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安全型可编程逻辑控制器(PLC)是为特殊用途的机器设备而设计的,用于关键型控制和安全型应用。这些控制器通常是安全仪表系统(SIS)的一部分,用在检测具有潜在危险的流程工业环境中。一旦检测出危险,SIS的应用程序能自动作用,把流程切换到安全状态。谈到这里,用户可能会有一系列的问题:常规PLC已经成功地使用了这么多年了,与安全PLC相比有什么不同?为什么在关键型控制和安全型应用中,不能使用常规的PLC?
一、综述
一台安全PLC采用了特殊的设计,能够实现两个重要目标:
1.系统不会失效(采用冗余的工作方式),即使元件的失效不可避免;
2.失效是在可预测的范围内,一旦失效,系统将进入安全模式。
在设计安全PLC时,要考虑到很多因素,需要很多的特殊设计。比如:一台安全PLC更强调内部诊断,结合硬件和软件,可以让设备随时检测自身工作状态的不适;一台安全PLC具有的软件,要使用一系列的特殊技术,能确保软件的可靠性;一台安全PLC具有冗余功能,即使一部分失效,也能够维持系统运行;一台安全PLC还具有外加的安全机制,不允许通过数字通信接口随便读写内部的数据。
内部诊断:每个输入通道使用一个公共输入电路和2个独立获取链路,每个微处理器驱动一个数字输入串行器(DIS)来实现对输入信息的采样。另外,微处理器还驱动一个数字输入还原器(DID),再驱动诊断功能块进行诊断,实现还原数据与输入数据的同步比较。
输入通道错误检测:数字量输入监视现场侧电源,利用外部接线来进行漏电流的检测,最小的漏电流是1mA,如果没有漏电流,就代表外部电路出现开路故障,在干接点的情况下,在接点两端并联一个10kW的上拉电阻,用于外部线路的断线检测。每个输入电路都配置了开关,周期地强制为1或0,用于检测电路是否健康。每个输入电路独立进行检测,如果发现问题就对诊断位置1,声明通道处于非健康状态。
2.7 安全PLC的安全数字量输出模块
内部诊断:为了检查开关是否能够断开与闭合,要在输出模块(在模块内部电路,插入周期性的诊断循环)进行一个脉冲测试。
诊断序列包括:
·更改开关命令,这个时间非常短,不会影响执行器,最大不超过1ms;
·核实测试结果,并且
·恢复正确的开关命令。
电源监视:每个输出电路包括两个串联的开关,有两个处理器分别进行控制。 第一个微处理器使用数字量输出还原器(DOD)驱动它的开关,而第二个微处理器则在还原器之后驱动它的开关。在每个周期里,两个微处理器系统的中点电压要与一个阀值进行比较,然后还要交换它们的如果,评估中点的状态,诊断开关的状态。如果在一个通道中检查到出错的行为,那么立即停机,并且设置诊断位,通知CPU。
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