前言 　　 目前，制造行業(yè)面臨著新的課題。自ISO12100為主的國際安全標(biāo)準(zhǔn)制定以來，世界各地的工廠生產(chǎn)線安全系統(tǒng)化建設(shè)成為當(dāng)務(wù)之急。所謂安全系統(tǒng)，是為防止機(jī)器或機(jī)器人作業(yè)時(shí)發(fā)生事故或工傷，通過傳感器檢測作業(yè)人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，迅速使機(jī)器人或機(jī)械設(shè)備進(jìn)入緊急停止?fàn)顟B(tài)。因此，安全系統(tǒng)絕對不允許因故障或噪音造成設(shè)備停止。但是，困難的是高昂的布線成本和維護(hù)成為巨大的負(fù)擔(dān)，為確保安全系統(tǒng)順利進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，需在現(xiàn)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(tǒng)的電路不可避免地會(huì)成為雙重電路，除此以外，為實(shí)現(xiàn)設(shè)備復(fù)位和安全系統(tǒng)的監(jiān)視，還要求其與控制系統(tǒng)有極高的結(jié)合能力，于是現(xiàn)場總線的安全對應(yīng)成為關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，既能實(shí)現(xiàn)安全系統(tǒng)的省配線又能與控制系統(tǒng)高度結(jié)合的安全網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)倍受關(guān)注。 　　 安全網(wǎng)絡(luò)的必要性 　　 人在與機(jī)械裝置和機(jī)器人共同作業(yè)時(shí)，在接近到一定距離之內(nèi)，潛在著機(jī)械傷害的危險(xiǎn)性。因此，用感知器探測人的存在，當(dāng)人進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)能緊急停止機(jī)械裝置的安全系統(tǒng)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(tǒng)的設(shè)計(jì)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(tǒng)配線量有所增加。最近幾年，為減少此類安全系統(tǒng)的配線，安全網(wǎng)絡(luò)正在被不斷推廣。安全網(wǎng)絡(luò)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(shí)，迅速將機(jī)械裝置轉(zhuǎn)移到安全狀態(tài)的故障保險(xiǎn)（fail safe）功能。而且，光簾和安全開關(guān)等安全設(shè)備支持安全網(wǎng)絡(luò)，使配線數(shù)及配線長度減少，達(dá)到削減成本的效果。因此，安全網(wǎng)絡(luò)正在不斷增加兼容產(chǎn)品的種類和數(shù)量。 　　 安全網(wǎng)絡(luò)存在課題 　　 引進(jìn)安全網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑安全系統(tǒng)時(shí)，存在以下課題。安全網(wǎng)絡(luò)需具備能解決這些課題的功能和性能。 　　 降低引進(jìn)成本 　　 在目前的許多工廠有很多已敷設(shè)有控制用網(wǎng)絡(luò)，工廠新引進(jìn)安全網(wǎng)絡(luò)時(shí)，如果安全網(wǎng)絡(luò)與原有的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備具有連接互換性，就能降低新的設(shè)備投資。另外網(wǎng)絡(luò)管理和運(yùn)用也能在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行對應(yīng)，不需額外的技術(shù)學(xué)習(xí)培訓(xùn)費(fèi)用。因此，大家都希望安全網(wǎng)絡(luò)與市場占有率大的FA網(wǎng)絡(luò)具有互換性，以便降低引進(jìn)成本。 　　 實(shí)現(xiàn)高速及高可靠通信 　　 因安全網(wǎng)絡(luò)具備錯(cuò)誤檢測符號和冗余傳送等通信錯(cuò)誤檢測功能，與一般網(wǎng)絡(luò)相比，在通信信息中能存儲的應(yīng)用數(shù)據(jù)量少，同時(shí)檢測處理會(huì)使通信響應(yīng)性變差，而且通信速度的高速化會(huì)使單位時(shí)間的通信錯(cuò)誤發(fā)生率比例增高，因此高速網(wǎng)絡(luò)的安全對應(yīng)在技術(shù)上一直被認(rèn)為具有很大難度。但是，面向安全系統(tǒng)的大規(guī)模及高速化，要求安全網(wǎng)絡(luò)必須具有高速及高可靠性。 　　 豐富構(gòu)成管理功能 　　 為確保安全系統(tǒng)動(dòng)作，安全網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成管理則非常必要。即：要求具有能管理連接在安全網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)品的信息、防止有損安全網(wǎng)絡(luò)安全性的改造或非意向性更改、預(yù)防在修改工程中設(shè)定錯(cuò)誤的功能。 　　 豐富RAS功能 　　 安全網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對故障或異常情況作出靈敏反應(yīng)，進(jìn)入故障保險(xiǎn)動(dòng)作即停止機(jī)械設(shè)備。為從停止?fàn)顟B(tài)迅速地再次啟動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備，則需要增加能判斷故障保險(xiǎn)動(dòng)作的原因是需修理的故障或只是一時(shí)性的異常狀況的RAS功能。除此之外，能集中管理網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的狀態(tài)和設(shè)定的工程軟件也為生產(chǎn)設(shè)備的迅速恢復(fù)起著重要作用。 　　 CC-Link Safety系統(tǒng)的構(gòu)成 CC-Link Safety是為解決以上這些新的課題而設(shè)計(jì)開發(fā)的。 　　 首先，以在日本及世界占有很高市場份額的FA網(wǎng)絡(luò)CC-Link為基礎(chǔ)，進(jìn)行了具有協(xié)議互換性的安全對應(yīng)。因?qū)崿F(xiàn)了與CC-Link的數(shù)據(jù)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(chǎn)品并存。因此，對于已引進(jìn)CC-Link的工廠，可降低引進(jìn)安全系統(tǒng)的設(shè)備投資金額。 　　 能與CC-Link Safety連接的產(chǎn)品有CC-Link Safety對應(yīng)主站（以下稱安全主站）和CC-Link Safety對應(yīng)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(chǎn)品，由安全遠(yuǎn)程I/O站及安全遠(yuǎn)程設(shè)備站構(gòu)成。 圖1為CC-Link Safety構(gòu)成圖。在安全對應(yīng)的CPU上連接安全主站，并連接進(jìn)行各種設(shè)定和監(jiān)視的CC-Link Safety監(jiān)視軟件。光幕、安全開關(guān)、負(fù)荷動(dòng)力等安全控制相關(guān)設(shè)備連接在安全遠(yuǎn)程I/O站的安全I(xiàn)/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(chǎn)品，可進(jìn)一步削減配線成本。與安全控制無直接關(guān)系的產(chǎn)品，連接在CC-Link（一般）遠(yuǎn)程I/O站的（一般） I/O端子上。如：在安全遠(yuǎn)程輸入站連接緊急停止按鈕，在安全遠(yuǎn)程輸出站連接動(dòng)力，將動(dòng)作燈連接在一般遠(yuǎn)程輸出站上，就可構(gòu)成按緊急停止按鈕停止機(jī)械設(shè)備、警告燈發(fā)出信號的安全系統(tǒng)。 CC-Link Safety及CC-Link的主要規(guī)格如表1所示。因兩者的物理層和數(shù)據(jù)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(shù)和安全遠(yuǎn)程寄存器點(diǎn)數(shù)比CC-Link更受限制。但是，因安全遠(yuǎn)程寄存器在機(jī)械安全應(yīng)用完全不使用模擬量值，所以實(shí)質(zhì)上并沒有受到限制。只要能達(dá)到此通信性能和點(diǎn)數(shù)，不僅是單個(gè)的機(jī)械設(shè)備，由汽車組裝生產(chǎn)線等多個(gè)工程構(gòu)成的大規(guī)模安全系統(tǒng)也完全可以構(gòu)筑安全網(wǎng)絡(luò)。 　　 典型的CC-Link Safety系統(tǒng) 　　 圖2是一個(gè)典型的應(yīng)用CC-Link Safety的安全系統(tǒng)的構(gòu)成，CC-Link Safety系統(tǒng)主單元作為主站，CC-Link Safety系統(tǒng)遠(yuǎn)程I/O，其他一些安全設(shè)備如光簾，機(jī)器人作為一個(gè)子站，CC-Link Safety為連接在它上面的安全設(shè)備傳輸緊急停止信號，其他設(shè)備如警告燈等通過CC-Link標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)程I/O連接。 CC-Link Safety 不但能保證安全系統(tǒng)的控制、監(jiān)控，預(yù)防從子站到主站的錯(cuò)誤信息，而且實(shí)現(xiàn)了安全網(wǎng)絡(luò)的省配線，有助于加快系統(tǒng)的開發(fā)，提高維護(hù)效率。 　　 結(jié)束語 　　 CC-Link Safety是實(shí)現(xiàn)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(hù)的安全網(wǎng)絡(luò)。能充分利用原有的CC-Link資源構(gòu)筑IEC61508 SIL3及ISO13849-1 Category4的安全系統(tǒng)。 　　 另外，CC-Link Safety還具有擴(kuò)展功能，即：除收集出錯(cuò)信息外，還收集安全從站的各種信息（參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)等），使系統(tǒng)使用人員可通過監(jiān)視軟件進(jìn)行簡單檢查。 　　 安全系統(tǒng)在我國的應(yīng)用越來越受到重視，減少生產(chǎn)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(shè)計(jì)建造設(shè)備時(shí)就要考慮的安全性問題。而且CC-Link Safety比較符合我國的實(shí)際情況，系統(tǒng)的構(gòu)造成本低，使用簡單、維護(hù)方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，必將為我國的安全生產(chǎn)做出貢獻(xiàn)。 吳勤個(gè)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(xiàn)就職于上海機(jī)場建設(shè)指揮部 　　地址：浦東國際機(jī)場啟航路300號 　　郵編：201102 　　聯(lián)系電話：68349159 13918628307 　　1997年畢業(yè)于上海鐵道大學(xué)電氣工程系，學(xué)士學(xué)位，同年進(jìn)入上海虹橋國際機(jī)場工作， 　　1998年被調(diào)往浦東國際機(jī)場參與浦東國際機(jī)場的工程建設(shè)； 　　1999年十月浦東國際機(jī)場一期工程建成投運(yùn)，同時(shí)轉(zhuǎn)入浦東機(jī)場運(yùn)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(jī)場供電保障科科長； 　　2003年8月，浦東國際機(jī)場二期工程開工，調(diào)往參與浦東國際機(jī)場擴(kuò)建工程，主要負(fù)責(zé)浦東國際機(jī)場供電配套工程。