工業4.0旨在提升制造業的智能化水平,建立具有適應性、資源效率和人類工效學的智能工廠,并在商業流程及價值流程中集成客戶以及商業伙伴,提供完善服務。工業4.0離不開機器設備,尤其是在智能工廠。任何機器設備,凡存在人體傷害、環境破壞,或資產重大損失的風險,都必須依照相關安全標準采取降低風險的措施,從而達到保護人、環境、資產的目的。
機器安全的理念、技術和標準經過幾十年探索和實踐,在科技進步的推動下不斷完善。現在,工業4.0對機器安全提出了新的要求,這種新的要求主要體現在生產效率方面,例如,故障診斷、維修、產能、柔性化、節省原料等。南京菲尼克斯電氣IMA市場部安全產品經理闞愛林先生表示,采用新的安全技術,例如,安全區域、安全速度等,可以在確保安全的前提下,最大限度地提高生產效率。智能化安全控制系統提供強大的故障診斷功能,極大地縮短設備維修和維護時間。
得益于電子及通信技術的進步,安全產品無論是輸入設備、輸出設備,還是邏輯設備,都已形成了數字化、智能化的趨勢。首先,安全光柵、安全激光掃描器等光電類傳感器,其本身必須內置微處理器,所以除了有安全等級高的特點外,具備完善故障檢測功能;其次,安全門鎖無論是機械插銷式的,還是非接觸式的,RFID編碼技術的應用越來越廣泛,提高了系統防騙能力。就連最簡單的急停按鈕,也可以通過總線接入安全控制器。這些智能化的輸入設備提高了安全等級,也提高了故障診斷能力,縮短維修時間。闞愛林先生詳細地一一道出,安全控制器本身就是智能設備,不用多說。安全繼電器的智能化趨勢是比較明顯。他解釋道,傳統的安全繼電器采用分立元件,沒有差異化,利潤空間已經很小。許多制造商將目光轉向帶有微處理器的智能型安全繼電器,使得產品具有差異化、多功能、模塊化、易擴展、易診斷等特點。
構建智能化的安全工廠包括哪些要素和實施步驟?闞愛林先生進一步闡述道,從應用角度講,無論是簡單的單機設備安全,還是復雜的智能化工廠的安全系統,首選的要素是符合安全標準。機器安全的標準從層次上分為三類。上層的是A類通用標準,如IEC61508。中層的是B類標準,針對安全的某一大類或某一方面提出要求,如ISO13849。下層的是C類標準,針對某一具體的特定行業,如,機器人、電梯等。
第二要素就是安全生命周期。安全生命周期要求從立項開始直到設備報廢,中間的每一個階段都必須符合相關標準,如,風險評估、安全系統設計、安裝、測試、驗證、后期改造、設備維護等。
第三要素是降低風險的措施。首先,從設計的源頭盡可能減少危險區域,例如,采用機器人代替人工上下料。優先考慮固定式防護。其次考慮安全控制系統。當然,安全規章制度、培訓、安全警示、個人防護等也屬于降低風險的措施。安全控制系統則最好在設備的設計階段就充分考慮進去。
面向工業4.0時代,菲尼克斯電氣提供了多種安全解決方案,以滿足不同系統規模、成本、復雜性等要求。談及產品種類時,闞愛林先生忙一一介紹,如數家珍:在安全輸入設備方面,菲尼克斯電氣推出了基于RFID編碼技術的非接觸式安全開關PSRswitch。PSR-switch不僅安全等級高,而且支持通過IO-Link向標準PLC反饋故障信息;安全邏輯設備方面,InlineECO安全IO滿足低成本的簡單安全應用;Trisafe可編程安全模塊適合中小型單機設備;SafeBridge安全橋則是低成本分布式安全系統的最佳選擇;針對大型安全系統,菲尼克斯電氣提供高性能安全控制器470S,以及支持ProfiSafe協議的安全IO。此外,我們不久將推出基于PC的新一代控制平臺PLCNext。PLCNext整合IT技術,支持多種編程語言,企業層數據交換暢通無阻,特別適合工業4.0,而且PLCNext還將集成安全控制。充滿信心的語氣讓人不禁對新一代控制平臺PLCNext充滿了期待。
工業4.0是網絡技術、信息技術和自動化技術的融合。其中,工業通信是工業4.0的核心,也是自動化系統的核心,工業通信安全越來越多的受到重視。做為一家面向未來的公司,菲尼克斯電氣早在數十年前就開始關注工業信息安全,并在隨后成立了專業的信息安全公司PHOENIXCONTACTCyberSecurityAG,為需要構建工業信息安全防護的場合提供包括硬件、軟件、網絡規劃、培訓、現場服務等在內的豐富的信息安全解決方案。
張宏濤先生,南京菲尼克斯電氣IMA市場部網絡與通訊產品經理,解釋在這些豐富的信息安全解決方案里面,比較有特色的是mGuard解決方案。mGuard解決方案具有專業的工業級硬件防火墻可以防止未經授權的訪問和多種攻擊,此外還具備高強度的通信加密功能,防止數據通信時的泄密。mGuard解決方案還具有高度的兼容性和靈活性,可以兼容目前市面主流品牌的控制系統,并可在無需附加軟件的情況下就將手機、平板等設備安全的接入工廠網絡。另外,菲尼克斯電氣還針對性的推出了數據包深度檢測的解決方案,可以針對目前工業常用的OPC、Modbus/TCP等通信協議的數據包進行深度的檢測和過濾,在更深層次上實現信息安全。
未來已來,正如闞愛林先生在采訪中所言:未來的機器安全將朝適應工業4.0的方向發展,為全球各安全設備和解決方案供應商提供無限商機。而菲尼克斯電氣正在踐行工業4.0的路上,為智能化工廠的安全保駕護航。