安全以太網(wǎng)中的安全控制器
域中保持良好發(fā)展勢頭。
以太網(wǎng)的使用，意味著現(xiàn)場總線技術(shù)的某些問題，能在實時得以解決。因為對目前的安全現(xiàn)場總線有著極為嚴(yán)格的限制，總線設(shè)備的數(shù)量和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就大大降低了。規(guī)劃一個安全系統(tǒng)就成為一項難以管理的任務(wù)，似乎只有系統(tǒng)和安全專家才能夠進(jìn)行管理。
一、傳統(tǒng)的自動化理念
目前的現(xiàn)場總線方案的局限性在于，使用典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)分布式自動化。為了滿足響應(yīng)時間的要求，在實際應(yīng)用中分成幾個子區(qū)域。例如，在壓力閥中，嚴(yán)格時間要求信號（Time-critical signal）通常必須與本地控制器連接；而非嚴(yán)格時間要求信號（Non-time-critical signal），如來自于安全門和高端的信號，都與遠(yuǎn)程I/O模塊連接，并通過獨立的安全總線將信號傳送到中央安全控制器上。控制PC、可視化和HMI設(shè)備則通過另一個增加的以太網(wǎng)進(jìn)行連接。非安全信號在標(biāo)準(zhǔn)控制器之間傳送，需采用另外的現(xiàn)場總線。
圖1傳統(tǒng)自動化概念：獨立的額外的安全總線和本地控制器，需在嚴(yán)格時間要求信號應(yīng)用中
圖2 HIMatrix的自動化概念：安全以太網(wǎng)可減少現(xiàn)場總線
自1999年，HIMA開始在網(wǎng)絡(luò)冗余和容錯安全控制器在過程控制應(yīng)用中使用以太網(wǎng)技術(shù)。擁有HIMatrix系列可編程控制器，過程自動化中積累的經(jīng)驗和相關(guān)技術(shù)就能被帶入工廠自動化中去了。
基于HIMA的安全技術(shù)，HIMatrix緊湊和模塊式安全控制器，可滿足嚴(yán)格時間要求的工廠自動化應(yīng)用需求。HIMatrix系統(tǒng)的安全網(wǎng)絡(luò)可通過安全以太網(wǎng)作用，安全以太網(wǎng)是基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)，并且通過TüV認(rèn)證。這個特殊的通信協(xié)議能加快安全數(shù)據(jù)的傳送數(shù)據(jù)，達(dá)到100 Mbps，而且可以支持所有以太網(wǎng)功能內(nèi)的使用，即使在安裝了安全網(wǎng)絡(luò)后。
二、靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
保證所需的響應(yīng)時間，意味著靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并有可能實現(xiàn)分布式自動化。根據(jù)個別的需求，系統(tǒng)的智能化能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備的分布集中形式或分散形式。這里沒有對網(wǎng)絡(luò)中的安全設(shè)備的數(shù)字有特殊要求，也沒有對安全數(shù)據(jù)的傳送范圍有特殊要求，就可滿足響應(yīng)時間。而且不再需要中央控制器和平行的結(jié)構(gòu)。
消除系統(tǒng)限制意味著，能集中在過程上，并進(jìn)行控制。這就幫助創(chuàng)造出最優(yōu)的自動化方案。系統(tǒng)速度的加快可提高生產(chǎn)力，降低安全區(qū)域，減少空間。同時也減少了接線的成本和控制柜的空間大小。
三、以太網(wǎng)技術(shù)的先進(jìn)性
對于安全通信，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)或高速以太網(wǎng)技術(shù)都是基于IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。傳送安全由驗證的安全以太網(wǎng)協(xié)議保證。這就意味著來自于任何制造商的網(wǎng)絡(luò)元件都能被采用，從而能充分利用以太網(wǎng)的所有優(yōu)勢。這也為使用創(chuàng)造可能，例如，常用的光纖轉(zhuǎn)換器、無線LAN、路由器技術(shù)等，就沒有安全限制了。
安全以太網(wǎng)適用于任何存在的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，因為網(wǎng)絡(luò)具有可調(diào)節(jié)特性。這樣，安全和非安全的數(shù)據(jù)能在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)中并行傳送，不需要經(jīng)過嚴(yán)格的安全性。因此，就通信而言，以太網(wǎng)成為應(yīng)用中的整體方案。只需要一個網(wǎng)絡(luò)，就能傳送安全和非安全的數(shù)據(jù)。
當(dāng)不再需要獨立的安全總線時，相關(guān)的計劃、安裝和維護(hù)所需要的成本就隨之取消。
用戶能從這些系統(tǒng)的優(yōu)勢中獲益，無論是在系統(tǒng)計劃、項目規(guī)劃、安裝、調(diào)試，還是在維護(hù)和擴(kuò)建中。
以太網(wǎng)的使用，意味著現(xiàn)場總線技術(shù)的某些問題，能在實時得以解決。因為對目前的安全現(xiàn)場總線有著極為嚴(yán)格的限制，總線設(shè)備的數(shù)量和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就大大降低了。規(guī)劃一個安全系統(tǒng)就成為一項難以管理的任務(wù)，似乎只有系統(tǒng)和安全專家才能夠進(jìn)行管理。
一、傳統(tǒng)的自動化理念
目前的現(xiàn)場總線方案的局限性在于，使用典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)分布式自動化。為了滿足響應(yīng)時間的要求，在實際應(yīng)用中分成幾個子區(qū)域。例如，在壓力閥中，嚴(yán)格時間要求信號（Time-critical signal）通常必須與本地控制器連接；而非嚴(yán)格時間要求信號（Non-time-critical signal），如來自于安全門和高端的信號，都與遠(yuǎn)程I/O模塊連接，并通過獨立的安全總線將信號傳送到中央安全控制器上。控制PC、可視化和HMI設(shè)備則通過另一個增加的以太網(wǎng)進(jìn)行連接。非安全信號在標(biāo)準(zhǔn)控制器之間傳送，需采用另外的現(xiàn)場總線。
圖1傳統(tǒng)自動化概念：獨立的額外的安全總線和本地控制器，需在嚴(yán)格時間要求信號應(yīng)用中
圖2 HIMatrix的自動化概念：安全以太網(wǎng)可減少現(xiàn)場總線
自1999年，HIMA開始在網(wǎng)絡(luò)冗余和容錯安全控制器在過程控制應(yīng)用中使用以太網(wǎng)技術(shù)。擁有HIMatrix系列可編程控制器，過程自動化中積累的經(jīng)驗和相關(guān)技術(shù)就能被帶入工廠自動化中去了。
基于HIMA的安全技術(shù)，HIMatrix緊湊和模塊式安全控制器，可滿足嚴(yán)格時間要求的工廠自動化應(yīng)用需求。HIMatrix系統(tǒng)的安全網(wǎng)絡(luò)可通過安全以太網(wǎng)作用，安全以太網(wǎng)是基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)，并且通過TüV認(rèn)證。這個特殊的通信協(xié)議能加快安全數(shù)據(jù)的傳送數(shù)據(jù)，達(dá)到100 Mbps，而且可以支持所有以太網(wǎng)功能內(nèi)的使用，即使在安裝了安全網(wǎng)絡(luò)后。
二、靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
保證所需的響應(yīng)時間，意味著靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并有可能實現(xiàn)分布式自動化。根據(jù)個別的需求，系統(tǒng)的智能化能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備的分布集中形式或分散形式。這里沒有對網(wǎng)絡(luò)中的安全設(shè)備的數(shù)字有特殊要求，也沒有對安全數(shù)據(jù)的傳送范圍有特殊要求，就可滿足響應(yīng)時間。而且不再需要中央控制器和平行的結(jié)構(gòu)。
消除系統(tǒng)限制意味著，能集中在過程上，并進(jìn)行控制。這就幫助創(chuàng)造出最優(yōu)的自動化方案。系統(tǒng)速度的加快可提高生產(chǎn)力，降低安全區(qū)域，減少空間。同時也減少了接線的成本和控制柜的空間大小。
三、以太網(wǎng)技術(shù)的先進(jìn)性
對于安全通信，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)或高速以太網(wǎng)技術(shù)都是基于IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。傳送安全由驗證的安全以太網(wǎng)協(xié)議保證。這就意味著來自于任何制造商的網(wǎng)絡(luò)元件都能被采用，從而能充分利用以太網(wǎng)的所有優(yōu)勢。這也為使用創(chuàng)造可能，例如，常用的光纖轉(zhuǎn)換器、無線LAN、路由器技術(shù)等，就沒有安全限制了。
安全以太網(wǎng)適用于任何存在的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，因為網(wǎng)絡(luò)具有可調(diào)節(jié)特性。這樣，安全和非安全的數(shù)據(jù)能在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)中并行傳送，不需要經(jīng)過嚴(yán)格的安全性。因此，就通信而言，以太網(wǎng)成為應(yīng)用中的整體方案。只需要一個網(wǎng)絡(luò)，就能傳送安全和非安全的數(shù)據(jù)。
當(dāng)不再需要獨立的安全總線時，相關(guān)的計劃、安裝和維護(hù)所需要的成本就隨之取消。
用戶能從這些系統(tǒng)的優(yōu)勢中獲益，無論是在系統(tǒng)計劃、項目規(guī)劃、安裝、調(diào)試，還是在維護(hù)和擴(kuò)建中。
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