移动机器人（如AGV和AMR）已不再是生产车间边缘的孤立机器。它们正日益成为工厂工作流程的有机组成部分，与人、基础设施以及固定式自动化系统协同作业。
尽管移动机器的车载安全概念已相当成熟，但将这些机器集成到工厂车间的安全系统中，仍然带来了新的挑战——尤其是当唯一可行的连接方式是无线时。理解这些挑战及其应对方法，是在现代生产环境中规模化部署移动自动化的关键。
要理解为何将移动机器集成到工厂车间安全系统中存在困难，需要从整体上审视系统架构：包括移动设备、工厂车间，以及必须连接两者的无线网络。
现代AGV和AMR可以被看作“车轮上的安全孤岛”。它们通常自带安全传感器和安全逻辑，用于保护机器附近的人员与设备。急停按钮、激光扫描器以及与驱动相关的安全功能都在本地处理，从而在检测到危险时实现极快的响应。
这种本地安全设置通常基于移动机器内部的同构安全网络。同样重要的是，这套车载安全系统由机器制造商所有并完成认证。因此，通常不允许第三方访问车载安全网络。这些原则在ISO 36914等标准中有所体现，并得到了欧盟机器法规2023/1230的进一步强化。这些标准与法规都越来越强调为移动机器定义清晰的安全概念。
当我们把视线从移动机器转向工厂车间，情况则完全不同。工厂车间的安全系统具有以下特点：
不同的机器、单元和基础设施组件可能使用不同的安全协议和自动化平台。最终形成的是一种异构的安全架构。安全信号需要在从未被设计为无缝协作的机器、区域和系统之间进行交换。
核心挑战很明确：如何将移动机器人车队接入工厂车间的安全信号处理系统？
实际上，将移动机器连接到工厂车间安全系统，只有一种现实可行的方式：无线通信。移动机器会移动，有线安全连接根本不可行。
然而，无线通信带来了一系列新问题：
无线基础设施通常是为IT流量设计的，缓冲和重传是可以接受的。但安全通信则不同。安全信号不能无限缓冲，持续的丢包会导致系统进入安全状态，往往会引发不必要的停机，降低系统可用性。
解决方案不是让无线变得具有确定性，而是将其视为黑通道。在黑通道方法中，底层传输介质在设计上就被认为是不稳定的。安全完整性完全由安全协议保证，而不是由网络来保证。
CIP Safety和PROFIsafe等标准化安全协议正是为此目的而设计的。它们允许安全信号通过标准以太网（包括Wi-Fi）进行传输，同时保持高达SIL 3 / PL e的安全完整性等级。
即使网络质量出现波动，信号的安全完整性也不会受到影响。受到影响的是可用性。网络质量会影响有多少设备能够安全地通信，以及安全超时时间需要设置多长，这反过来又会影响响应时间。
CIP Safety和PROFIsafe都遵循黑通道原则，但它们在无线环境中的行为有所不同。
以太网/IP上的CIP安全完全基于IP，这使得通过标准IT基础设施和现有无线网络进行路由变得更为便捷。因此，它特别适用于那些已经依赖Wi-Fi进行车队管理或诊断的移动机器。
PROFIsafe 在通信层上更为高效，但要求无线接入点具备特定能力。
在许多工厂中，两种协议是共存的。因此，移动机器必须根据实际部署环境，准备好支持其中任意一种协议。
这正是Anybus Safe2Link所要弥合的鸿沟。
Safe2Link利用现有无线基础设施实现标准化安全协议，允许安全信号在移动设备与固定式安全系统之间进行交换，且无需更改车载安全配置。
其方法不是编写新的安全逻辑，而是对经过认证的安全功能进行参数化配置，并复用设备侧和工厂车间侧已有的资源。
在典型的系统架构中，移动机器已经包含了用于导航和运动的车辆控制器、用于快速响应的本地安全传感器和安全逻辑，以及用于连接车队或仓库管理等上层系统的无线通信。
与此同时，工厂车间包含外部急停设备、安全PLC以及其他安全相关基础设施。这些设施必须能够影响移动机器的行为。挑战在于：在不修改已认证的车载安全网络的前提下，将这些外部安全信号接入移动机器，并且要通过不可靠的无线链路来实现。
这种组合系统视图凸显了为什么需要一种专用的标准化机制，来安全地桥接移动与固定安全系统，同时保持快速的本地响应和整体系统认证。
Safe2Link是一款专为移动环境设计的紧凑、坚固的远程安全I/O设备。主要硬件特性包括：
清晰的状态指示灯有助于在调试和运行期间进行快速故障排查。
在软件方面，Safe2Link专注于互操作性和降低再认证工作量：
Safe2Link无需编写定制的安全逻辑，而是允许在启动时进行安全参数传输、可配置的过滤以及传感器监控。这显著降低了集成风险和认证工作量。
高级功能如安全停止类别1（SS1t）和SafeBound™，可将快速的本地安全停止与较慢的远程安全停止相结合，这在无法避免无线延迟时尤为关键。
集成远程安全停止遵循四个清晰的步骤：
这种结构化的方法使移动机械能够参与工厂级的安全概念，同时保持其车载安全系统的完整性。
随着移动机器成为现代生产环境中不可或缺的一部分，将它们集成到工厂车间安全系统中已不再是一个可选项。无线通信是不可避免的，但它不必以牺牲安全为代价。
通过将标准化的黑通道安全协议与Safe2Link这样的实用实现相结合，安全集成变得可预测、可认证、可扩展。这正是我们如何从安全逻辑走向现实行动的方式。
Stefan Kraus是HMS Networks的功能安全产品经理。Stefan在工业通信领域拥有超过20年的经验，自2012年起专注于功能安全。
