天津西門子PLC代理商-西門子PLC代理商西門子PLC

話說在歐洲，數控機床的安全等級必須符合特定的guojibiaozhun，具體地說：對應于歐洲標準EN ISO 13849-1，要滿足Performance Level d，即PL d；對應于國際電工委員會標準IEC 61508，要滿足Safety Integrity Level 2，即SIL 2。西門子數控系統的安全集成功能（Safety Integrated，簡稱SI）即是為了滿足上述要求而開發的功能。而對于SIL 2而言，其PFHD為10-7至10-6……

怎么樣，聽著是不是有點頭大？

對很多人來說，提到西門子的“安全集成”這幾個字，都會感覺太復雜了，看手冊枯燥難懂、不知所云。究其原因，主要是對安全集成沒有概念，沒有整體的框架，所以很難讀懂手冊。今天，我就用比較通俗易懂的語言來跟大家聊聊機床的“安全集成”（當然大白話就難免會有不那么嚴謹的地方），希望能幫助大家梳理一下脈絡，建立和澄清一些關于安全集成的基本概念。

首先，什么是安全系統（嚴格地說是“故障安全系統”）？

相對于普通控制系統所關注的“功能性”而言，安全系統關注的重點是“安全性”。沒聽懂？就是說，普通控制系統操心的是“能干什么事兒”，而安全系統操心的則是“不能出事兒”。就好比說駕駛一輛汽車，安全系統是來確保“只要你踩剎車的時候，汽車一定會停下來，不會失靈，不會在關鍵的時刻掉鏈子”，懂了吧。

然后，你必須清楚，對于西門子工業產品所涉及到的“安全集成”，其實是“三分天下”：

-       Simatic安全集成（PLC的安全集成）

-       Sinamics安全集成（驅動系統的安全集成）

-       Sinumerik（數控系統的安全集成）

具體要實現這三種安全集成的方法各不相同。對數控相關人員來說，其實我們所說的安全集成是“數控系統的安全集成”，想一想，是不是叫“Sinumerik 840dsl safety integrated”？但是，麻煩在于，它偏偏又不是跟另外兩種安全集成完全沒有關系，這個我們后面再說。

那我們再說說，怎么就算安全呢？

其實，天底下并沒有juedui安全的東西，所謂“安全”都是相對的。比如我前面提到“對于SIL 2而言，其PFHD為10-7至10-6……”，這個怎么理解？PFHD稱為危險失效率，即每小時發生危險的概率。哦，每小時發生危險的概率是10-7至10-6，可是這概率大不大呢？算不算安全呢？感覺不出來啊。

別急，SIL 2還有一個指標1/PFD，表示有可能發生危險的Zui小周期（當有安全請求的時候沒有正確做出安全響應，從而導致發生危險），注意這當然也是個概率的表達方式，不是必然發生。那么SIL 2這個安全等級下的1/PFD這個值是多少呢？是100年。好了，你覺得100年才有可能發生一次危險，這個概率是不是已經足夠低了？相比之下，SIL 1是10年，是不是感覺一下危險了很多？SIL 3呢，是1000年，這個概率已經小到幾乎不可能發生了。

至于數控機床設計完成后究竟能否達到SIL 2的安全等級，可以由專門的評估機構評估，或者利用西門子的在線評估工具SET（Safety Evaluation Tool）進行免費評估，評估結果也一樣是被認可的。

下面再說說怎么提高安全性，也就是降低危險發生的概率呢？

SIL 2簡單概括一下，其實核心思想非常簡單，那就是雙通道“冗余糾錯”機制。打個比方，你用一個接觸器去控制一個泵的運轉和停止，假定接觸器發生斷開故障的概率是千分之一，即一千次分斷，存在一次不能正常斷開的概率（比如說線圈短路、觸點粘連或機械卡住），而如果需要泵停下來的時候，泵由于接觸器的問題并未停下來，顯然造成了危險的可能，怎么辦呢？如果我們再用一個接觸器：兩個接觸器串聯起來去控制泵，那是不是只要有一個接觸器能正常分斷，泵就會停止，只有兩個接觸器同時不能正常分斷才有可能發生危險？那種情況發生的概率就下降到了一百萬分之一啦!

對，就是這個思路。

一套完整的安全系統都會包括三個重要組成：傳感器檢測、評估單元評估和執行機構響應，如下圖：

也就是說，從廣義的安全輸入信號，到CPU的安全評估，再到廣義的安全輸出信號（即做出對安全輸入信號評估之后的響應），貫穿這一過程的每個環節，始終是雙通道的“冗余糾錯”，不但是雙通道，而且還要隨時對比雙通道的狀態和參數配置，這一點非常重要。

那么西門子840dsl系統是怎么實現安全雙通道的呢？

對于安全輸入信號，比如安全門到位開關的信號，連接在F-DI模塊上，然后通過profisafe協議分別給到NC CPU和PLC CPU兩個通道，在NC CPU和PLC CPU里同時運行著兩套相同的安全評估邏輯，這兩套安全評估邏輯的名字就叫做SPL（這個名字你一定見過吧），然后SPL分別得出兩個安全輸出信號，再通過profisafe協議傳送到F-DO模塊，進而執行動作控制，比如說安全門鎖緊動作。當然SPL也可以請求控制系統做出一些運動控制安全響應，比如SBH、STOP C等等，這個叫做SGE和SGA。呵呵，又是德語簡稱，站在運動控制的角度，E是入，A是出。

稍微解釋一下SPL（Safety Programable Logic）, 可編程安全邏輯。如果沒有SPL，機床上的所有安全邏輯就只能靠一個叫做“安全繼電器”的家伙來實現，要知道，它可不便宜喲，而且安全邏輯還不能改。SPL之于安全繼電器的關系，可以等效理解為普通PLC之于硬件搭建邏輯電路的關系，只不過SPL是屬于故障安全系統的。