用于 SIL3 應(yīng)用工業(yè) PLC 解決方案的評(píng)估套件STEVAL-SILKT01

一：產(chǎn)品介紹

STEVAL-SILKT01 是一款評(píng)估套件，旨在實(shí)現(xiàn)面向硬件架構(gòu)的 PLC 解決方案，以獲得安全完整性等級(jí) SIL3。該套件由基于 STM32H743ZG 的主 STEVAL-SILKTA01 板和兩個(gè)基于 STM32G431RB 的 STEVAL-SILKTB01 子板組成。雙微控制器架構(gòu)是將系統(tǒng)提升到 SIL3 級(jí)別（參見 IEC 61508）的主要特性之一。除此之外，硬件架構(gòu)還有其他方面，包括數(shù)字輸入/輸出管理、診斷功能、電源管理模塊、隔離以及輸入和輸出冗余?；?STISO621 的嵌入式隔離柵可用于 STEVAL-SILKTA01 和 STEVAL-SILKTB01，以確保電壓穩(wěn)健性高達(dá) 6 kV 的電流隔離，并且有必要保護(hù)用戶界面（MCU 層）免受電路板危險(xiǎn)部分的影響，例如數(shù)字輸入/輸出部分。因此，在 STM32G431RB 和 STM32H743ZG 微控制器之間開發(fā)了一個(gè)隔離的通信層。

這種電流隔離涉及的信號(hào)是：

1.STM32H743ZG 和 STM32G431RB 之間的串行通信。

2.數(shù)字輸入由單通道輸入 CLT03-1SC3 生成的脈沖波形。

3.數(shù)字輸出來(lái)自 STEVAL-SILKTA01 和 STEVAL-SILKTB01 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

1. 使用智能電源開關(guān) （IPS） 輸出設(shè)備中的嵌入式診斷功能和輸出路徑上的反饋電路，提供過載和過熱診斷警告。

由于三個(gè)通信通道的可用性，整個(gè)套件可以與主機(jī)連接，使用不同的技術(shù)、串行差分和以太網(wǎng)實(shí)時(shí) STEVAL-SILKTA01，并使系統(tǒng)能夠支持以太網(wǎng)/IP、Modbus 和 CANopen 協(xié)議棧。硬件由兼容 STM32Cube 框架的固件包 STSW-SILKT01 支持。

 

STEVAL-SILKT01 評(píng)估套件由一個(gè)主板 STEVAL-SILKTA01 和兩個(gè)STEVALSILKTB01驅(qū)動(dòng)板組成，該評(píng)估套件可以更輕松地開發(fā)工業(yè) PLC 系統(tǒng)，目標(biāo)是獲得安全完整性等級(jí) SIL3。硬件架構(gòu)提供 DC > 90% 的診斷覆蓋率，STEVAL-SILKTB01 上的數(shù)字 I/O 級(jí)，能夠檢測(cè)來(lái)自提供 0-24 V 信號(hào)的工業(yè)傳感器或緊急按鈕或來(lái)自提供 4-20 mA 傳感器的模擬傳感器的輸入信號(hào)，并啟動(dòng)管理安全扭矩關(guān)閉安全功能的系統(tǒng)。STEVAL-SILKTA01 設(shè)計(jì)為由 24 至 36 V 的電源電壓供電，最大過壓穩(wěn)健性為 60 V。降壓配置的專用 DC-DC 開關(guān)轉(zhuǎn)換器可產(chǎn)生所需的低電壓參考，用于：與 STEVAL-SILKTB01 和 STEVAL-SILKTA01 驅(qū)動(dòng)板進(jìn)行數(shù)據(jù)通信;數(shù)字 I/O 信號(hào);收發(fā)器 RS485 和 CAN，用于 Ethernet/IP 協(xié)議棧的外部存儲(chǔ)器。電源管理架構(gòu)的定義考慮了應(yīng)用和模塊功能中所需的電壓基準(zhǔn)。在 STEVAL-SILKTA01 中可以識(shí)別兩個(gè)主要塊，第一個(gè)塊由與安全無(wú)關(guān)的通信表示，第二個(gè)塊由數(shù)據(jù)處理和隔離表示。相對(duì)于 STEVAL-SILKTB01，所有硬件模塊（如數(shù)據(jù)處理、隔離和數(shù)字輸入/輸出）都與安全相關(guān)。數(shù)據(jù)處理單元圍繞 STM32 微控制器構(gòu)建：STM32H743ZG用于 STEVAL-SILKTA01，用于管理通信和部分功能安全功能，STM32G431RB用于管理功能安全功能和 SPI 通信?？捎玫耐ㄐ磐ǖ朗侵С?Modbus 協(xié)議的 RS485、支持 CANopen 協(xié)議的 CAN 和支持 Ethernet/IP 協(xié)議的以太網(wǎng)實(shí)時(shí)，所有這些都在 STEVAL- SILKTA01板。

二：產(chǎn)品框圖概覽

STEVAL-SILKTB01 驅(qū)動(dòng)板中不同部分的位置

1.電源管理 2.數(shù)據(jù)處理 3.隔離 4.數(shù)值輸入 5.擴(kuò)展連接器

三：產(chǎn)品主要特性

1. 設(shè)計(jì)符合 IEC61508-2、EN 62061、EN ISO 13849-1、EN ISO 13849-2 的 SIL3/PLe 認(rèn)證。
2. 基于 STM32H743ZG 和 STM32G431RB 的雙核架構(gòu)。
3. 雙數(shù)字輸出 IPS1025H、IPS4260L。
4. 雙數(shù)字輸入 CLT03-1SC3。
5. 全面診斷覆蓋率 >90%。
6. 用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娏鞲綦x，以及使用 STISO621 的數(shù)字 I/O 信號(hào)。
7. 實(shí)時(shí)通信，支持用于 Ethernet/IP 的以太網(wǎng)技術(shù)，以及用于 RS485 和 CAN 的差分串行通信。
8. 過載和過熱保護(hù)，集成在設(shè)備級(jí)的板上。