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產(chǎn)品分類(lèi)品牌分類(lèi)

PLC為何不能代替安全控制器

閱讀：431 發(fā)布時(shí)間：2022-11-25

國(guó)內(nèi)的企業(yè)越來(lái)越重視設(shè)備的安全防護(hù)，可事故卻頻頻發(fā)生,，這是為什么呢,？主要還是源自于大家對(duì)于安全防護(hù)知識(shí)上存在的諸多誤區(qū)，比如很多人認(rèn)為,，穩(wěn)定性高,、性能強(qiáng)的PLC即可替代安全控制器的作用，其實(shí)這就是誤區(qū),，往往投入了不少,，卻依然換不回真正的安全。其實(shí)安全型PLC具有特的“冗余+比較"的工作方式,，全面細(xì)致的檢測(cè)與診斷,，能夠構(gòu)建真正安全的控制回路。

作為安全家族的最重要環(huán)節(jié),，安全PLC已經(jīng)越來(lái)越多的被人們所認(rèn)知,，但是在使用的過(guò)程中，仍然有很多使用者困惑,，為什么一套和以往使用類(lèi)似的PLC被冠以安全PLC,，安全PLC和普通PLC到底有哪幾方面的區(qū)別，在此和大家進(jìn)行分享,。

安全設(shè)計(jì)的理念我們一定要記住三個(gè)詞：冗余,、相異、自檢測(cè),。而只有實(shí)現(xiàn)了以上三個(gè)安全理念設(shè)計(jì)的產(chǎn)品,，我們才能認(rèn)為它是安全產(chǎn)品，而普通的PLC產(chǎn)品是不具備安全的設(shè)計(jì),。那接下來(lái)我們就看看安全PLC是如何通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)這三個(gè)理念的,。

冗余

普通PLC內(nèi)部CPU數(shù)量有一個(gè)或者多個(gè)，但程序通常是進(jìn)行一個(gè)處理,，多個(gè)CPU的功能是把程序中的邏輯運(yùn)算,、算數(shù)運(yùn)算、通訊功能等分擔(dān)實(shí)現(xiàn),，也就是協(xié)作處理,。

安全PLC內(nèi)部CPU數(shù)量至少兩個(gè)或者多個(gè)，兩個(gè)CPU的功能是：分別對(duì)同一個(gè)程序各執(zhí)行一次，然后把記過(guò)放在一起比較,，如果結(jié)果一致,，就會(huì)進(jìn)行輸出，如果不一致,，則選擇安全的結(jié)果輸出（通常意義上的不輸出或者停機(jī)）

因此只有具備冗余設(shè)計(jì)的CPU才能稱(chēng)之為安全PLC,。除此之外，安全PLC中的CPU的檢測(cè)具有時(shí)鐘檢測(cè),、監(jiān)視時(shí)鐘,、序列檢查、存儲(chǔ)器檢查,。

時(shí)鐘測(cè)量:在處理器電路中,，有兩個(gè)不同的振蕩器交叉檢查它們的行為，每個(gè)處理器使用一個(gè)時(shí)鐘檢查另外一個(gè)是否運(yùn)行,。如果在一個(gè)確定的周期里,，檢測(cè)到對(duì)方?jīng)]有運(yùn)行，CPU就會(huì)進(jìn)入安全狀態(tài),。固件每秒鐘會(huì)檢查兩個(gè)振蕩器的精度,。

監(jiān)視時(shí)鐘：一個(gè)硬件和一個(gè)固件的監(jiān)視時(shí)鐘檢查PLC的活動(dòng)和執(zhí)行用戶(hù)邏輯的執(zhí)行時(shí)間。這和常規(guī)的PLC系統(tǒng)是相同的,。

序列檢查：序列檢查監(jiān)視CPU操作系統(tǒng)不同部分的執(zhí)行,。

存儲(chǔ)器檢查：所有靜態(tài)存儲(chǔ)器區(qū)，包括Flash存儲(chǔ)器和RAM,，使用循環(huán)冗余碼（CRC）進(jìn)行檢測(cè),，并且雙碼執(zhí)行。動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器區(qū)由雙碼執(zhí)行保護(hù),，周期性進(jìn)行檢測(cè),。在冷啟動(dòng)時(shí)，這些檢測(cè)重新進(jìn)行初始化,。

從上面的分析可以看出,，安全PLC的診斷和檢測(cè)比常規(guī)的PLC的檢測(cè)要多很多，所以相對(duì)來(lái)說(shuō),，硬件和軟件的設(shè)計(jì)更復(fù)雜,。當(dāng)然,，檢測(cè)和診斷的范圍也更廣范,，更細(xì)致。

相異

安全PLC通常都有兩個(gè)處理器,，通常處理器是由兩個(gè)不同廠(chǎng)家進(jìn)行的提供,，比如一個(gè)摩托羅拉，一個(gè)因特爾，同時(shí)進(jìn)行解碼和執(zhí)行,。這種差異性提供了失效檢測(cè)的下列優(yōu)點(diǎn)：

兩個(gè)可執(zhí)行碼獨(dú)自生成,，編譯的差異性使得在代碼生成時(shí)，容易檢測(cè)系統(tǒng)失效,。
兩個(gè)生成碼由不同的處理器執(zhí)行,，因此，CPU能夠在代碼執(zhí)行時(shí),，檢測(cè)出系統(tǒng)失效和PLC的隨機(jī)失效,。
兩個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)器區(qū)用于兩個(gè)處理器，因此,，CPU能夠檢測(cè)出RAM的隨機(jī)失效,，而這在每個(gè)掃描周期的全部RAM檢查時(shí)測(cè)不出來(lái)。

自檢測(cè)

安全PLC的自檢測(cè)體現(xiàn)在方方面面,，包含CPU處理的自檢測(cè),，電源監(jiān)視的自檢測(cè)，安全輸入輸出點(diǎn)的電路板狀況自檢測(cè),。在此我們介紹一下安全輸入輸出的設(shè)計(jì)是如何體現(xiàn)了自檢測(cè)這一安全理念設(shè)計(jì),。

（1）安全數(shù)字輸入

黃色部分是安全輸入點(diǎn)所具備的*電路設(shè)計(jì)，普通輸入點(diǎn)是沒(méi)有的,。

內(nèi)部診斷：每個(gè)輸入通道使用一個(gè)公共輸入電路和2個(gè)獨(dú)立獲取鏈路,，每個(gè)微處理器驅(qū)動(dòng)一個(gè)數(shù)字輸入串行器（DIS）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信息的采樣。另外,，微處理器還驅(qū)動(dòng)一個(gè)數(shù)字輸入還原器（DID）,，再驅(qū)動(dòng)診斷功能塊進(jìn)行診斷，實(shí)現(xiàn)還原數(shù)據(jù)與輸入數(shù)據(jù)的同步比較,。

輸入通道錯(cuò)誤檢測(cè)：數(shù)字量輸入監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電源,，利用外部接線(xiàn)來(lái)進(jìn)行漏電流的檢測(cè)，最小的漏電流是1mA,，如果沒(méi)有漏電流,，就代表外部電路出現(xiàn)開(kāi)路故障，在干接點(diǎn)的情況下,，在接點(diǎn)兩端并聯(lián)一個(gè)10k歐的上拉電阻,，用于外部線(xiàn)路的斷線(xiàn)檢測(cè)。每個(gè)輸入電路都配置了開(kāi)關(guān),，周期地強(qiáng)制為1或0,，用于檢測(cè)電路是否健康。每個(gè)輸入電路獨(dú)立進(jìn)行檢測(cè),，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就對(duì)診斷位置1,，聲明通道處于非健康狀態(tài),。

（2）安全數(shù)字輸出

黃色部分是安全輸入點(diǎn)所具備的*電路設(shè)計(jì)，普通輸入點(diǎn)是沒(méi)有的,。

內(nèi)部診斷：為了檢查開(kāi)關(guān)是否能夠斷開(kāi)與閉合,，要在輸出模塊（在模塊內(nèi)部電路，插入周期性的診斷循環(huán)）進(jìn)行一個(gè)脈沖測(cè)試,。

（3）診斷序列

更改開(kāi)關(guān)命令,，這個(gè)時(shí)間非常短，不會(huì)影響執(zhí)行器,，最大不超過(guò)1ms,；核實(shí)測(cè)試結(jié)果，并且恢復(fù)正確的開(kāi)關(guān)命令,。

電源監(jiān)視：每個(gè)輸出電路包括兩個(gè)串聯(lián)的開(kāi)關(guān),，有兩個(gè)處理器分別進(jìn)行控制。第一個(gè)微處理器使用數(shù)字量輸出還原器（DOD）驅(qū)動(dòng)它的開(kāi)關(guān),，而第二個(gè)微處理器則在還原器之后驅(qū)動(dòng)它的開(kāi)關(guān),。在每個(gè)周期里，兩個(gè)微處理器系統(tǒng)的中點(diǎn)電壓要與一個(gè)閥值進(jìn)行比較,，然后還要交換它們的如果,，評(píng)估中點(diǎn)的狀態(tài)，診斷開(kāi)關(guān)的狀態(tài),。如果在一個(gè)通道中檢查到出錯(cuò)的行為,，那么立即停機(jī)，并且設(shè)置診斷位,，通知CPU,，CPU中會(huì)有故障信息體現(xiàn)。

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