基于PLCopen Safety的數控系統安全PLC軟件系統*

劉武垚，朱志紅，，呂曉凡，劉東輝

(1.華中科技大學國家數控系統工程技術研究中心，武漢 430074；2.武漢華中數控股份有限公司，武漢 430223)

0 引言

現代數控系統的功能越來越復雜，對電氣系統的依賴程度越來越高，在帶來高效益的同時也帶來了更多的失效風險。安全相關系統監視生產過程的狀態，在危險事件發生時執行相應的安全功能，避免危險事件對人身、設備和環境造成傷害或減輕其后果造成的傷害。安全PLC負責處理安全設備的邏輯功能，是安全相關系統的核心單元。安全PLC的失效率分為硬件隨機失效和系統性失效。硬件隨機失效的降低主要在進行硬件設計時采用自診斷和冗余技術來降低，系統性失效主要需要合理的系統設計來避免。

目前國際上西門子數控系統配備了符合功能安全SIL2等級的安全系統，其安全系統的開發工具和開發平臺都閉源，使用需要授權；國內針對功能安全的研究還處于理論追蹤階段，國產數控系統的安全系統還沒有產品問世[3]。

為了規范和簡化符合功能安全標準的PLC開發流程，國際組織PLCopen 定義了以IEC61131-3編程規范為基礎的安全標準—PLCopen Safety[2]。本文在Beremiz開源開發平臺中使用順序功能圖實現了PLCopen Safety規定的安全功能塊并將其集成到Beremiz中，方便后續安全PLC的開發工作。針對數控機床設計了安全PLC的軟件系統，最后對系統的功能進行了實驗驗證。

1 PLCopen Safety 安全標準

1.1 Beremiz開發平臺

IEC61131-3標準是軟PLC技術的基礎，規范了PLC編程中的編程語言和公共要素，公共元素部分規定了軟件模型、數據類型和變量、程序組織單元等[5]。……