安全總線協(xié)議PROFIsafe在汽車廠總裝車間的應用
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與傳統(tǒng)安全系統(tǒng)相比PROFIsafe具有如下優(yōu)點：
（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(tǒng)之上，安全通信不通過冗余電纜來達到目的；
（3）標準通信部件，如電纜、專用芯片、DP-棧軟件等等，無任何變化；
（4）故障安全措施封閉在終端模塊中（F-Master，F-Slave） ，采用專利SIL監(jiān)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）的過程自動化，又可用于反應迅速的制造業(yè)自動化；
PROFIsafe使標準現場總線技術和故障安全技術合為一個系統(tǒng)，即故障安全通信和標準通信在同一根電纜上共存，安全通信不通過冗余電纜來實現。這不僅在布線上和品種多樣性方面可以節(jié)約成本，而且也方便日后系統(tǒng)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，通過F-網關可連接到其他安全總線系統(tǒng)。采用PROFIsafe既可使用單總線結構也可根據要求采用標準總線和安全總線分開的結構。
圖3為PROFIsafe的ISO/OSI簡化模型，PROFIBUS在ISO/OSI模型中使用了1、2和7層，相對安全層來說，它是一個黑色通道（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要求設計的固件來完成。
圖4為PROFIsafe通信的簡單報文結構，從這里可以看出，安全通信的報文與標準通信報文是同時在PROFIBUS網絡上進行通信的。而且根據制造業(yè)和過程工業(yè)不同的要求，有兩種有效數據長度。
PROFIsafe采用PROFIBUS標準機制的主從輪詢通信方式使F-CPU和F-Slave交換信息，這樣在主站與從站之間存在著1：1的關系,輪詢操作（Polling）能夠立即察覺一旦出現故障的某個設備，這正是故障安全技術的基本原則。為了避免網絡傳輸錯誤，PROFIsafe采用了故障安全按位編號，帶應答的時間監(jiān)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專利技術，SIL監(jiān)視器本身不是硬件，而是可實現PROFIsafe-驅動器軟件的一部分。借助SIL-Monitor，F-系統(tǒng)能夠在故障率超過一定限度之前即采取有效的安全保護措施，從而避免系統(tǒng)中出現險情。
PROFIsafe的發(fā)展拓寬了PROFIBUS在工廠自動化和過程自動化領域的應用范圍。本文通過探討PROFIsafe的通信原理及其在汽車廠的實際應用，展現了PROFIsafe的實用性和優(yōu)越性。
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