工业4.0旨在提升制造业的智能化水平,建立具有适应性、资源效率和人类工效学的智能工厂,并在商业流程及价值流程中集成客户以及商业伙伴,提供完善服务。工业4.0离不开机器设备,尤其是在智能工厂。任何机器设备,凡存在人体伤害、环境破坏,或资产重大损失的风险,都必须依照相关安全标准采取降低风险的措施,从而达到保护人、环境、资产的目的。
机器安全的理念、技术和标准经过几十年探索和实践,在科技进步的推动下不断完善。现在,工业4.0对机器安全提出了新的要求,这种新的要求主要体现在生产效率方面,例如,故障诊断、维修、产能、柔性化、节省原料等。南京菲尼克斯电气IMA市场部安全产品经理阚爱林先生表示,采用新的安全技术,例如,安全区域、安全速度等,可以在确保安全的前提下,最大限度地提高生产效率。智能化安全控制系统提供强大的故障诊断功能,极大地缩短设备维修和维护时间。
得益于电子及通信技术的进步,安全产品无论是输入设备、输出设备,还是逻辑设备,都已形成了数字化、智能化的趋势。首先,安全光栅、安全激光扫描器等光电类传感器,其本身必须内置微处理器,所以除了有安全等级高的特点外,具备完善故障检测功能;其次,安全门锁无论是机械插销式的,还是非接触式的,RFID编码技术的应用越来越广泛,提高了系统防骗能力。就连最简单的急停按钮,也可以通过总线接入安全控制器。这些智能化的输入设备提高了安全等级,也提高了故障诊断能力,缩短维修时间。阚爱林先生详细地一一道出,安全控制器本身就是智能设备,不用多说。安全继电器的智能化趋势是比较明显。他解释道,传统的安全继电器采用分立元件,没有差异化,利润空间已经很小。许多制造商将目光转向带有微处理器的智能型安全继电器,使得产品具有差异化、多功能、模块化、易扩展、易诊断等特点。
构建智能化的安全工厂包括哪些要素和实施步骤?阚爱林先生进一步阐述道,从应用角度讲,无论是简单的单机设备安全,还是复杂的智能化工厂的安全系统,首选的要素是符合安全标准。机器安全的标准从层次上分为三类。上层的是A类通用标准,如IEC61508。中层的是B类标准,针对安全的某一大类或某一方面提出要求,如ISO13849。下层的是C类标准,针对某一具体的特定行业,如,机器人、电梯等。
第二要素就是安全生命周期。安全生命周期要求从立项开始直到设备报废,中间的每一个阶段都必须符合相关标准,如,风险评估、安全系统设计、安装、测试、验证、后期改造、设备维护等。
第三要素是降低风险的措施。首先,从设计的源头尽可能减少危险区域,例如,采用机器人代替人工上下料。优先考虑固定式防护。其次考虑安全控制系统。当然,安全规章制度、培训、安全警示、个人防护等也属于降低风险的措施。安全控制系统则最好在设备的设计阶段就充分考虑进去。
面向工业4.0时代,菲尼克斯电气提供了多种安全解决方案,以满足不同系统规模、成本、复杂性等要求。谈及产品种类时,阚爱林先生忙一一介绍,如数家珍:在安全输入设备方面,菲尼克斯电气推出了基于RFID编码技术的非接触式安全开关PSRswitch。PSR-switch不仅安全等级高,而且支持通过IO-Link向标准PLC反馈故障信息;安全逻辑设备方面,InlineECO安全IO满足低成本的简单安全应用;Trisafe可编程安全模块适合中小型单机设备;SafeBridge安全桥则是低成本分布式安全系统的最佳选择;针对大型安全系统,菲尼克斯电气提供高性能安全控制器470S,以及支持ProfiSafe协议的安全IO。此外,我们不久将推出基于PC的新一代控制平台PLCNext。PLCNext整合IT技术,支持多种编程语言,企业层数据交换畅通无阻,特别适合工业4.0,而且PLCNext还将集成安全控制。充满信心的语气让人不禁对新一代控制平台PLCNext充满了期待。
工业4.0是网络技术、信息技术和自动化技术的融合。其中,工业通信是工业4.0的核心,也是自动化系统的核心,工业通信安全越来越多的受到重视。做为一家面向未来的公司,菲尼克斯电气早在数十年前就开始关注工业信息安全,并在随后成立了专业的信息安全公司PHOENIXCONTACTCyberSecurityAG,为需要构建工业信息安全防护的场合提供包括硬件、软件、网络规划、培训、现场服务等在内的丰富的信息安全解决方案。
张宏涛先生,南京菲尼克斯电气IMA市场部网络与通讯产品经理,解释在这些丰富的信息安全解决方案里面,比较有特色的是mGuard解决方案。mGuard解决方案具有专业的工业级硬件防火墙可以防止未经授权的访问和多种攻击,此外还具备高强度的通信加密功能,防止数据通信时的泄密。mGuard解决方案还具有高度的兼容性和灵活性,可以兼容目前市面主流品牌的控制系统,并可在无需附加软件的情况下就将手机、平板等设备安全的接入工厂网络。另外,菲尼克斯电气还针对性的推出了数据包深度检测的解决方案,可以针对目前工业常用的OPC、Modbus/TCP等通信协议的数据包进行深度的检测和过滤,在更深层次上实现信息安全。
未来已来,正如阚爱林先生在采访中所言:未来的机器安全将朝适应工业4.0的方向发展,为全球各安全设备和解决方案供应商提供无限商机。而菲尼克斯电气正在践行工业4.0的路上,为智能化工厂的安全保驾护航。