ProfiSafe系统

SIEMENS

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NTERNATIONAL

PROFIsafe

系统描述

（

PROFIsafe Systembeschreibung

）

［德］沃尔夫岗 · 斯特里普（

Dr.Wolfgang Stripf

）

著

惠敦炎译

Technologie und Anwendung

技术与应用

自动化领域开放的解决方案

(Open Solution for the world of Automation)

使命宣言

我们现在是，将来仍然是一个在解决工业通信问题方面

位居世界之首的自动化组织。为我们的用户和我们的会员服

务，是我们的使命。我们的出版物为广大读者提供最佳解决

方案，使其受益匪浅，且获悉更多的资讯。

NTERNATIONAL

序

言

PROFIBUS 是唯一能够为制造业和过程自动化的所有领域提供一种统一的解决方案的现场总线。PROFINET-基于标准以

太网 — 是补充型网络，其需求近年来持续增长。这两者的协议均被列入国际标准 IEC 61158 和 IEC 61784-1/-2 的通信行

规族 3 中。

自 PROFIBUS 和 PROFINET International 国际组织（PI）成立以来，最为重大的事件之一，是 1999 年功能安全首部规

范的颁布。这一步意味着自动化领域中有一个量的飞跃，并开拓了许多新的可能性。

这一技术的名称是 PROFIsafe。PROFIsafe 的标志如下图所示。

从此以后，PROFIsafe 发展成为功能安全通信方面引领全球、最为流行的技术。其间，PROFIsafe 已是 IEC 61784-3-3

名称下的国际标准。

本系统描述应使读者对 PROFIsafe 技术及其相关话题有个全面的了解，而对细节不太追究。本文无论如何替代不了相

关的规范与准则，唯有它们是权威的和有约束力的。

PROFIsafe 获得了 BGIA（Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit-德国工伤保险职业安全研究所）和

TÜV（Technischer Überwachungsverein-德国技术监督联合会）的认可（见下图）。

功能安全是自动化中一个重大的课题。因此，必须谨慎地着手解决 PROFIsafe 技术的推广、实现和应用。所有参与工

作的企业和研究机构有义务奉行所谓“PROFIsafe Policy” （PROFIsafe 准则）。

此篇短文可以理解为正式文件的补充和一览无余的归纳。

本文中缩写“F”表示“fail-safe”（故障安全）、“功能安全”或者干脆表示“安全相关的”。

目

录

序言

................................................................................................................. 3

................................................................................................................. 4

自动化中的安全

........................................................................................... 6

1.1

趋势

.............................................................................................................................. 6

1.2 PI

使

PROFIsafe

得以实现

............................................................................................... 7

1.3

国际标准

........................................................................................................................ 8

目标

............................................................................................................. 9

“

Black Channels-

黑色通道”的设置

........................................................... 11

3.1

基本功能

........................................................................................................................ 11

3.2

网络部件

........................................................................................................................ 11

3.3

无线通信＆数据安全

....................................................................................................... 11

3.4

数据类型

........................................................................................................................ 11

4. PROFIsafe

解决方案

..................................................................................... 12

4.1

安全措施

........................................................................................................................ 12

4.2 PROFIsafe

报文格式

....................................................................................................... 13

4.3 PROFIsafe

服务

.............................................................................................................. 13

4.3.1 F-Host

服务（

F-

主机服务）

............................................................................................................. 13

4.3.2 F-

设备服务

...................................................................................................................................... 14

4.4 F-

参数

............................................................................................................................ 14

如何实现？

.................................................................................................. 15

5.1

安全等级

........................................................................................................................ 15

5.2 F-

设备（

F-Device

）

....................................................................................................... 15

5.2.1 GSD

的防护

..................................................................................................................................... 15

5.2.2 I/O

数据的防护

................................................................................................................................. 15

5.2.3 i Parameter

（

参数）

..................................................................................................................... 15

5.2.4 PROFIdrive

（现场总线驱动技术）

................................................................................................... 16

5.2.5 PA Device

（过程自动化设备）

........................................................................................................ 16

5.2.6 I

＆

M-

功能（识别＆维护功能）

........................................................................................................ 17

5.2.7

诊断

................................................................................................................................................ 17

5.3 F-

主机（

F-Host

）

........................................................................................................... 17

5.3.1

可能的结构

...................................................................................................................................... 17

5.3.2

一致性等级（

Conformance Classes

）

............................................................................................ 17

认证

............................................................................................................ 18

6.1 PROFIsafe

的测试

........................................................................................................... 18

6.2

安全评估

........................................................................................................................ 18

7. PROFIsafe

的应用

......................................................................................... 19

7.1

电气安全

........................................................................................................................ 19

7.2

供电电压

........................................................................................................................ 19

7.4

高可用性

........................................................................................................................ 19

7.5

安装指南

........................................................................................................................ 19

7.5.1

先决条件

......................................................................................................................................... 20

7.5.2

边界条件

......................................................................................................................................... 20

7.5.3

布线

................................................................................................................................................ 20

7.5.4

可用性

............................................................................................................................................. 20

7.5.5

“紧急停止（

Not-Halt

）”方案

....................................................................................................... 20

7.6

无线传输

........................................................................................................................ 21

7.7

数据安全（

Security

）

.................................................................................................... 21

7.8

反应时间

........................................................................................................................ 22

整体安全考虑

............................................................................................... 23

8.1

法规

＆

标准

.................................................................................................................... 23

8.2

风险降低

........................................................................................................................ 23

8.3 IEC62061

的应用

........................................................................................................... 23

8.4

风险评估

....................................................................................................................... 23

8.5 SIL-

确定

........................................................................................................................ 23

8.6

安全功能

........................................................................................................................ 23

8.7

已达到的

SIL .................................................................................................................. 24

8.8

电子机械

........................................................................................................................ 24

8.9

非电气部件

.................................................................................................................... 24

8.10

确认

............................................................................................................................... 24

9. F-

（从站）设备家族

..................................................................................... 25

9.1

远程

-I/O ......................................................................................................................... 25

9.2

光学传感器

..................................................................................................................... 25

9.3

驱动器

............................................................................................................................. 25

9.4

机器人

............................................................................................................................ 25

9.5 F-

网关

............................................................................................................................ 25

9.6 PA-

设备

.......................................................................................................................... 26

9.6.1

液位监控

......................................................................................................................................... 27

9.6.2 ESD-

阀（紧急切断阀）

.................................................................................................................... 27

9.6.3

压力变送器

...................................................................................................................................... 27

9.6.4

瓦斯与火警警报器

........................................................................................................................... 27

10.

用户受益

.................................................................................................... 28

10.1

集成商与用户

................................................................................................................. 28

10.2

设备制造商

..................................................................................................................... 28

10.3

未来的投资

..................................................................................................................... 28

11. PI

（

PROFIBUS

＆

PROFINET

国际）组织概况

.............................................. 29

11.1 PI

的任务

......................................................................................................................... 29

11.2

技术研发

......................................................................................................................... 29

11.3

技术支持

........................................................................................................................ 29

11.4

认证

............................................................................................................................... 30

11.5

培训

............................................................................................................................... 30

11.6

因特网平台

..................................................................................................................... 30

中、德、英术语对照表

..................................................................................... 31

参考文献

.......................................................................................................... 34

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