加速限制

　　· SLT：安全扭矩限制

　　· RSP：安全的剩余位置

　　· SBT：安全剎車測(cè)試

　　· SBC：安全剎車控制

　　· SSO：安全速度觀測(cè)器

　　· 其它還包括：安全的編碼器監(jiān)測(cè)、停電模式、安全節(jié)點(diǎn)參數(shù)功能等。

　　(3)SafeROBOTICS

　　機(jī)器人系統(tǒng)由于其牽扯到坐標(biāo)變換，以及每個(gè)軸的動(dòng)作解析。其功能安全主要聚焦于末端中心點(diǎn)(TCP)的相關(guān)功能，如SLS@TCP——即，末端中心點(diǎn)的速度限制，即，通過TCP的速度限制，來降低安全風(fēng)險(xiǎn)。如圖7所示，還包括位置限制、方向限制以及空間限制等。

　　(4)SafeIO

　　除了X20系列刀片I/O的安全模塊，貝加萊還有IP67防護(hù)等級(jí)的安全I(xiàn)/O模塊(圖8);同時(shí)，安全I(xiàn)/O也包括了模擬量和溫度的模塊;這些I/O本身也是做了涂層處理，包括寬溫、潮濕工況下的適應(yīng)力。

　　(5)SafeDesigner

　　在功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其設(shè)計(jì)軟件本身也是要經(jīng)過認(rèn)證的，SafeDesigner則是貝加萊針對(duì)安全類應(yīng)用的設(shè)計(jì)軟件。實(shí)際上，它也是遵循PLCopen Safety的標(biāo)準(zhǔn)化模塊編程，并經(jīng)過了測(cè)試認(rèn)證的軟件(圖9)。

　　(6)openSAFETY

　　openSAFETY是安全的控制器、驅(qū)動(dòng)、I/O站以及第三方安全設(shè)備之間的通信規(guī)范。它能夠?qū)崿F(xiàn)確保功能安全的數(shù)據(jù)通信，包括對(duì)安全相關(guān)的交互，以及安全相關(guān)的數(shù)據(jù)幀出現(xiàn)差錯(cuò)的處理機(jī)制。

　　openSAFETY是經(jīng)過嚴(yán)格現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的成熟總線，基于POWERLINK的網(wǎng)絡(luò)傳輸機(jī)制，符合IEC61784-3標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范。

　　綜合以上，可以較為全景地看到貝加萊有著非常完整的功能安全產(chǎn)品技術(shù)體系，能夠滿足各個(gè)領(lǐng)域的機(jī)器安全開發(fā)所需的基礎(chǔ)平臺(tái)支撐。

　　5 安全認(rèn)證

　　貝加萊的安全認(rèn)證包括來自TUV/GL/UL相關(guān)的認(rèn)證，最新的UL6200為進(jìn)入氫能領(lǐng)域的設(shè)備也提供安全控制系統(tǒng)認(rèn)證(圖10)。

　　貝加萊產(chǎn)品系列還通過了以下眾多的安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：

　　· IEC 61508 ED 2《電氣/電子/可編程電子安全系統(tǒng)的功能安全》

　　· ISO 13849-1《機(jī)械安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則》

　　· IEC 62061《機(jī)械安全 -- 與安全有關(guān)的電氣、電子和可編程電子控制系統(tǒng)的功能安全》

　　· IEC 61511《過程工業(yè)安全儀表系統(tǒng)》

　　· EN 50156《熔爐與附屬設(shè)備的安全系統(tǒng)》

　　· EN 692 / EN 693 / EN 12622 / EN 13736，分別是針對(duì)《機(jī)床-機(jī)械壓力機(jī)的安全》、液壓機(jī)CE認(rèn)證及安全、《機(jī)床安全-液壓制動(dòng)器》、《機(jī)床安全-氣動(dòng)壓力機(jī)》等安全標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。

　　除了安全相關(guān)認(rèn)證之外，貝加萊的全系列控制產(chǎn)品均經(jīng)過了如DNV-GL的船級(jí)社認(rèn)證，因此，如果用戶希望能夠安全地開辟新機(jī)遇，貝加萊將會(huì)和用戶一道，共同探討如何讓機(jī)器在競(jìng)爭(zhēng)中通過安全能力進(jìn)而增值。