近日，施耐德電氣隆重發(fā)布了Modicon M580 Safety ePAC安全控制器，這是繼2013年首次發(fā)布M580 ePAC和2016年發(fā)布冗余版控制器昆騰+ ePAC之后，施耐德電氣在大型高端PLC產(chǎn)品線上的又一力作。
那么，施耐德電氣為何在已經(jīng)有了單機版和冗余版的產(chǎn)品后，還要推出這款安全控制器呢？Modicon M580 Safety ePAC有哪些特色，又將給用戶帶來什么價值？為此，CONTROL ENGINEERING China采訪了施耐德電氣工業(yè)事業(yè)部產(chǎn)品市場經(jīng)理賈德勝，請他來談?wù)勥@款PLC的定位和價值。
創(chuàng)新設(shè)計實現(xiàn)前所未有的安心保障
安全PLC通常是為特殊用途的控制系統(tǒng)而設(shè)計的，用于關(guān)鍵型控制和安全型應(yīng)用。與普通PLC不同，最新發(fā)布的M580 Safety ePAC不僅可提供普通PLC的功能，處理常規(guī)過程控制程序，更可以處理安全程序，實現(xiàn)專業(yè)的安全控制功能。
由于安全PLC具有獨特的“冗余+比較”工作方式、全面細致的自檢測與自診斷、以及能夠構(gòu)建安全控制回路等特點，所以即使穩(wěn)定性再高、性能再強的普通PLC也不能替代安全PLC來使用。與此同時，快速發(fā)展的工業(yè)環(huán)境也引發(fā)了日益強烈的市場需求，包括高性能的系統(tǒng)架構(gòu)及使用靈活性、操作簡易性，而在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)場設(shè)備的運行速度與效率得到大幅提升，如何在保持設(shè)備高節(jié)奏連續(xù)運轉(zhuǎn)的同時，降低工廠生產(chǎn)過程中的安全風(fēng)險，受到了越來越多的關(guān)注。這就是施耐德電氣為何要在M580 ePAC這款高端PLC發(fā)布之后再推出M580 Safety ePAC安全控制器的原因。
那么，作為施耐德電氣最新發(fā)布的安全PLC，Modicon M580 Safety ePAC又有哪些創(chuàng)新設(shè)計來實現(xiàn)更高的安全特性呢？賈德勝為此做了詳細解讀。
首先，M580 Safety ePAC擁有兩個CPU模塊，一個為主處理器一個為協(xié)處理器，通過這兩個獨立的控制器各自完成獨立運算并協(xié)同處理、交叉檢測，每個處理器的處理結(jié)果儲存在各自內(nèi)存中，只有運算結(jié)果完全一致時才會進行輸出，確保系統(tǒng)更加安全可靠。常規(guī)來講，單機標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)可用性原則上只能做到99%，但M580 Safety ePAC做到了安全可用性達99.99%，這意味著系統(tǒng)可靠運行的程度大幅提高。
其次，M580 Safety ePAC首次將通常在高端服務(wù)器上使用的帶自動糾錯功能的ECC內(nèi)存引入到了PLC之中，這種專業(yè)的內(nèi)存糾錯機制保證了所存儲的數(shù)據(jù)絕對安全、可靠。而且，M580 Safety ePAC繼續(xù)沿用了MRAM這種M580 ePAC開始使用的存儲芯片，不需要后備電池和儲能器件，就可以長期地、安全可靠地保障CPU里保存的程序數(shù)據(jù)、過程信息，不會因為掉電丟失。
當(dāng)然，除了這兩點重要安全保障外，Modicon M580 Safety ePAC還有更多細節(jié)上的創(chuàng)新設(shè)計來保證安全。比如采用帶診斷功能、可自動智能切換的專業(yè)冗余電源，當(dāng)其中任何一個出現(xiàn)問題，可以自動切換到另一個電源，通過雙總線的以太網(wǎng)背板直接給CPU供電。再比如，M580 Safety ePAC還使用了滿足ATEX需求、可抵御惡劣現(xiàn)場環(huán)境的專用涂層，并且還兼容X80 IO平臺的所有模塊，安全輸入輸出模塊都經(jīng)過專門安全設(shè)計，而且支持熱插拔。
由于安全PLC是用于關(guān)鍵設(shè)備和應(yīng)用的保護，所以安全PLC的設(shè)計、制造和安裝的標(biāo)準(zhǔn)要求非常高，需要得到相關(guān)權(quán)威安全機構(gòu)的認證。根據(jù)獲得的安全認證等級，也足以看出該安全PLC的安全性能。
那么，經(jīng)過這么多創(chuàng)新的安全設(shè)計，M580 Safety ePAC的安全性能究竟如何呢？不妨來看看它獲得了哪些權(quán)威認證。
“M580 Safety ePAC已經(jīng)獲得了SIL3等級的功能安全認證和Cat.4/Ple機械安全認證?！?賈德勝自豪地說，“M580 Safety ePAC用了很長的時間在做嚴(yán)格的內(nèi)部驗證流程及認證，確保正式發(fā)布后的產(chǎn)品用戶可以安心使用?！?br> 兼具信息安全和功能安全“雙保險”
安全PLC中的安全通常是指功能安全，M580 Safety ePAC是一款專業(yè)的安全PLC，但其不僅有SIL3等級的功能安全，而且在信息安全層面也做得相當(dāng)優(yōu)秀。在M580發(fā)布之初，就有了一個ePAC的稱號，這里的“e”代表以太網(wǎng)，它的涵義是可深度集成以太網(wǎng)的可編程控制器，由于要實現(xiàn)真正的一網(wǎng)到底，所以在M580 ePAC身上，已經(jīng)特別強調(diào)了信息安全。
比如，M580 ePAC系列只有一個雙核處理芯片，其中一個核專門做系統(tǒng)控制程序的管控，另一個核則專門負責(zé)通信的管理，所有通過以太網(wǎng)接口或者外部通信模塊進行交互的通信數(shù)據(jù)都是在RAM里以以太網(wǎng)報文的形式存儲，然后以太網(wǎng)報文直接可以被內(nèi)核調(diào)用，這種設(shè)計架構(gòu)相比傳統(tǒng)的一個處理器加一個通訊協(xié)處理器，具有更高的安全性。再加上在整個網(wǎng)絡(luò)通訊層，ePAC引入IP Secure功能，并設(shè)置黑白名單制度，可通過Unity Pro對這些信息安全功能進行配置及部署，真正實現(xiàn)了基于原生安全的一網(wǎng)到底。
“作為基于M580 ePAC的安全控制器，M580 Safety ePAC傳承了M580 ePAC的信息安全特性，再加上特有的功能安全設(shè)計，使得M580 Safety ePAC可以兼具功能安全和信息安全，形成保障系統(tǒng)功能安全與信息安全的‘立體防護’?！辟Z德勝說道。
賈德勝接著介紹說，在信息安全方面，M580 Safety ePAC已經(jīng)擁有了國際國內(nèi)權(quán)威機構(gòu)一系列嚴(yán)苛的認證。2013年，施耐德電氣M580 ePAC發(fā)布后，就拿到阿基里斯Level 2的信息安全認證；2016年，ePAC獲得了中國權(quán)威工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全測評機構(gòu)國家信息安全測評中心的信息安全認證；而在2017年10月7日，施耐德電氣拿到了認證苛刻程度極高的法國CSPN信息安全認證。
“對于M580 Safety ePAC與外界相連的IIoT部分，我們通過信息安全的強大防護功能使得跟外部溝通順暢的同時，不必再像以前一樣地小心謹慎地擔(dān)心信息安全的事故發(fā)生，再加上本地的功能安全，我們稱之為雙重安全，這也是這一代安全控制器里面相當(dāng)優(yōu)秀的一個特性?！?賈德勝補充說道。
實現(xiàn)過程控制和安全控制合二為一
隨著社會的發(fā)展，生產(chǎn)過程中人員和關(guān)鍵設(shè)備的安全越來越受到制造企業(yè)的重視，特別是當(dāng)前全球制造業(yè)都在走向萬物互聯(lián)的智能制造時代，安全保障顯得更加迫切和重要。因此，無論是機器設(shè)備，還是生產(chǎn)流水線都越來越多的需要專門的安全系統(tǒng)來保證安全。
通常，為了保證安全，在機器控制、生產(chǎn)線控制和過程控制領(lǐng)域，安全控制和常規(guī)過程控制采用互相獨立的控制器。而M580 Safety ePAC的誕生，將給過程控制和安全控制的合二為一帶來可能，這也是M580 Safety ePAC的價值所在。
賈德勝對此表示，由于M580 Safety ePAC既有M580 ePAC強大的性能，又同時兼具信息安全和功能安全，所以用戶不再需要將安全控制和過程控制分隔開來布置，而是將常規(guī)過程控制和專業(yè)的安全控制合二為一，在一個系統(tǒng)里面全面實現(xiàn)。這樣給用戶帶來的價值是，一方面使得整個系統(tǒng)的設(shè)計、集成到后期運維變得更加簡單、方便、快捷，工藝管控過程更加高效，另一方面用戶在達到安全目標(biāo)的同時可以盡可能地減少工程投資成本，并縮短從系統(tǒng)開發(fā)到產(chǎn)品上市的時間周期，而且在未來整個控制系統(tǒng)和上面的企業(yè)級、工廠級的系統(tǒng)進行工業(yè)互聯(lián)做精細化管理的時候，不用再擔(dān)心這個系統(tǒng)的信息安全問題。
當(dāng)然，M580 Safety ePAC并不是為取代M580 ePAC而生，與昆騰+ ePAC的應(yīng)用場合也完全不同。首先，并不是所有的工藝控制都需要用到安全控制，只是在關(guān)鍵設(shè)備和高危場合才需要用到M580 Safety ePAC這樣的安全控制器。其次，昆騰+是冗余版的M580 ePAC，是指為關(guān)鍵設(shè)備和工藝控制穩(wěn)定性和連續(xù)可靠性，準(zhǔn)備了兩套控制系統(tǒng)，一套有問題時另一套無間隙切換，并不會像安全控制器一樣在遇到故障時，立即停機或者發(fā)出保護人員和設(shè)備安全的指令。
另外，M580 Safety ePAC與施耐德電氣的Triconex過程安全系統(tǒng)的定位也完全不同，M580 Safety ePAC是應(yīng)用在原本用普通PLC來做控制的場合，而Triconex主要應(yīng)用于安全儀表控制系統(tǒng)（SIS）、火與氣體系統(tǒng)保護（F&G）、高完整性壓力保護系統(tǒng)（HIPPS）、關(guān)鍵流程/批次控制等過程行業(yè)整個工廠級的安全運行系統(tǒng)。
至于M580 Safety ePAC主要的應(yīng)用行業(yè)，賈德勝表示，除傳統(tǒng)的油氣、煉油、石化等高危行業(yè)外，還包括能源、交通等涉及到國家戰(zhàn)略的行業(yè)，以及汽車制造、化工、物流、起重、危廢處理、冶金和食品飲料等行業(yè)。
“作為施耐德電氣EcoStruxureTM三層架構(gòu)中邊緣控制層的全新代表性產(chǎn)品，Modicon M580 Safety ePAC的發(fā)布，不僅補全了Modicon ePAC家族從單機、冗余、到安全產(chǎn)品的進階，更是施耐德電氣關(guān)乎安全理念的又一次升級，使得施耐德電氣高端大型PLC得以延伸到每一處標(biāo)準(zhǔn)、開放的以太網(wǎng)，為客戶創(chuàng)造安全穩(wěn)定、高效運營的卓越價值，助力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和推進智能制造?！辟Z德勝最后總結(jié)道。