Resumen: El uso de un CAD y un supervisor de microprocesador, el sistema de seguridad se puede mejorar en los controladores industriales, controladores lógicos programables (PLC) y sistemas de adquisición de datos. La salida analógica se ajusta a cero escala (o pines programables de gama media), cuando un fallo del microprocesador, el fracaso optoacoplador, o la condición de mínima tensión se produce. Una sencilla aplicación se muestra en la forma de aplicar esta función.
Introducción
La necesidad de los estados de seguridad en las aplicaciones industriales es muy importante cuando el nivel del sistema se producen fallos. Una rica en características de precisión de señal digital a analógico ( DAC ) y el microprocesador (microprocesador) de supervisión de circuito con temporizador de vigilancia se puede utilizar para asegurar que el incumplimiento de las salidas analógicas a un nivel conocido de categoría media o cero de la escala.
Circuito de funcionamiento
Comunes de salida analógica de señales de control utilizados en los controladores industriales, controladores lógicos programables (PLC) y sistemas de adquisición de datos ( DAS ) son de tensión , tales como salidas de 0 a 5 V, 0 a 10V, ± 5V, ± 10V y 4-20mA bucle de corriente. Para garantizar la integridad de la seguridad, la señal de control analógico de salida debe a un defecto de gama media conocida o cero escala estado seguro en respuesta a un fallo microprocesador o sistema. Para mayor seguridad, módulos de salida analógica a menudo emplean optoacopladores para proporcionar aislamiento galvánico entre el microprocesador y las señales analógicas de salida. Requisitos para la seguridad de la salida analógica y la fiabilidad son satisfechas por los Figura 1 circuito. Cuando un fallo de microprocesador, el fracaso optoacoplador, o condición de subtensión en el circuito de control (U3, el MAX6303 ) establece el DAC de 12 bits (U2, el MAX5120 ) salida analógica a mitad de la escala, que a su vez conjuntos V OUT de 0V segura Salida de estado. Este circuito también mejora el tiempo medio entre fallos (MTBF), reduciendo el número de E / S de pines en el microprocesador y la eliminación de un optoacoplador.
Figura 1. Cuando se produce un fallo en la tensión de alimentación, optoacopladores, o la operación microprocesador, este DAC (U2) y supervisor de microprocesador (U3), así como generar un programado por el usuario, caja de seguridad de estado de salida por defecto (V OUT ).
Tres características del CAD habilitar el circuito para cumplir las funciones críticas de seguridad: una entrada reposición asincrónica (activa baja CLR), un usuario puede seleccionar reset-valor de entrada (RSTVAL), y una salida programable por el usuario (UPO). Estas características incorporadas también eliminar la necesidad de un acoplador óptico, reducir el número de pines I / O en el microprocesador, y eliminar la circuitería externa discreta. El supervisor de microprocesador incluye un umbral de resistencia de rearme programable de entrada, un temporizador de vigilancia programable por el condensador, y un período de tiempo de espera cero. Así es como funciona el circuito. Como rango de códigos del CAD a partir de 000hex FFFhex, la tensión de salida analógica (V OUT ) varía entre-10V y +10 V. El amplificador operacional U1A ( MAX9944 ) se compensa con 10 ppm interior de la DAC / ° C de precisión de referencia de banda prohibida, y la salida del amplificador operacional U1B ( MAX9944) está configurado como un tampón con una ganancia de 4. tensión de salida para el circuito se calcula como:
V OUT = V REF × (G × NB/4096 - 1) × (R F / R EN + 1)
(Ec. 1)
Cuando NB es el valor numérico del código binario del DAC; V REF es el voltaje de referencia interna, G es la ganancia de U1A; y R F / R EN es la ganancia de resistencia-U1B de relación. supervisor de microprocesador U3 vigila la tensión de alimentación aislada (V ISO ) a través de su V CC alfiler. También supervisa la actividad del microprocesador en el IDM con el pasador de la UPO y genera una orden de salida de reposición a través activo bajo RESET. Un resistor-divisor de RESET en el U3 (pin 1) determina el umbral de tensión de reset-nivel (V TH ). Del mismo modo, el tiempo de espera de reinicio (t RP ) y tiempo de espera vigilante (t WD ) se determinan por los valores de condensadores en el SRT y SWT . Conectar WDS a V CC para entrar en el modo ampliado, alargamiento t WD por un factor de 500. Los siguientes ecuaciones calcular los valores necesarios en el circuito:
V RST = V TH (R1 + R2) / R2
(Ec. 2)
Donde V TH = 1.22 y V RST es la tensión de restablecimiento de umbral ajustable:
C SRT = t RP / 2,67
(Ec. 3)
Donde C SRT está en pF y t RP está en s; C SWT está en pF y t WD está en microsiemens. Por lo tanto:
C SWT = t WD / (500 × 2,67)
(Ec. 4)
Si V CC falla o si el microprocesador no puede cambiar a través de WDI UPO, a continuación, U3 afirma la salida RESET activa a nivel bajo el cual se restablece de U2 a través de su entrada CLR. Esta acción restablece la salida de U2 a la condición establecida por RSTVAL (de categoría media, en este caso, lo que produce en el V 0V OUT ). En funcionamiento normal, el microprocesador debe actualizar U2 en intervalos de menos que el período de vigilancia de tiempo de espera programado (t WD ). De esta manera, la salida de la UPO rutinaria cambia WDI, lo que significa que la UPO "patea al perro" en el IDM. Tenga en cuenta que después del período de tiempo de espera de reposición (t RP ), activo-bajas emisiones RESET CLR, pero la salida del DAC se mantiene en categoría media hasta que se actualizan.El cambio entre el U3 de RESET en terminales GND y permite al usuario ordenar una emergencia de apagado . Otros dispositivos a tener en cuenta para la función de vigilancia es el MAX6316 serie y el MAX6369 serie, los cuales ofrecen tiempos de espera fijados y están disponibles en paquetes SOT23. Además, los modos unipolares y bipolares del CAD permitirá producir todos los comunes de salida analógica de las señales de control.
Conclusión
Mejoras en la integridad de la seguridad se puede realizar con las características especiales de un DAC de precisión y el supervisor de temporizador de microprocesador. En conjunto, estos dispositivos pueden ofrecer condiciones seguras de operación del estado de las salidas analógicas se utilizan en muchas aplicaciones industriales-controlador.
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