西门子6EP1332-1SH51                             西门子6EP1332-1SH51

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SIEMENS  模块电源系列技术参数

安全矩阵Safety Matrix概述

1.1 安全矩阵Safety Matrix概述
SIMATIC Safety Matrix是用于 S7 F/FH Systems故障安全自动化系统的安全生命周期工程设计和管理的综合工具。在进行S7 F系统组态与编程过程中，除使用CFC外，还可以使用SIMATIC 安全矩阵。安全矩阵不仅可以简化安全逻辑编程，还可以用于操作和维护。
SIMATIC Safety Matrix软件有以下几大优点：
· 大大简化安全逻辑的组态与编程，显着提高编程效率
· 尤其对于大量安全功能回路的应用场合，组态与操作更清晰、明确
· 更直观的安全功能回路SIF、因果关系与在线因果状态
· 多种可用的安全逻辑因果关系和选举模式
· 操作员无需掌握F系统的编程与组态知识
· 可选的、已经预置的、全面的上位机报
· 方便与其他标准或安全程序进行扩展的编程连接
· 自动集成软件旁路、仿真、超驰等应用功能
SIMATIC安全矩阵可使安全逻辑的编程大大简化、更加高效，编程速度与常规方法相比也显着加快。在对工厂进行风险分析并给SIS系统提供安全功能要求 因果图后，组态工程师可更清晰地将定义的安全响应（结果）分配给相关的触发事件（原因）。这种分配表示为因果矩阵，并可以以此为 S7 F/FH Systems创建 CFC 安全程序。

1.2 安全矩阵Safety Matrix软件与订货
SIMATIC Safety Matrix需要结合SIMATIC F Systems软件使用。两者同时使用时，需基于SIMATIC PCS 7软件环境。这里列出典型软件的相应版本的订货信息。

* 更多订货信息，请参考SIMATIC PCS 7产品目录。
表1 Safety Matrix软件的相关订货信息

SIMATIC Safety Matrix软件分为Tool、Editor和Viewer三种形式。
· Safety Matrix Tool 用于在PCS 7环境中，创建、组态、编译和下载安全矩阵，以及进行操作员控制和监视
· Safety Matrix Editor 用于在没有PCS 7/STEP 7的外部PC上，创建、组态、调试和记录安全矩阵逻辑
· Safety Matrix Viewer 用于通过OS单站/OS客户端，只进行操作员控制和监视安全矩阵

始终*在工程师站（比如，PCS 7工程师站）上，使用SIMATIC Safety Matrix Tool软件，用于安全矩阵的编程、组态与调试等。
使用SIMATIC Safety Matrix以及S7 F Systems软件进行编程，您可以使用下面链接中的文档作为参考。

2. 本例的安全功能实例介绍
在本例中，我们将以一个简单的功能安全子系统为背景，在PCS 7软件环境下，来完成Safety Matrix的组态。实例中，包含两个安全功能回路：
注：本例中的安全实例是基于软件环境：PCS 7 V7.1 SP3 欧洲版、S7 F Systems V6.1 SP1和SIMATIC Safety Matrix V6.2 SP1中实现。其它版本的应用差别请参考相关手册。
(1) 马达（电机）急停 安全功能回路
在正常工作状态下，马达可由操作员自由控制；当急停开关被按下时，马达应立即停止（安全状态），且操作员可以看到电机已被强制停止（安全状态）。
(2) 罐体内过压时放空 安全功能回路
在正常工作状态下，放空阀可由操作员自由控制；当检测到罐体内过压时，放空阀应立即打开（安全状态），且操作员可以看到放空阀已被强制打开（安全状态）。这里检测罐体内压力采用“二选一（1oo2）”选举方式。

图1 本例的安全子系统模型

3. 安全矩阵Safety Matrix组态步骤
在进行Safety Matrix组态前，应进行必要的前期设计与规划。在系统投入运行之前，应对Matrix的组态进行全面考虑，尽量避免系统运行后对Matrix修改而带 来的不便。比如，在系统投入运行之前，应将Matrix的原因行和结果列进行充分考虑以及必要的定义（比如，确定原因行和结果列的数量等），以便在以后可 能的修改中，可以在系统运行中完成修改的下装。

3.1 新建用于放置F I/O驱动块的CFC图表
在项目工厂视图中，在已设计好的工厂层级中插入一个（或多个）CFC图表，并分配名称。打开CFC，插入Matrix矩阵中所需的所有F I/O驱动块。（这里使用了外置F I/O驱动块的方式，并始终*这个方式。）如图2与图3所示。

图2 插入用于放置驱动块的CFC图表

图3 在CFC图表中插入所需的F I/O驱动块

完成F I/O驱动块的放置后，*进行*次CFC编译，并生成相关的模板驱动。

3.2 新建Matrix矩阵
在项目组件视图中，选择“S7程序”右键选择插入一个新的Matrix对象 。这时，可以发现新建的Matrix矩阵生成在Matrices文件夹下。如下图所示。

图4 新建Matrix矩阵

3.3 编辑Matrix属性
在项目组件视图中，双击打开新建的Matrix矩阵。并在左上角区域任意空白处双击， 进入下图的属性对话框。在常规属性中，编辑“标题”、“项目”、“描述”相关信息，这些将显示在 Safety Matrix 属性的信息区域中。同样，可以编辑有关此特定 Safety Matrix 的“常规注释”。（详细说明请参考Safety Matrix在线帮助。）
注意Matrix的循环时间，始终和所放置相关的F I/O驱动块程序的循环时间*。

图5 编辑Matrix属性 (1)

定义所需的安全功能回路SIF。如下图所示。（本例中，定义两个SIF。）

图6 编辑Matrix属性 (2)

定义“安全写”功能的相关参数以及报警相关属性。如下图所示。（详细应用请参考Safety Matrix在线帮助。）

图7 编辑Matrix属性 (3)

分配操作员操作权限。为Matrix分配两个新的权限“发起者（Initiator）”和“确认者（Confirmer）”，本例中使用了101和102号权限。如下图所示。

图8 编辑Matrix属性 (4)

3.4 编辑Matrix矩阵
Matrix矩阵主要由原因行与结果列及行列交叉点组成。本例中，通过组态两个简单的安全功能回路，来介绍Matrix矩阵的组态过程。
? 组态Matrix矩阵原因（Cause）行
? 组态Matrix矩阵结果（Effect）列
? 组态Matrix矩阵交叉点（Intersection）

3.4.1 组态Matrix矩阵原因（Cause）行
首先，组态两个安全功能回路的“原因（Cause）”。
双击矩阵的第1行。在“组态（Configure）”选项卡窗口中，定义输入类型（数字量/模拟量）、输入变量个数、输入选举类型等，并选择所需的输入变量，如下图所示。

图9 组态“原因（Cause）”行 (1)

在“选项（Options）”选项卡窗口中，定义安全功能回路、时间延时、首出报警组等。（详细说明请参考Safety Matrix在线帮助。）

图10 组态“原因（Cause）”行 (2)

相同方法和步骤，组态其他行“原因（Cause）”。本例中，增加第2行组态。组态模拟量输入，并使用1oo2选举方式（OR），设定上限与下限，以及触发值、差异阈值、单位等。（详细说明请参考Safety Matrix在线帮助。）

图11 组态“原因（Cause）”行 (3)

3.4.2 组态Matrix矩阵结果（Effect）列
其次，组态两个安全功能回路的“结果（Effect）”。
双击矩阵的第1列。在“组态（Configure）”选项卡窗口中，选择所需的输出变量，如下图所示。

图12 组态“结果（Effect）”列 (1)

在“选项（Options）”选项卡窗口中，定义安全功能回路、输出延时等。如果需要，使能“Enable Process Data Pass Through”，并选择过程控制变量（选择External connection）。这里命名为M100CTRL，在Matrix完成传递后，将作为功能块的一个输入管脚（图20），用于与外部基本过程控制程序的 连接。
本例中，使能了“Enable Process Data Pass Through”，用于连接“在非安全紧急状态（正常状态）下，来自于操作员的控制变量”。

图13 组态“结果（Effect）”列 (2)

此外，为了使此马达在被紧急安全停止后，在上位机可以看到该马达已被连锁而无法操作。这里，为同一个安全功能回路定义第2个“结果 （Effect）”列。并选择一个外部连接变量。这里，命名为M100INTL，在Matrix完成传递后，将作为功能块的一个输出管脚，用于与外部基本 过程控制程序的连接。（上位机连锁效果如图23和图24）
（本例中，在同一个安全功能回路SIF中，组态了两个结果列。Matrix支持多同一个回路中的多原因、多结果的组态。）