隨著生產(chǎn)現(xiàn)代化的發(fā)展，危險(xiǎn)源在生產(chǎn)現(xiàn)場星羅密布。本文綜述了安全控制器的產(chǎn)生背景及其優(yōu)缺點(diǎn)，且看安全控制器如何為“控制”和“安全”的整體解決方案做出貢獻(xiàn)。
隨著社會(huì)狀況的變化，以往一直依靠對(duì)操作人員進(jìn)行安全教育的方式來確保生產(chǎn)現(xiàn)場的安全如今變得愈加困難。因此設(shè)備生產(chǎn)廠家在機(jī)器的設(shè)計(jì)階段，對(duì)安全方面的考慮就顯得非常重要。基于“人會(huì)出錯(cuò)，機(jī)器會(huì)出故障”的安全概念，在危險(xiǎn)的設(shè)備上應(yīng)用安全控制系統(tǒng)，能夠有效減少勞動(dòng)災(zāi)害，確保制造現(xiàn)場的安全性和生產(chǎn)性。
生產(chǎn)性。根據(jù)控制元器件功能的高低及安全應(yīng)用控制等級(jí)的復(fù)雜性，歐姆龍的安全應(yīng)用控制器，從單輸入、單輸出應(yīng)用到多輸入、多輸出的復(fù)雜安全回路構(gòu)成應(yīng)用，可以解決各種各樣的應(yīng)用課題。下面就歐姆龍的安全控制器進(jìn)行簡單的介紹：
安全繼電器單元
1.產(chǎn)生的背景
在電路設(shè)計(jì)中，如果使用單一的安全繼電器和安全元器件連接,可以達(dá)到按下急停按鈕輸出停止的功能。但是，要滿足如下安全電路的功能要求：
（1）當(dāng)按下急停按鈕時(shí)機(jī)器不能重新起動(dòng)。
（2）機(jī)器的安全回路發(fā)生故障時(shí) ，及時(shí)切斷機(jī)器危險(xiǎn)部件的電源。
（3）必須在安全回路確認(rèn)后才能重新啟動(dòng)機(jī)器（反饋回路和自動(dòng)/手動(dòng)復(fù)位）。
此時(shí)，如果使用安全繼電器設(shè)計(jì)電路會(huì)變得非常復(fù)雜。歐姆龍的安全繼電器單元（G9SA，G9SB，G9S）在這種背景下誕生了。
2. 特點(diǎn)
安全繼電器單元由三個(gè)安全繼電器組成，并通過內(nèi)部接線執(zhí)行聯(lián)鎖和安全驗(yàn)證功能，滿足EN954-1安全4級(jí)的要求。
3.安全繼電器單元(G9SA)安全回路樣例
優(yōu)點(diǎn):
（1）已在取得安全認(rèn)證的繼電器序列中建立回路。
缺點(diǎn)：
（1）建立具有相當(dāng)數(shù)量輸入/輸出（I/O）的安全回路時(shí)較復(fù)雜。
（2）單元之間接線復(fù)雜，工時(shí)也隨之增加。
（3）不能通過編程方法進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。
靈活安全單元
1.產(chǎn)生的背景
隨著危險(xiǎn)源頭日益增多，考慮到安全性和生產(chǎn)性，在生產(chǎn)現(xiàn)場需要使用緊急開關(guān)停下所有設(shè)備，而安全門開關(guān)和安全光幕僅使目標(biāo)危險(xiǎn)源停止運(yùn)行。對(duì)于安全繼電器單元來說，若采用與連接，則繼電器電路數(shù)量日益增大,電路設(shè)計(jì)就越發(fā)困難。歐姆龍的靈活安全單元（G9SX）在這種背景下誕生了。
2. 特點(diǎn)
（1）生產(chǎn)性：通過部分停止和全體停止，使裝置的“安全性”和“生產(chǎn)性”兼容。
（2）維護(hù)性：通過LED顯示和可拆卸式端子臺(tái)，及時(shí)掌握當(dāng)前狀態(tài)和減少配線工時(shí)，提高了可維護(hù)性。
（3）擴(kuò)展性：通過邏輯連接，使設(shè)備的變更和擴(kuò)展變得容易。
3.靈活安全單元(G9SX)的安全回路樣例
優(yōu)點(diǎn):
（1）取得安全認(rèn)證的TTL中具有輸入/輸出回路 (IEC61508 認(rèn)證）。
（2）通過模塊之間的邏輯連接（與邏輯），能夠輕松建立具有相當(dāng)數(shù)量的輸入/輸出（I/O）。
缺點(diǎn)：
不能通過編程方法進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。
安全控制器
1.產(chǎn)生的背景
前面介紹的安全繼電器單元和靈活的安全單元都能通過簡單的連接實(shí)現(xiàn)安全，使得安全對(duì)策的設(shè)計(jì)變得輕松。但是在生產(chǎn)現(xiàn)場，從生產(chǎn)性角度考慮，現(xiàn)場操作人員和維護(hù)技術(shù)人員等希望能查看到安全設(shè)備的狀態(tài)，如通過一些帶有診斷功能的指示燈，使運(yùn)行中的接近警告和作業(yè)許可的信息切實(shí)地傳達(dá)給操作人員；通過主機(jī)指示燈的亮燈模式，可讀取到安全設(shè)備輸入輸出狀態(tài)的錯(cuò)誤內(nèi)容；通過串口通信，可讀取到更詳細(xì)的信息。在這樣的思想基礎(chǔ)上，歐姆龍的安全控制器（F3SX）誕生了。
2.特點(diǎn)
（1）能將安全輸入信號(hào)接到PLC來構(gòu)成互鎖電路：一般來說PLC等程序性的控制設(shè)備，會(huì)由于內(nèi)存的部分丟失和CPU失控，以及生產(chǎn)現(xiàn)場的程序改寫等現(xiàn)象，可能導(dǎo)致安全性無法確保。即使使用了
安全光幕和安全門開關(guān)等，但只要使用PLC控制，就無法得到絕對(duì)的安全。此外，即使是使用了繼電器的互鎖結(jié)構(gòu)，若繼電器發(fā)生了溶著和布線短路，將進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)，因此也不能說絕對(duì)安全。而F3SX能安全且簡單地連接安全光幕和安全門開關(guān)等多種安全裝置，綜合各種安全裝置進(jìn)行監(jiān)視，真正實(shí)現(xiàn)安全設(shè)備中樞的作用。
（2）采用了模塊結(jié)構(gòu)，能完全適合各種設(shè)備，采用輸入輸出集成的設(shè)計(jì)。
（3）符合安全控制器要求的全球安全標(biāo)準(zhǔn)：符合以國際標(biāo)準(zhǔn)IEC為首的歐洲、美國、加拿大、韓國的各種安全標(biāo)準(zhǔn)。
（4）通過插入式連接器簡單連接：不需要單元間多余的布線，可大幅度削減設(shè)計(jì)時(shí)的安全性評(píng)價(jià)，同時(shí)能大幅度減少保養(yǎng)工時(shí)。
（5）通過LED顯示各種輸入輸出的狀態(tài)，有利于縮短查找故障原因的時(shí)間。
3.安全控制器 (F3SX)的安全回路樣例
優(yōu)點(diǎn)：
（1） 取得安全認(rèn)證的TTL中具有輸入/輸出回路。 (IEC61508 認(rèn)證）。
（2） 在一套單元中能夠完整控制輸入/輸出（I/O）。
（3） 能夠和控制器，例如PLC進(jìn)行通信。
缺點(diǎn)：
不能通過編程建立回路。
安全網(wǎng)絡(luò)控制器
1.產(chǎn)生的背景
隨著生產(chǎn)現(xiàn)代化的發(fā)展，危險(xiǎn)源在生產(chǎn)現(xiàn)場星羅密布。若按以往常規(guī)慣例，使用
安全繼電器和繼電器單元時(shí),全部要使用物理連線，且遠(yuǎn)距離連線使電路設(shè)計(jì)復(fù)雜化。若生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)生工藝變更，如增加門開關(guān)，復(fù)雜線路連接使變更、修改電路更復(fù)雜。另外，還有必要進(jìn)行安全電路監(jiān)控的線路連接，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤發(fā)生的場所，及時(shí)解決錯(cuò)誤，真正做到安全性和生產(chǎn)性兩者兼顧。基于這種思想，歐姆龍的安全網(wǎng)絡(luò)控制器（NE1A）誕生了。
2.特點(diǎn)
（1）具有超小型安全PLC功能：使用功能塊的演算功能和安全輸入/輸出的控制功能。
（2）通過DeviceNet Safety實(shí)現(xiàn)輸入/輸出的擴(kuò)充。
（3）使用圖形式軟件工具進(jìn)行配置。
（4）使用密碼的權(quán)利管理 。
（5）異常發(fā)生時(shí)的履歷功能
（6）USB 界面接口。
（7）符合IEC61508SIL３要求是FA工控領(lǐng)域的最高水平。
符合EN954-1 Cat4的要求，且通過TUV認(rèn)證
3.安全
網(wǎng)絡(luò)控制器 (NE1A)的安全回路樣例
優(yōu)點(diǎn)：
（1）利用安全控制回路的程序化來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)柔性設(shè)計(jì)：由于實(shí)現(xiàn)了符合安全標(biāo)準(zhǔn)的（IEC61508 SIL3/EN954-1 4級(jí)）安全控制回路的程序化，因此可以簡單地解決由于工藝和設(shè)計(jì)的變化所帶來的安全回路的變更、增加問題。
（2）最多可以節(jié)省50%的配線：把安全網(wǎng)絡(luò)控制器與安全網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)安全設(shè)備布線的網(wǎng)絡(luò)化（DeviceNet Safety），控制器的布線長度就可以大大縮短。在復(fù)雜并且規(guī)模比較大的系統(tǒng)中，除了安全回路的輸入、輸出配線以外，安全回路同其他控制回路之間的配線也是必需的，而在這方面我們可以節(jié)省50%的布線。通過以上的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，不但可以減少安裝、維修時(shí)的布線錯(cuò)誤，而且提高變更時(shí)的工作效率。
（3）在現(xiàn)有系統(tǒng)中可以進(jìn)行安全網(wǎng)絡(luò)的追加：以前的安全控制在硬件方面與機(jī)器控制部分是分離的，因此在原有基礎(chǔ)上增加安全控制系統(tǒng)時(shí)，為了確保最合適的控制性和維護(hù)性，需要通過復(fù)雜的配線來解決，很不方便。而安全
網(wǎng)絡(luò)控制器由于利用了開放性網(wǎng)絡(luò)――DeviceNet，因此在物理層上就可以利用已有的電纜把維護(hù)信息傳送到機(jī)器控制部分的PLC上，這樣既實(shí)現(xiàn)了省配線又確保了維護(hù)信息的準(zhǔn)確傳輸。
綜上所述，通過如下表格形式對(duì)安全繼電器（G7SA）與安全控制器建立安全回路的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較。
