S7 Distributed Safety 故障安全系统介绍

1、可达到的安全要求

S7 Distributed Safety 故障安全系统可满足以下安全要求：

• 符合 IEC 61508 规定的安全等级（安全完整性等级）SIL1 至 SIL3
• 符合 EN 954-1 规定的类别 2 （Cat.2）至类别 4（Cat.4）

2、S7 Distributed Safety 中安全功能的原理

功能性安全主要是通过软件中的安全功能实现的。 如果发生危险，S7 Distributed Safety 系统将执行安全功能以使系统处于或保持安全状态。 安全功能主要包含在以下组件中：

• F-CPU 中安全相关的用户程序（安全程序）
• 故障安全输入和输出（F-I/O）

故障安全 I/O 可确保现场信息的安全处理（急停按钮、光栅和电机控制）。 它们包含进行安全处理所需的所有硬件组件和软件组件（符合要求的安全等级）。 用户仅需对用户安全功能进行编程。 可以通过用户安全功能或故障响应功能提供过程处理的安全功能。出现错误时，如果 F 系统无法再执行其实际用户安全功能，则它将执行故障响应功能，例如，取消激活关联的输出，以及在必要时将 F-CPU 切换至 STOP 模式。

3、硬件组件和软件组件

下图概述了组态和运行 S7 Distributed Safety 故障安全系统所需的硬件组件和软件组件

PROFIBUS DP 的硬件组件

S7 Distributed Safety 包括以下硬件组件：

• F-CPU，例如 315F-2 DP CPU
• 故障安全输入和输出 (F-I/O)，例如：

– S7 Distributed Safety（集中式组态）中的 S7-300 故障安全信号模块

– ET 200M（分布式组态）中的 S7-300 故障安全信号模块

– ET 200S 中的故障安全电源模块和电子模块

– ET 200eco 故障安全 I/O 模块

– ET 200pro 中的故障安全模块

– 故障安全 DP 标准从站

可以使用标准 I/O 扩展组态。

PROFINET IO 的硬件组件

可以在 PROFINET IO 上的 S7 Distributed Safety F 系统中使用以下故障安全组件：

• 具有 PN 接口的 F-CPU，例如 CPU 416F-3 PN/DP
• ET 200S 中的故障安全电子模块
• ET 200pro 中的故障安全电子模块
• 故障安全标准 I/O 设备（光栅、激光扫描仪等）

可以使用标准 I/O 扩展组态。

软件组件

S7 Distributed Safety 包括以下软件组件：

• 编程设备/PC 上用于对 F 系统进行组态和编程的 S7 Distributed Safety 选件包
• F-CPU 中的安全程序

此外，编程设备或 PC 上还需要 STEP 7 基本软件以对标准 PLC 进行组态和编程

S7 Distributed Safety 选件包

S7 Distributed Safety 是用于 S7 Distributed Safety 故障安全系统的组态和编程软件。 使用 S7 Distributed Safety，您可以获得以下功能：

• 支持在 STEP 7 中使用 HW Config 组态 F-I/O
• 支持创建安全程序并在该安全程序中集成错误检测功能
• 包含可在安全程序中使用的故障安全应用程序块的 F 库

此外，S7 Distributed Safety 可提供比较安全程序的功能及协助您进行系统验收测试的功能。

安全程序

可在 STEP 7 中使用 FBD/LAD 编辑器创建安全程序。 可使用 F-FBD 或 F-LAD 编程语言编写故障安全 FB 和 FC 程序，使用 F-DB 编程语言创建故障安全 DB。 随附的Distributed Safety F 库 (V1) 提供了可在安全程序中使用的故障安全应用程序块。

编译安全程序时，将自动执行安全检查，并插入用于错误检测和故障响应的其它故障安全块。 这将确保可以检测到故障和错误，并触发适当的响应，以使 F 系统保持在安全状态或进入安全状态。

除安全程序之外，标准用户程序也可以在 F-CPU 上运行。 由于安全程序的安全相关数据可免受标准用户程序数据的意外影响，因此标准程序可与安全程序共存于一个 F-CPU中。

F-CPU 中的安全程序和标准用户程序之间的数据交换可通过位存储器或访问输入和输出过程映像完成。

4、PROFIsafe功能安全通信行规

PROFIsafe是由PI国际组织提出加载在Profibus和Profinet通信协议基础上的故障安全行规，实现了故障安全通信和标准通信共存于同一根电缆上，简化了设备、工程设计并降低了安装成本。PROFIsafe是一种开放性的功能安全通信标准，为研发企业和用户带来诸多便利和保障。PROFIsafe已经获准应用于无线通信技术，如IWLAN、WLAN和蓝牙（Bluetooth）。而且，PROFIsafe带来的系统灵活性也为后续系统改造和升级提供了极大的便利。

PROFIsafe 协议在安全相关应用方面，按照 IEC 61508/IEC 62061 可达到 SIL3；按照 EN954-1 可达到安全类别 4；按照 ISO 13849-1 可达到 PLe。

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