FSoE：基于 EtherCAT 的功能安全
什么是FSoE？
Functional Safety over EtherCAT (FSoE) 是符合 ETG.5100 标准的安全认证通信协议，在标准 EtherCAT 上构建了安全层。它允许通过现有的 EtherCAT 网络传输与安全相关的过程数据（最高可达 SIL 3），无需单独的安全布线。
为什么这很重要？
如果没有 FSoE，每个具有安全功能的伺服驱动器都需要从安全 PLC 到驱动器之间的专用双通道冗余安全线路。对于具有 6 个或更多轴的多轴系统，这意味着大量的布线工作、大型连接器和复杂的调试工作。
FSoE 从根本上解决了这个问题：
- 无需单独的安全布线——安全命令（STO、SLS、SS1 等）和安全反馈（安全位置、安全速度、状态）与标准过程数据在相同的 EtherCAT 帧中运行。
- SIL 3 通过标准硬件实现——普通 Cat5e 电缆，无需特殊安全电缆或插头
- 降低成本——减少电缆数量、缩小开关柜尺寸、加快调试速度
- 集成诊断——安全状态和故障信息可直接在现场总线协议中获得
它是如何运作的？
黑通道原则：FSoE 将整个 EtherCAT 基础设施（电缆、主站堆栈、从站控制器）视为“黑通道”，不纳入安全评估范围。 数据完整性在 FSoE 主站（安全 PLC）和 FSoE 从站（安全设备）之间得到端到端保障。即使传输介质篡改、延迟、复制或丢失数据，安全层也会检测到并触发安全状态。
帧结构：每个 FSoE 帧都包含安全数据块，每个数据块都有自己的 CRC 保护，还有一个用于识别连接的连接 ID。 该粒度检查方案可识别 IEC 61508 中的所有八种错误类别：篡改、重复、顺序错误、消息丢失、不允许的延迟、插入、掩盖和寻址错误。
看门狗监控：FSoE 主设备在发送每个帧时都会启动看门狗计时器。如果从设备在配置的看门狗时间内未返回有效响应，则会触发安全状态 (STO)。典型的看门狗时间为 15 毫秒或更高。
主从模型：每个 FSoE 连接都是 FSoE 主站和 FSoE 从站之间的点对点连接。主站发送安全命令（控制字），从站以安全状态、安全位置和安全速度进行响应。
SOMANET 如何实现这一点？
SOMANET Circulo配备安全运动模块 (SMM)，作为FSoE 从属设备运行，并与外部安全 PLC（例如 Beckhoff TwinSAFE）相连。内部 SMM 周期时间为1 毫秒，最小 FSoE 周期时间为6 毫秒。
FSoE 控制所有安全功能：STO、SBC、SS1、SS2、SOS、SLS（四个实例）和 SMS。 除了安全命令外，FSoE 数据帧还传输安全位置值（0x6611）、安全速度值（0x6613）和状态信息——所有信息都受 CRC 保护，并带有有效性标志。
Synapticon 是集成伺服技术领域最早将 FSoE 作为认证标准产品实施的企业之一——这是协作机器人和自主移动机器人 (AMR) 安全架构的重要组成部分。
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