何基成（安徽江淮汽车股份有限公司）
摘要：本文利用各种安全检测设备，通过安全网络控制器组成一个DeviceNetSafety安全网络系统,有效地保护了现场操作人员的人身安全。
关键词：安全网络系统PLC
0引言
随着全球化的加剧，竞争日益激烈，各个公司在提高生产效率的同时，不断引进新的生产设备，虽然提高了生产设备的自动化程度，但同时也带来了设备安全问题。生产因素中人作为第一要素，他们的安全问题，在各个企业越来越受到重视，企业既要保证生产，又要保障工人的人身安全。以汽车生产厂为例，尤其是在自动化程度较高的焊装车间，大量的焊接机器人和搬送线体出现，造成了许多需要安全保护的危险区域，所以安全传感器的使用已经非常普遍。目前，国内大部分企业设备安全，主要由现场的急停信号通过PLC处理，但其安全等级只能达到2级标准，远远不能满足生产现场的要求，如果将原有的PLC控制系统撤除，造成很大浪费，因此增加一个安全控制系统，通过网络链接到现有的PLC系统上，形成一个安全网络系统。
1安全网络系统的组成
一个安全网络系统，包含安全输入产品、安全控制产品和用于机器控制的PLC。安全输入产品主要有安全光幕、安全地毯、急停开关、安全开关等。安全控制产品包括安全继电器和安全控制器。为了实现总体控制，安全系统与机器控制的配合是必不可少的。采用DeviceNetSafety安全总线，它在功能安全性方面符合安全累积级别（SIL）3和安全等级4的安全控制/网络系统。通过与机器控制系统的信息传递，可以从PLC监视安全控制，异常场所一目了然。
2DeviceNet安全系统构建
利用安全网络控制器实现安全控制，标准PLC主站和标准从站是原有控制系统，安全传感器、安全输入/输出终端、安全网络控制器和网络配置器组成一个安全控制系统。
2.1安全传感器，一般有安全光幕、安全地毯、急停开关、安全门等。它们用于检测生产现场状态，它们将检测到的信号传送给控制器，控制器根据逻辑关系判断设备的动作。安全光幕F3SJ是可以用于4级安全回路的4级传感器，根据现场检测范围选定光幕长度（245mm－2495mm），光轴距离有9mm、15mm、25mm可根据需要选择。安全地毯一般配合安全控制器一起使用。安全垫D9M，它是一种可检测操作人员是否存在的垫式安全装置，将多个安全垫串联，可以和专用控制器一起实现故障安全，对应安全类别3的危险区域。采用安全垫D9M对输送线体区域内操作人员进行检测，确保危险区域内的安全。安全门开关D4NS，对安全门的开关检测及锁定。急停开关：用于当设备发生异常或工人发生危险时使设备停止。
2.2安全输入/输出终端，必须支持DeviceNet安全协议并提供不同的安全系统功能。作为安全输入，它能够连接触点输出设备，检测到外部接线的错误，并设定输入延时，为了符合等级4的标准，把成对的相关本地输入设置成双通道模式。作为安全输出，每个输出的额定最大输出电流为0.5A，为了符合等级4的标准，把成对的相关本地输出设置成双通道模式。选择DST1－MRD08SL-1和DST1－ID12SL-1作为输入/输出终端。
2.3安全网络控制器，选择NE1A-SCPU01作为安全网络控制器，作为小型安全可编程控制器进行动作,它内置安全输入16点、安全输出8点，具备DeviceNetSafety主站设备功能，最多可连接16台安全从站，同时兼备DeviceNet从站功能，可通过DeviceNet主站设备进行监视。
2.4系统链接，各种输入检测元件，在接入DST1以后，所有的DST1都还是独立状态，需将它们形成一个网络整体。网络系统中，由安全网络控制器、安全输入/输出终端、标准从站和标准PLC组成。它们通过“安全总线接口”连接到安全总线系统中去
CS1W-DRM21-V1是原控制系统网络模块，NE1A-SCPU01和DST1均为安全控制系统，它们通过网络形成一个安全网络控制系统。
3系统设置及编程
利用网络配置器对NE1A-SCPU01编写逻辑程序，根据现场情况设置相应的参数。
3.1输入/输出设置根据接线方式及系统要求的安全等级，将输入设置为“带测试脉冲和双路冗余”模式，输出设置为“安全脉冲测试”模式。
3.2逻辑程序编写启动逻辑编辑器，编写NE1A-SCPU01程序，在逻辑编辑器中，编写现场所有安全地垫和急停信号的逻辑关系，并产生逻辑输出，如图3所示，图3表示了逻辑关系的编写，D12、D23表示安全地垫信号，S35、S21为现场和控制柜上得急停按钮，它们通过逻辑“与”的关系，最终产生逻辑输出D2。整个逻辑程序，将类似的D2组合起来，形成一个最终的安全输出通过继电器输出给PLC。
3.4PLC控制程序编写生产现场设备动作，最终由控制系统PLC发出，在完成安全逻辑编辑之后，对原有控制PLC重新进行编程，将安全网络控制器的输出状态传送给PLC，作为PLC的输入信号，控制系统根据安全信号，并结合自身条件重新编写设备动作程序。
4使用效果
安全网络控制系统较原有的控制系统，最大的优点在于现场发生危险后，安全系统反应速度快。原有的PLC控制系统，发生事故后由人员按下急停使设备停止工作，其反应时间T为“人员反应时间t1”＋“设备检测发出信号时间t2”+“设备响应时间t3”即T=t1+t2+t3，人员反应时间为事故发生到人员作出动作之间的时间，一般在2秒以上。而安全控制系统，T＝t2+t3,以D9M安全地垫为例，t2=35ms，t3以最差的响应时间485ms计算，T=t2+t3=35ms+485ms=520ms因此危险发生后在0.5秒以内，设备即可停止工作。
5结束语
通过对DeviceNetSafety安全网络系统的应用，有效地提高现场安全性。根据汽车制造焊装车间的分布情况，在输送线体两侧及输送小车上，安装D9M安全地垫，人员在进行焊接工作时，安全地垫处于非安全状态，此时安全控制器停止发送安全信号，系统控制PLC将禁止线体搬送，当操作人员完成所有的焊接工作，退出安全地垫以后，安全地垫通过安全控制器向控制PLC发出安全信号，允许线体搬送，在整个搬送过程中，安全地垫一直处于检测状态，一旦检测有人进入危险区域，立即发出报警信号停止线体的搬送，整个现场的安全由安全地垫和安全急停开关组成。
参考文献：
[1]DeviceNet安全系统配置手册(Z905-CN5-02).2006年.
[2]王兆明.电气控制与PLC技术.清华大学出版社.2005.