openSAFETY基礎引導（一）

由ESPG引入的openSAFETY，是世界上第一個100%開源的安全協(xié)議。它不僅在法律層面上是開放的，在技術層面上也是。由于該協(xié)議獨立于總線，openSAFETY可以應用于任何現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)的方案中，甚至用于特殊定制的協(xié)議方案中。
•亮點
openSAFETY是第一個開源、獨立于總線的安全標準，適用于所有工業(yè)以太網(wǎng)方案。
對于在任何數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議上openSAFETY的實施，EPSG都將提供積極支持，同時也提供認證和一致性測試。
該經(jīng)過TÜV認證的協(xié)議棧確保了對該技術的投資是絕對安全的。
•一個統(tǒng)一標準，適用于所有現(xiàn)場總線
•從站間直通信（cross communication）使生產(chǎn)力最大化
•研發(fā)、維護時間進一步減少
•自動的安全參數(shù)化
•完全符合機器的安全模塊化思想
•完整的開源解決方案
•最穩(wěn)健的IEC 61508 SIL3通信方案
•無風險，TÜV認證的一致性測驗
•完全適用背板總線
•傳輸層和應用層
標準OSI模型是當今應用最普遍的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的模型，它是層級式結(jié)構的，有7層。根據(jù)規(guī)則，每層處理相應任務。這里最基礎的、最底層的是物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，也可以將二者一同叫做物理層。它們定義了物理接口的傳輸媒介，也提供發(fā)送端和接受端之間是否建立了連接的檢測。以太網(wǎng)僅明確了這兩個底層。
第三、四層也被叫做傳輸層，負責處理時序、數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪壿嬳樞蛞约皵?shù)據(jù)的應用屬性（data attribution to applications）。
這四層包含的都是面向傳輸?shù)姆?，所做的只是建立應用?shù)據(jù)的傳輸媒介。應用數(shù)據(jù)本身屬于上層。
上層包括會話層和表示層。這二者經(jīng)常與應用層合在一組，因為程序都是直接訪問他們?nèi)叩摹拰庸芾聿煌瑧贸绦蛑g數(shù)據(jù)交換的組織方式和同步。比如，如果一個連接被中斷，該層的服務便確保在連接再次建立之后，通信會在斷點處繼續(xù)。
第六層，表示層將去掉不同系統(tǒng)表達方式上的差別，也確保翻譯的語義上的正確性。還有其他諸如數(shù)據(jù)壓縮、加密的功能。
最頂層是應用層。沒有嚴格任務或任務范圍上的定義。它為各種應用程序提供OSI模型范疇之外的服務。
在OSI模型的啟發(fā)之下，下圖表達了openSAFETY只定義了協(xié)議棧中的高層、應用向的層。

該層中嵌入的安全機制能夠保證，在安全度敏感的應用中，負載數(shù)據(jù)的安全編碼和解碼。
為描述方便，圖示中的藍色區(qū)域覆蓋了所有傳輸向的第二到六層。傳輸媒介的選擇，更具體的說，某種特定數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的選擇是無所謂的。

二、安全的投資
用戶怎樣受益于openSAFETY的
“競爭有益于發(fā)展”，這幾乎是真理。健康的競爭會刺激持續(xù)的產(chǎn)品質(zhì)量和效率的提高。然而安全向的軟硬件產(chǎn)品的開發(fā)是一個特例，因為市場經(jīng)濟下的制造者都面對該類型產(chǎn)品的高投資風險：相當大的投入，而銷售潛力卻相對較小。所以，自動化領域早就急切需求一個統(tǒng)一、通用的安全協(xié)議，也就是一個能夠給制造者為未來安全向產(chǎn)品開發(fā)以堅實基礎的安全協(xié)議。
openSAFETY標志著此類標準的首次引入，而且任何人都可以免費使用。

上圖示意了隨著開發(fā)復雜度的增加，投資風險也在增加

1.過去的投入和成本
通信系統(tǒng)中不斷上漲的開發(fā)成本
簡單回顧基于總線的自動化歷史或許有益于理解投資風險與不斷膨脹的復雜度之間的正向關系。
在現(xiàn)場總線引入的十年后，市場上充斥著相互競爭的不同系統(tǒng)。對于該技術標準化的爭奪戰(zhàn)就此展開。今天，工業(yè)行家將這段時期稱為“現(xiàn)場總線之戰(zhàn)”。IEC61158的引入表面上結(jié)束了爭奪。然而它仍是一個弱勢的妥協(xié)的產(chǎn)物，因為它沒有帶來整體上的系統(tǒng)兼容性。不過值得注意的是第一代總線的開發(fā)成本相對較低，而市場潛力較大。
工業(yè)以太網(wǎng)中以太網(wǎng)技術的加入標志了一個新階段。至少人們都以為一個統(tǒng)一的標準已經(jīng)到來。然而，隨著不同生產(chǎn)者在實現(xiàn)實時性能時候選擇的方法迥異，接下來又是現(xiàn)場總線之戰(zhàn)。最終大概六七個系統(tǒng)占據(jù)主要地位：Profinet, Modbus-TCP, EtherNet/IP, 它們都提供軟實時；POWERLINK, EtherCAT, SERCOS III, 它們提供硬實時。與傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線相比，開發(fā)工業(yè)以太網(wǎng)的成本有一定的增加．但市場潛力沒有成正比增加。

openSAFETY為整條生產(chǎn)線構成一個統(tǒng)一的安全標準，而與具體控制系統(tǒng)制造商和所使用的現(xiàn)場總線標準無關。因此，獨立于總線的openSAFETY標準降低了成本，還有開發(fā)周期。