openSAFETY基礎(chǔ)引導(dǎo)（一）

安全技術(shù)是一個(gè)特例
每當(dāng)需要設(shè)計(jì)符合IEC61508的安全敏感產(chǎn)品時(shí)，開發(fā)和認(rèn)證的工作量就變的相當(dāng)大了。因?yàn)檫@包括許多方面的功能性安全，有電氣的、電子的、可編程系統(tǒng)的等。這個(gè)領(lǐng)域的投資幾乎十倍于非安全向的現(xiàn)場總線技術(shù)。而且，制造者必須擁有將各種標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，而且在一些特殊方法和過程上必須有專業(yè)人員解決。
現(xiàn)在一方面是苛刻的要求和高昂的成本，另一方面該類產(chǎn)品的市場尚未很大成長，“系統(tǒng)之戰(zhàn)”會(huì)嚴(yán)重阻礙未來基于總線的安全技術(shù)的發(fā)展。比如一加生產(chǎn)傳感器的廠商決定生產(chǎn)安全向產(chǎn)品，并且符合各種不同安全協(xié)議，他們面對的人力成本和投資風(fēng)險(xiǎn)是十分巨大的。

openSAFETY的解決方案
openSAFETY是一個(gè)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)踐證實(shí)的系統(tǒng)。作為非獨(dú)有技術(shù)，openSAFETY解決了以上的技術(shù)難題，并使生產(chǎn)者和用戶實(shí)現(xiàn)了雙贏。
應(yīng)用“黑色通道原理”，openSAFETY可以用于所有現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)，安全技術(shù)的生產(chǎn)者可以專注于一個(gè)通用的系統(tǒng)上，并且只需完成一個(gè)安全開發(fā)就可以用于所有標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線上。這樣一來成本和風(fēng)險(xiǎn)都降低了。
工廠及操作員也會(huì)從中受益。一般他們承擔(dān)器械上的安全責(zé)任，但他們對于用于其中的通信系統(tǒng)沒有提出過要求。這些通信系統(tǒng)的一切是器械生產(chǎn)商決定的。而openSAFETY可以永久給予機(jī)器操作員對于不同控制網(wǎng)絡(luò)之間的整體安全解決方案。

對工廠中操作者有利
•對整個(gè)生產(chǎn)線、整個(gè)工廠都是唯一的一個(gè)完整安全標(biāo)準(zhǔn)
•適用于所有控制系統(tǒng)生產(chǎn)者
•完全符合工廠安全模塊化思想
•最小研發(fā)和升級(jí)時(shí)間
對傳感器生產(chǎn)者有利
•只需一次開發(fā)
•沒有巨大風(fēng)險(xiǎn)
•最短上市時(shí)間
•開源、低成本
•有保障的互通性

2.投資的安全性
由于安全向產(chǎn)品的開發(fā)面對著高成本和市場相對較小這樣有挑戰(zhàn)性的條件，找到確保長期投資安全的方法，對這一領(lǐng)域里的系統(tǒng)和產(chǎn)品生產(chǎn)商來說，是絕對重要的。
對投資的保護(hù)有很多要素：可用的軟硬件及它們的可靠性，法律依據(jù)的安全性，還有最重要的開發(fā)成本的范圍和預(yù)算。openSAFETY對于產(chǎn)品生產(chǎn)者和終端用戶來說都是一個(gè)穩(wěn)妥的選擇，因?yàn)檫@種解決方案提供了可以直接使用的安全棧，并且經(jīng)過多年實(shí)際應(yīng)用，有著很高信用。與使用獨(dú)有技術(shù)的開發(fā)不同，這里不需要高額的開發(fā)成本，也不需要長期開發(fā)以及專家。由于openSAFETY已經(jīng)是TUV認(rèn)證、并被IEC 61784-3包括，開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)也被降到最低。最后，作為用戶，有一個(gè)長期且十分健全的法律依據(jù)的保障也是相當(dāng)重要的。而openSAFETY正式在BSD開源許可下開放的。
使用openSAFETY可以提升4倍速度=16倍生產(chǎn)力

任務(wù)：
(X) 安全節(jié)點(diǎn)1要將數(shù)據(jù)送至安全節(jié)點(diǎn)2.
解決方案：
(1)安全節(jié)點(diǎn)1將數(shù)據(jù)發(fā)送到安全節(jié)點(diǎn)2.

任務(wù)：
(X) 安全節(jié)點(diǎn)1要將數(shù)據(jù)送至安全節(jié)點(diǎn)2.

解決方案：
(1)安全節(jié)點(diǎn)1將數(shù)據(jù)發(fā)送到EtherCAT主站
(2) EtherCAT主站將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到安全主站
(3)安全主站將數(shù)據(jù)發(fā)送到EtherCAT主站
(4) EtherCAT主站將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到安全節(jié)點(diǎn)2
交叉通信（cross-traffic）提高安全度：左側(cè)網(wǎng)絡(luò)可以做到對安全節(jié)點(diǎn)的從-從直接訪問，而沒有交叉通信功能的右側(cè)必須是經(jīng)過主站和安全主站才能訪問的。信號(hào)傳輸時(shí)間放大了4倍，急停被延遲。
3.交叉通信是如何提升機(jī)器安全度的
openSAFETY只定義了應(yīng)用層，而實(shí)施該安全協(xié)議的安全網(wǎng)絡(luò)的反應(yīng)時(shí)間、性能取決于所使用的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。不同數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議在可用帶寬、循環(huán)周期、一些特殊功能上有所不同（諸如熱插拔、安全網(wǎng)絡(luò)上的交叉通信等）。盡管循環(huán)周期對反應(yīng)時(shí)間起決定性作用，但是交叉通信是一項(xiàng)會(huì)對安全系統(tǒng)的性能起到很大提升作用的功能。
標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)中的一個(gè)原生功能就是交叉通信。它使網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)，不必迂回至主站，直接互相通信成為可能。在安全向的網(wǎng)絡(luò)中，交叉通信不僅可使安全控制器不處于網(wǎng)絡(luò)中心：災(zāi)難情況下直接進(jìn)行交叉通信，它也使響應(yīng)時(shí)間大大縮短。由于軸的急停位移與故障響應(yīng)時(shí)間和負(fù)加速的平方正相關(guān)，四倍的信號(hào)傳輸時(shí)間將會(huì)導(dǎo)致16倍的急停位移。

安全操作停止的故障響應(yīng)時(shí)間：即使響應(yīng)時(shí)間有微量的增加，急停距離可能會(huì)有致命的增加。