
## 1. 问题背景

福蒂斯联锁（Fortress Interlocks）是总部位于英国的高端安全联锁系统制造商，其产品广泛应用于发电、炼钢、汽车制造、食品饮料加工、材料回收及建筑等行业。安全联锁系统的作用是在出现开门、按钮按压等特定状态时立即让机器停机，防止操作人员受伤或设备损坏。

由于客户群体覆盖多个行业，市场对安全解决方案的需求呈现多样化特征：从纯机械门锁、机械钥匙联锁，到需与工业安全网络通信的先进系统，覆盖各类应用场景。因此，福蒂斯联锁的产品采用**高度模块化设计**，客户可通过官网产品配置工具自由组合组件，构建定制化解决方案。

近年来，福蒂斯联锁发现市场对兼容**PROFIsafe协议**的联锁解决方案需求持续上升。PROFIsafe是PROFINET网络中的安全标准，也是众多汽车制造商（尤其德国厂商）的首选安全通信方案。此外，CIP安全、FSoE等集成式安全网络的关注度也在不断提升。福蒂斯联锁需要一种能够快速落地PROFINET+PROFIsafe方案、且与其模块化理念契合的技术路径。

![Fortress Interlocks Safety Schloss](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12480681/e5cdd459c5dcf5700dab9841ae0d51f4.jpg)

## 2. 方案设计

本设计采用 **HMS T100安全IO模组** 与 **Anybus CompactCom** 协同工作的方案。

### 2.1 系统架构

- **Anybus CompactCom模块**：负责非安全类网络通信，承担PROFINET IO设备功能，与主控PLC交换标准过程数据；
- **T100安全IO模组**：集成PROFIsafe安全层，对**3路双通道输入信号**（如门位置传感器、联锁状态）和**1路双通道输出信号**（如安全解锁指令）进行安全控制。

**安全数据传输机制（黑通道原理）**：
- T100安全模组的PROFIsafe安全信息通过Anybus CompactCom传输；
- CompactCom模块作为透明传输通道，不参与安全数据的处理；
- 安全协议的安全层在T100模组和远端安全PLC之间端到端保障；
- 这种设计使得标准PROFINET硬件可用于安全通信，无需专用安全总线。

### 2.2 关键技术特性

**TÜV预认证**：
- T100安全IO模组已完成TÜV预认证，满足IEC 61508 SIL3及ISO 13849-1 PLe/第4类安全等级要求；
- 预认证大幅降低了最终产品的认证难度和时间成本。

**模块化与即插即用**：
- 配备PROFINET协议的amGardpro解决方案，在外观上与常规硬接线解决方案完全一致；
- 客户可直接替换原有产品，实现即插即用，无需修改现有控制程序。

**灵活的集成路径**：
- 由于HMS解决方案采用模块化设计，客户可分阶段推进：先实现PROFINET非安全通信集成，后续再添加PROFIsafe安全功能；
- 这种渐进式集成方式降低了项目风险和初期投入。

**扩展性**：
- HMS产品路线图中包含CIP安全与FSoE等解决方案，未来可扩展至EtherNet/IP+CIP Safety、EtherCAT+FSoE等组合。

### 2.3 与传统方案对比

| 特性 | 自研PROFIsafe方案 | T100+CompactCom方案 |
|------|-------------------|---------------------|
| 开发周期 | 12-24个月 | 显著缩短 |
| 安全认证 | 需从头完成TÜV认证 | 利用预认证，模板资料辅助 |
| 模块化程度 | 需自行设计 | 与现有模块化理念契合 |
| 维护成本 | 高（自研协议栈） | 低（HMS维护） |

![Ixxat Safe T100 and Anybus CompactCom](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12480681/73d76314947da72c623c06a759612365.jpg)

## 3. 关键实现

**硬件集成**：
- 在amGardpro系列产品中集成T100安全IO模组和Anybus CompactCom模块；
- T100模组接入安全输入输出信号：3路双通道输入（如门位置、锁舌状态）、1路双通道输出（如安全解锁指令）；
- CompactCom模块提供PROFINET双端口RJ45接口，支持线型拓扑。

![1-01-0301-00002-Ixxat-Safe-T100-CS](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12480681/c284a9ae0024af4f53e662ce027669d1.png)

**软件配置**：
- 配置CompactCom模块的PROFINET IO设备参数（设备名称、IP地址、更新周期等）；
- 配置T100模组的PROFIsafe安全参数（F地址、看门狗时间、CRC校验、F参数版本等）；
- 定义过程数据映射：将门状态、联锁状态等映射到标准输出缓冲区；将安全PLC发来的安全指令映射到T100的安全输出。

**认证文档准备**：
- 利用HMS提供的模板资料，创建TÜV认证所需文件；
- 无需从零开始完成整个认证过程，大幅节省时间和人力。

**技术支持利用**：
- 参考HMS提供的详细安全手册，完成安全功能的设计和验证；
- 必要时获取HMS技术团队的直接支持。

---

## 4. 测试与应用

搭载T100安全IO模组与Anybus CompactCom的amGardpro安全联锁系统已完成以下验证：

- **PROFIsafe通信测试**：连接西门子S7-1515F安全PLC，验证PROFIsafe安全报文的收发、CRC校验、看门狗机制；
- **安全功能验证**：模拟开门状态，T100模组通过PROFIsafe上报安全PLC，触发安全停机；
- **即插即用验证**：更换不同版本的CompactCom模块（PROFINET非安全版 vs PROFINET+PROFIsafe版），联锁系统无需改动；
- **环境适应性**：在模拟工业环境下连续运行，无安全通信故障。

**项目成果**：
- 以更低的资本投入快速切入PROFIsafe安全通信领域；
- 配备PROFINET+PROFIsafe的amGardpro产品已在市场上获得竞争优势；
- 为未来扩展CIP安全、FSoE等安全协议奠定了技术基础。

---

## 5. 工程效益

- **缩短开发周期**：利用TÜV预认证和模板资料，避免从零开始完成安全认证；
- **降低资本投入**：无需自研PROFIsafe协议栈和安全硬件，减少研发投入；
- **模块化渐进集成**：可分阶段先实现PROFINET非安全通信，后续再添加安全功能，降低项目风险；
- **即插即用体验**：安全联锁产品在外观和接口上与硬接线版本一致，客户无感升级；
- **专注核心竞争力**：联锁制造商可专注于产品本身，通信事宜交由HMS；
- **未来可扩展**：同一平台可扩展至CIP安全、FSoE等其他安全协议。

---

## 6. 结论

通过在amGardpro安全联锁系统中集成 **HMS T100安全IO模组** 与 **Anybus CompactCom** 模块，实现了对PROFIsafe安全通信协议的快速支持。该方案采用黑通道原理，使安全数据与标准数据共用同一PROFINET总线基础设施。得益于TÜV预认证和HMS提供的模板资料，开发周期和认证难度显著降低。产品的模块化设计使其在保持即插即用体验的同时，获得了PROFIsafe安全通信能力。该技术路径同样适用于其他需要集成功能安全的工业设备（如安全光幕、安全继电器、安全门开关等）。


福蒂斯联锁（Fortress Interlocks）是总部位于英国的高端安全联锁系统制造商，其产品广泛应用于发电、炼钢、汽车制造、食品饮料加工、材料回收及建筑等行业。安全联锁系统的作用是在出现开门、按钮按压等特定状态时立即让机器停机，防止操作人员受伤或设备损坏。

安全联锁系统中的PROFIsafe功能安全通信集成设计

针对工业安全联锁系统需兼容PROFIsafe安全通信协议的工程需求，本文提出基于安全IO模组与嵌入式通信模块的解决方案。

安全

物联网

网络与通信

福蒂斯联锁采用HMST100安全IO模组与AnybusCompactCom方案，快速实现PROFIsafe安全通信。该方案通过TÜV预认证，支持PROFINET总线安全数据传输，具备模块化设计、即插即用特性，显著降低开发周期和认证成本。适用于工业设备安全联锁系统，满足SIL3/PLe安全等级要求。

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