openSAFETY基础引导（一）

由ESPG引入的openSAFETY，是世界上第一个100%开源的安全协议。它不仅在法律层面上是开放的，在技术层面上也是。由于该协议独立于总线，openSAFETY可以应用于任何现场总线和工业以太网的方案中，甚至用于特殊定制的协议方案中。
•亮点
openSAFETY是第一个开源、独立于总线的安全标准，适用于所有工业以太网方案。
对于在任何数据传输协议上openSAFETY的实施，EPSG都将提供积极支持，同时也提供认证和一致性测试。
该经过TÜV认证的协议栈确保了对该技术的投资是绝对安全的。
•一个统一标准，适用于所有现场总线
•从站间直通信（cross communication）使生产力最大化
•研发、维护时间进一步减少
•自动的安全参数化
•完全符合机器的安全模块化思想
•完整的开源解决方案
•最稳健的IEC 61508 SIL3通信方案
•无风险，TÜV认证的一致性测验
•完全适用背板总线
•传输层和应用层
标准OSI模型是当今应用最普遍的数据传输协议的模型，它是层级式结构的，有7层。根据规则，每层处理相应任务。这里最基础的、最底层的是物理层和数据链路层，也可以将二者一同叫做物理层。它们定义了物理接口的传输媒介，也提供发送端和接受端之间是否建立了连接的检测。以太网仅明确了这两个底层。
第三、四层也被叫做传输层，负责处理时序、数据传输的逻辑顺序以及数据的应用属性（data attribution to applications）。
这四层包含的都是面向传输的服务，所做的只是建立应用数据的传输媒介。应用数据本身属于上层。
上层包括会话层和表示层。这二者经常与应用层合在一组，因为程序都是直接访问他们三者的。会话层管理不同应用程序之间数据交换的组织方式和同步。比如，如果一个连接被中断，该层的服务便确保在连接再次建立之后，通信会在断点处继续。
第六层，表示层将去掉不同系统表达方式上的差别，也确保翻译的语义上的正确性。还有其他诸如数据压缩、加密的功能。
最顶层是应用层。没有严格任务或任务范围上的定义。它为各种应用程序提供OSI模型范畴之外的服务。
在OSI模型的启发之下，下图表达了openSAFETY只定义了协议栈中的高层、应用向的层。

该层中嵌入的安全机制能够保证，在安全度敏感的应用中，负载数据的安全编码和解码。
为描述方便，图示中的蓝色区域覆盖了所有传输向的第二到六层。传输媒介的选择，更具体的说，某种特定数据传输协议的选择是无所谓的。

二、安全的投资
用户怎样受益于openSAFETY的
“竞争有益于发展”，这几乎是真理。健康的竞争会刺激持续的产品质量和效率的提高。然而安全向的软硬件产品的开发是一个特例，因为市场经济下的制造者都面对该类型产品的高投资风险：相当大的投入，而销售潜力却相对较小。所以，自动化领域早就急切需求一个统一、通用的安全协议，也就是一个能够给制造者为未来安全向产品开发以坚实基础的安全协议。
openSAFETY标志着此类标准的首次引入，而且任何人都可以免费使用。

上图示意了随着开发复杂度的增加，投资风险也在增加

1.过去的投入和成本
通信系统中不断上涨的开发成本
简单回顾基于总线的自动化历史或许有益于理解投资风险与不断膨胀的复杂度之间的正向关系。
在现场总线引入的十年后，市场上充斥着相互竞争的不同系统。对于该技术标准化的争夺战就此展开。今天，工业行家将这段时期称为“现场总线之战”。IEC61158的引入表面上结束了争夺。然而它仍是一个弱势的妥协的产物，因为它没有带来整体上的系统兼容性。不过值得注意的是第一代总线的开发成本相对较低，而市场潜力较大。
工业以太网中以太网技术的加入标志了一个新阶段。至少人们都以为一个统一的标准已经到来。然而，随着不同生产者在实现实时性能时候选择的方法迥異，接下来又是现场总线之战。最终大概六七个系统占据主要地位：Profinet, Modbus-TCP, EtherNet/IP, 它们都提供软实时；POWERLINK, EtherCAT, SERCOS III, 它们提供硬实时。与传统的现场总线相比，开发工业以太网的成本有一定的增加．但市场潜力没有成正比增加。

openSAFETY为整条生产线构成一个统一的安全标准，而与具体控制系统制造商和所使用的现场总线标准无关。因此，独立于总线的openSAFETY标准降低了成本，还有开发周期。

安全技术是一个特例
每当需要设计符合IEC61508的安全敏感产品时，开发和认证的工作量就变的相当大了。因为这包括许多方面的功能性安全，有电气的、电子的、可编程系统的等。这个领域的投资几乎十倍于非安全向的现场总线技术。而且，制造者必须拥有将各种标准实践的经验，而且在一些特殊方法和过程上必须有专业人员解决。
现在一方面是苛刻的要求和高昂的成本，另一方面该类产品的市场尚未很大成长，“系统之战”会严重阻碍未来基于总线的安全技术的发展。比如一加生产传感器的厂商决定生产安全向产品，并且符合各种不同安全协议，他们面对的人力成本和投资风险是十分巨大的。