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在發(fā)展中求生存,不斷完善,以良好信譽(yù)和科學(xué)的管理促進(jìn)企業(yè)迅速發(fā)展國內(nèi)的企業(yè)越來越重視設(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于安全防護(hù)知識上存在的諸多誤區(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具有的“冗余+比較"的工作方式,全面細(xì)致的檢測與診斷,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)越來越多的被人們所認(rèn)知,但是在使用的過程中,仍然有很多使用者困惑,為什么一套和以往使用類似的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???
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。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)。那接下來我們就看看安全PLC是如何通過設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)這三個(gè)理念的。
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:分別對同一個(gè)程序各執(zhí)行一次,然后把記過放在一起比較,如果結(jié)果一致,就會進(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))
除此之外,安全PLC中的CPU的檢測具有時(shí)鐘檢測、監(jiān)視時(shí)鐘、序列檢查、存儲器檢查。
時(shí)鐘測量: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,檢測到對方?jīng)]有運(yùn)行,CPU就會進(jìn)入安全狀態(tài)。固件每秒鐘會檢查兩個(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。
存儲器檢查:所有靜態(tài)存儲器區(qū),包括Flash存儲器和RAM,使用循環(huán)冗余碼(CRC)進(jìn)行檢測,并且雙碼執(zhí)行。動態(tài)存儲器區(qū)由雙碼執(zhí)行保護(hù),周期性進(jìn)行檢測。在冷啟動時(shí),這些檢測重新進(jìn)行初始化。
從上面的分析可以看出,安全PLC的診斷和檢測比常規(guī)的PLC的檢測要多很多,所以相對來說,硬件和軟件的設(shè)計(jì)更復(fù)雜。當(dāng)然,檢測和診斷的范圍也更廣泛,更細(xì)致。
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),檢測出系統(tǒng)失效和PLC的隨機(jī)失效。
兩個(gè)獨(dú)立的存儲器區(qū)用于兩個(gè)處理器,因此,CPU能夠檢測出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)測不出來。
安全PLC的自檢測體現(xiàn)在方方面面,包含CPU處理的自檢測,電源監(jiān)視的自檢測,安全輸入輸出點(diǎn)的電路板狀況自檢測。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)了自檢測這一安全理念設(shè)計(jì)。
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)動一個(gè)數(shù)字輸入串行器(DIS)來實(shí)現(xiàn)對輸入信息的采樣。另外,微處理器還驅(qū)動一個(gè)數(shù)字輸入還原器(DID),再驅(qū)動診斷功能塊進(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:數(shù)字量輸入監(jiān)視現(xiàn)場側(cè)電源,利用外部接線來進(jìn)行漏電流的檢測,最小的漏電流是1mA,如果沒有漏電流,就代表外部電路出現(xiàn)開路故障,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,用于外部線路的斷線檢測。每個(gè)輸入電路都配置了開關(guān),周期的強(qiáng)制為1或0,用于檢測電路是否健康。每個(gè)輸入電路獨(dú)立進(jìn)行檢測,如果發(fā)現(xiàn)問題就對診斷位置1,聲明通道處于非健康狀態(tài)。
診斷序列
更改開關(guān)命令,這個(gè)時(shí)間非常短,不會影響執(zhí)行器,最大不超過1ms;核實(shí)測試結(jié)果,并且恢復(fù)正確的開關(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)動它的開關(guān),而第二個(gè)微處理器則在還原器之后驅(qū)動它的開關(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結(jié)果,評估中點(diǎn)的狀態(tài),診斷開關(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中會有故障信息體現(xiàn)。
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