安全總線(xiàn)協(xié)議PROFIsafe在汽車(chē)廠(chǎng)總裝車(chē)間的應用
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與傳統安全系統相比PROFIsafe具有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）安全通信和標準通信在同一根電纜上共存；
（2）PROFIsafe-故障安全性建立在單信道通信系統之上，安全通信不通過(guò)冗余電纜來(lái)達到目的；
（3）標準通信部件，如電纜、專(zhuān)用芯片、DP-棧軟件等等，無(wú)任何變化；
（4）故障安全措施封閉在終端模塊中（F-Master，F-Slave） ，采用專(zhuān)利SIL監視器獲得極高的安全性；
（5）最高故障安全完整性等級為SIL3（IEC61508）；
（6）既可用于低能耗（Ex-i）的過(guò)程自動(dòng)化，又可用于反應迅速的制造業(yè)自動(dòng)化；
PROFIsafe使標準現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)和故障安全技術(shù)合為一個(gè)系統，即故障安全通信和標準通信在同一根電纜上共存，安全通信不通過(guò)冗余電纜來(lái)實(shí)現。這不僅在布線(xiàn)上和品種多樣性方面可以節約成本，而且也方便日后系統的改造。圖2所示，標準控制器、I/O和安控制器、F-I/O共用一條總線(xiàn)，通過(guò)F-網(wǎng)關(guān)可連接到其他安全總線(xiàn)系統。采用PROFIsafe既可使用單總線(xiàn)結構也可根據要求采用標準總線(xiàn)和安全總線(xiàn)分開(kāi)的結構。
圖3為PROFIsafe的ISO/OSI簡(jiǎn)化模型，PROFIBUS在ISO/OSI模型中使用了1、2和7層，相對安全層來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)黑色通道（Black Channel）；PROFIsafe為置于第7層之上的安全層（Safety-Layer），其僅負責有效數據的安全傳送,而有效數據的準備和提供則是由依照故障安全技術(shù)要求設計的固件來(lái)完成。
圖4為PROFIsafe通信的簡(jiǎn)單報文結構，從這里可以看出，安全通信的報文與標準通信報文是同時(shí)在PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行通信的。而且根據制造業(yè)和過(guò)程工業(yè)不同的要求，有兩種有效數據長(cháng)度。
PROFIsafe采用PROFIBUS標準機制的主從輪詢(xún)通信方式使F-CPU和F-Slave交換信息，這樣在主站與從站之間存在著(zhù)1：1的關(guān)系,輪詢(xún)操作（Polling）能夠立即察覺(jué)一旦出現故障的某個(gè)設備，這正是故障安全技術(shù)的基本原則。為了避免網(wǎng)絡(luò )傳輸錯誤，PROFIsafe采用了故障安全按位編號，帶應答的時(shí)間監控，用密碼標識發(fā)送器和接收器,增設16/32位循環(huán)冗余校驗（CRC）等措施以保證數據的安全。此外,PROFIsafe還采用了SIL-Monitor專(zhuān)利技術(shù)，SIL監視器本身不是硬件，而是可實(shí)現PROFIsafe-驅動(dòng)器軟件的一部分。借助SIL-Monitor，F-系統能夠在故障率超過(guò)一定限度之前即采取有效的安全保護措施，從而避免系統中出現險情。
PROFIsafe的發(fā)展拓寬了PROFIBUS在工廠(chǎng)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域的應用范圍。本文通過(guò)探討PROFIsafe的通信原理及其在汽車(chē)廠(chǎng)的實(shí)際應用，展現了PROFIsafe的實(shí)用性和優(yōu)越性。
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