2. PROFIsafe原理介绍：
随着现场总线技术的发展和广泛应用，故障安全通信技术近年也得到了飞速发展，安全总线系统的应用使得工业控制系统更具安全性和可用性，同时提高了系统灵活性，有效节约了布线和工程施工的成本。
与SafetyBus p这种独立的安全网络和独立的安全PLC想比，Siemens推出的安全通信协议PROFIsafe将安全设备和标准设备的数据流完全整合在以PROFIBUS为平台的总线系统中，使标准设备和安全设备能同时共用一条通信链路。从1999年PROFIsafe引入以来，TUV已经认证了其在PROFIBUS上运用的安全性，达到了IEC61508中SIL3的等级，最近它还获得了PROFInet上使用安全性的认证。开放架构的PROFIsafe使得选择其他厂商的产品成为可能。目前有大量的厂商都提供支持PROFIsafe的设备，如Banner，Beckhoff，Sick，Turck和Wago等。
与传统安全系统相比PROFIsafe具有如下优点：
（1）安全通信和标准通信在同一根电缆上共存；
（2）PROFIsafe-故障安全性建立在单信道通信系统之上，安全通信不通过冗余电缆来达到目的；
（3）标准通信部件，如电缆、专用芯片、DP-栈软件等等，无任何变化；
（4）故障安全措施封闭在终端模块中（F-Master，F-Slave） ，采用专利SIL监视器获得极高的安全性；
（5）最高故障安全完整性等级为SIL3（IEC61508）；
（6）既可用于低能耗（Ex-i）的过程自动化，又可用于反应迅速的制造业自动化；
PROFIsafe使标准现场总线技术和故障安全技术合为一个系统，即故障安全通信和标准通信在同一根电缆上共存，安全通信不通过冗余电缆来实现。这不仅在布线上和品种多样性方面可以节约成本，而且也方便日后系统的改造。图2所示，标准控制器、I/O和安全控制器、F-I/O共用一条总线，通过F-网关可连接到其他安全总线系统。采用PROFIsafe既可使用单总线结构也可根据要求采用标准总线和安全总线分开的结构。
图3为PROFIsafe的ISO/OSI简化模型，PROFIBUS在ISO/OSI模型中使用了1、2和7层，相对安全层来说，它是一个黑色通道（Black Channel）；PROFIsafe为置于第7层之上的安全层（Safety-Layer），其仅负责有效数据的安全传送，而有效数据的准备和提供则是由依照故障安全技术要求设计的固件来完成。
图2.标准通信和安全通信同在一个网络内
图4为PROFIsafe通信的简单报文结构，从这里可以看出，安全通信的报文与标准通信报文是同时在PROFIBUS网络上进行通信的。而且根据制造业和过程工业不同的要求，有两种有效数据长度。