隨著生產(chǎn)現(xiàn)代化的發(fā)展，危險(xiǎn)源在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(jiǎn)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(chǎng)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(jiǎn)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(chǎng)，從生產(chǎn)性角度考慮，現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(jiǎn)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC為首的歐洲、美國(guó)、加拿大、韓國(guó)的各種安全標(biāo)準(zhǔn)。
（4）通過插入式連接器簡(jiǎn)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(jiǎn)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(zhǎng)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。
