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上海斌勤電氣技術(shù)有限公司

二、舉例

下面試通過施耐德電氣公司的一款安全 PLC，來更具體地說明安全PLC與常規(guī)PLC的區(qū)別。

2.1 安全PLC與常規(guī)PLC的CPU的差別

常規(guī)PLC內(nèi)部CPU 的數(shù)量有一個(gè)或多個(gè)，它或它們的作用是：執(zhí)行用戶的程序、進(jìn)行I/O的掃描和系統(tǒng)的診斷。但用戶的程序通常就進(jìn)行一次處理，多個(gè)CPU的功能是把程序中的 邏輯運(yùn)算、算數(shù)運(yùn)算、通信功能等分擔(dān)實(shí)現(xiàn)，也就是協(xié)作處理。

而安全PLC的CPU至少有兩個(gè)或多個(gè)，兩個(gè)CPU的功能是：分別對(duì)同一個(gè)用戶 程序各自執(zhí)行一次，然后再把兩個(gè)結(jié)果放在一起進(jìn)行比較，如果比較的結(jié)果是一致的，就輸出這個(gè)結(jié)果，如果是不一致的，選擇安全的結(jié)果輸出。由此看出，這才是 安全PLC與常規(guī)PLCzui大的不同：冗余+比較。

2.2 安全PLC內(nèi)部CPU的結(jié)構(gòu)

安全PLC包含2個(gè)處理器，每個(gè)處理器 在自己的存儲(chǔ)器區(qū)中，執(zhí)行它們自己的安全邏輯，然后在每個(gè)周期的結(jié)尾和對(duì)方的結(jié)果進(jìn)行比較，每個(gè)處理器有它自己獨(dú)立的停機(jī)通道，如果檢測(cè)到結(jié)果的不同或有 失效成分，它能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)停機(jī)，切到安全狀態(tài)。這種雙處理結(jié)構(gòu)被稱為內(nèi)部的二選一結(jié)構(gòu)。

安全PLC通常都有兩個(gè)處理器，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*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。

這里我們接著引出安全PLC與常規(guī)PLC*二個(gè)zui大的不同：隨時(shí)+步步進(jìn)行診斷和檢測(cè)。這種檢測(cè)有的是通 過自身信息進(jìn)行的，稱為自檢;還有的通過對(duì)方的信息進(jìn)行檢測(cè)，稱為互檢。后面我們還會(huì)提到更多的檢測(cè)。

2. 3 安全PLC CPU中的檢測(cè)

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 說，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。

2.4 安全PLC I/O診斷概述

上面我們對(duì)安全 PLC的CPU的情況進(jìn)行了一個(gè)簡單的分析，下面我們?cè)賮砜纯窗踩斎?輸出模塊的情況。

所有安全I(xiàn)/O模塊都要執(zhí)行以下兩個(gè)診斷功能：

?更多的系統(tǒng)層面的診斷，包括了：RAM測(cè)試、ROM測(cè)試、以及

?根據(jù)模塊的類型不同，現(xiàn)場(chǎng)層面的診斷，

下面的表格列出了 安全I(xiàn)/O模塊的現(xiàn)場(chǎng)診斷情況：

還有，安全PLC要對(duì)安全CPU和安全I(xiàn)/O之間的通信進(jìn)行診斷，比如使用CRC校驗(yàn)。因此，不僅 要檢查接收的數(shù)據(jù)是否等于發(fā)送的數(shù)據(jù)，而且要檢查數(shù)據(jù)變化。為了解決擾動(dòng)問題，比如EMC的影響，它可能瞬間破壞你的數(shù)據(jù)，所以你需要對(duì)每個(gè)模塊，配置一 個(gè)很大的連續(xù)CRC錯(cuò)誤診斷。

上電時(shí)診斷：在上電時(shí)，I/O模塊執(zhí)行擴(kuò)展的自檢程序，如果測(cè)試出現(xiàn)錯(cuò)誤，模塊被認(rèn)為不健康，輸入輸出全部置 為0。

運(yùn)行時(shí)的診斷：在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，I/O模塊執(zhí)行自檢程序，輸入模塊檢驗(yàn)是否能夠從傳感器讀取整個(gè)范圍的數(shù)據(jù)，輸出模塊對(duì)它們的開關(guān)執(zhí)行 脈沖測(cè)試，周期小于1ms，在數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出模塊，上電自檢失效和模塊沒有接到外部的24V電源時(shí)，模塊不工作。

過壓診斷：因?yàn)殡?子元件，從理論上說，電源電壓**過了zui大值時(shí)，它們不應(yīng)該工作，所以I/O模塊必須對(duì)來自背板的電源電壓進(jìn)行監(jiān)視。

下表描述了對(duì)電源電壓的 監(jiān)視：

When the lawyer went to the company to negotiate mediation, Dai Cheng still reluctant to let go of the red rock. He bluntly, at the beginning he was really moved by the red rock of the father, but also the need for such a red rock. Although the 'agreement' is indeed a bit 'indenture' flavor, but Huang Hongyan living allowance, dining expenses, accommodation expenses add up, his salary in Zhengzhou city has been regarded as the high class. Faced with this dilemma, the lawyer Dai Zhicheng had to pull it to a back, l the unspeakable secrets of Huang yan. Dai Cheng listen, this just learned that Huang Hongyan bear the psychological pressure. A good man, but suffered such a strange experience, Dai can not help but sigh. Wearing a pat0n the shoulder of a lawyer, he never spoke again. He hid himself in the corner of the company, dialed the phone, and whispered, 'you should have told me that. You are like this, what can I say?. I agree to abolish the previous work agreement. However, I have a small request, you have to do the design0n the handle, and must pass the acceptance, OK?' Red rock promise, just feel a warm current in my heart.