plc为何不能代替安全控制器呢（plc为何不能代替安全控制器使用）

概述

国内企业越来越重视设备的安全防护，但事故频发。为什么是这样？主要是由于人们对安全防护知识的认识存在诸多误区。例如，很多人认为稳定性高、性能强的PLC可以取代安全控制器的作用。其实，这是一个误区。往往进行了大量的投资，却依然无法换回真正的安全感。事实上，安全PLC具有独特的“冗余+比较”工作方式，全面细致的检测诊断，能够构建真正安全的控制回路。

安全PLC作为安全家族中最重要的组成部分，越来越受到人们的认可。然而，在使用过程中，很多用户仍然很困惑，为什么与过去使用的类似的PLC被称为安全PLC。安全PLC与普通PLC有什么区别？在这里跟大家分享一下。

众所周知，安全设计的概念必须记住三个词：冗余、相异、自检测。只有实现了以上三种安全理念设计的产品才可以认为是安全产品，而普通PLC产品则没有安全设计。那么我们就来看看安全PLC是如何通过设计来实现这三个理念的。

1 冗余

普通PLC内部有一个或多个CPU，但程序通常执行一个进程。多个CPU的作用是共享程序中的逻辑运算、算术运算、通信功能等，这就是协同处理。

安全PLC内部至少有两个或多个CPU。两个CPU的作用就是执行同一个程序一次，然后一起比较优缺点。如果结果一致，则输出。如果不一致，则选择安全结果输出（通常意义上的不输出或关机）

因此，只有具有冗余设计的CPU才能称为安全PLC。另外，安全PLC中CPU的检测包括时钟检测、监视时钟、顺序检查、存储器检查。

时钟测量：在处理器电路中，有两个不同的振荡器来交叉检查它们的行为，每个处理器使用一个时钟来检查另一个时钟是否正在运行。如果检测到对方在一定时间内没有运行，CPU就会进入安全状态。固件每秒检查两个振荡器的精度。

看门狗时钟：硬件和固件看门狗时钟检查PLC 的活动和用户逻辑的执行时间。这与传统的PLC 系统相同。

顺序检查：顺序检查监视CPU操作系统不同部分的执行情况。

内存检查：所有静态内存区域，包括闪存和RAM，均使用循环冗余码(CRC) 和双代码执行进行检查。动态内存区域受到双重代码执行的保护，并定期检查。冷启动时，这些测试将重新初始化。

从上面的分析可以看出，安全PLC的诊断和检测工作比常规PLC要多得多，因此软硬件的设计也相对复杂一些。当然，检测和诊断的范围也更广、更详细。

2个不同的

安全PLC通常有两个处理器。通常，处理器由两个不同的制造商提供，例如摩托罗拉和英特尔，它们同时进行解码和执行。这种多样性为故障检测提供了以下优势：

两个可执行代码是独立生成的，编译的差异使得代码生成时很容易检测到系统故障。

两个生成的代码由不同的处理器执行。因此，CPU在执行代码时可以检测到系统故障和PLC的随机故障。

两个处理器都使用两个独立的内存区域，因此CPU 能够检测到RAM 的随机故障，而这些故障在每个扫描周期的完整RAM 检查期间是无法检测到的。

3 自检

安全PLC的自检体现在各个方面，包括CPU处理自检、电源监控自检、安全输入输出点电路板状态自检等。这里介绍安全输入输出的设计如何体现自我检测的安全理念设计。

(1) 安全数字输入

黄色部分是安全输入点独特的电路设计，这是普通输入点所不具备的。

内部诊断：每个输入通道使用一个公共输入电路和2个独立的采集链路。每个微处理器驱动数字输入串行器(DIS) 对输入信息进行采样。此外，微处理器还驱动数字输入恢复器（DID），然后驱动诊断功能块进行诊断，实现恢复数据与输入数据的同步比较。

输入通道错误检测：数字输入监控现场侧电源并使用外部接线来检测泄漏电流。最小漏电流为1mA。如果无漏电流，则说明外电路存在开路故障。如果是干接点，则在接点两端并联一个10k欧的上拉电阻，用于外部电路的断线检测。每个输入电路都配置有一个开关，该开关周期性地强制为1 或0，以检测电路是否正常。每个输入电路都经过独立测试。如果发现问题，诊断位将设置为1，以声明通道处于不健康状态。

(2)安全数字输出

黄色部分是安全输入点独特的电路设计，这是普通输入点所不具备的。

内部诊断：为了检查开关是否可以打开和关闭，对输出模块进行脉冲测试（在模块的内部电路中，插入周期性的诊断周期）。

(3) 诊断顺序

更改开关命令。这个时间很短，不会影响执行器，不超过1ms。验证测试结果并恢复正确的切换命令。

电源监控：每个输出电路包括两个串联的开关，分别由两个处理器控制。第一个微处理器使用数字输出减速器(DOD) 驱动其开关，而第二个微处理器在减速器之后驱动其开关。在每个周期中，将两个微处理器系统的中点电压与阈值进行比较，然后交换它们的结果，评估中点的状态，并诊断开关的状态。如果在某个通道中检测到错误行为，则会立即停止并设置诊断位以通知CPU，并将故障信息反映在CPU中。

综上所述，希望您通过以上的介绍，能够更好地了解安全PLC与普通PLC的区别，也了解安全产品设计的三个重要概念。以后在使用安全相关产品的时候，可以结合今天分享的内容来了解一下这些安全产品。通过其设计，它们与标准控制产品不同。

审稿人：李茜