[發明專利]一種工業安全PLC控制器的安全控制方法

有效

• 申請號: 202010601459.2
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111580454B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 程廣河;孫瑞瑞;郝鳳琦;孟慶龍;張讓勇;郝慧娟;杜志偉
• 申請（專利權）人: 山東省計算中心（國家超級計算濟南中心）
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05;G05B9/03
• 代理公司: 濟南竹森知識產權代理事務所(普通合伙) 37270
• 代理人: 呂利敏

1.一種工業安全PLC控制器的安全控制方法，其特征在于，所述安全控制方法包括：

利用雙通道安全PLC的同步機制保證冗余系統的同步運行；

利用雙通道安全PLC的數據表決方法保證運行數據安全；

還包括步驟：

1-1）工業安全PLC控制器在完成輸入采集以后進行邏輯運算；

1-2）工業安全PLC控制器與用戶編程軟件進行通信，用以完成編譯系統生成的硬件資源配置、PLC程序對應的二進制中間代碼的傳輸讀取；

1-3）工業安全PLC控制器通過PLC硬件終端時鐘系統產生掃描周期，用于進行任務調度，實現PLC基于不斷進行循環掃描的運行方式；

1-4）工業安全PLC控制器對外部被控設備運行數據及工作狀態進行實時監控：在外部被控設備發生故障時，進行故障報警提示或者控制外部被控設備停機；

利用雙通道安全PLC的同步機制保證冗余系統的同步運行的方法為：

工業安全PLC控制器完成上電初始化和系統安全檢測以后，雙CPU主控制模塊進行同步建立，通過主從競爭的方式確定一個主CPU控制單元，另一個是從CPU控制單元，通過同步機制主從CPU控制單元保持系統同步運行：

3-1）工業安全PLC控制器開啟第一個掃描周期，主從CPU控制單元將分別通過模塊間的兩條CAN總線同時向安全輸入模塊的兩個輸入采集單元發出信號采集命令；

3-2）安全輸入模塊將掃描本地的輸入數據，也就是讀取和外部輸入端子相連接的管腳的電平狀態，最后將掃描到的本地數據打包并通過CAN總線，發送給雙CPU主控模塊；

3-3）主從CPU控制單元將數據存在各自輸入采集映像區中，并通過表決機制進行數據表決，表決成功以后進行PLC程序解析和邏輯運算，并將計算存儲在各自輸出執行映像區中：

輸出執行數據表決一致以后，主CPU控制單元將該數據做為安全輸出數據通過CAN總線傳遞給安全輸入模塊自身通道的輸出執行單元，從CPU控制單元不享有系統輸出控制權，不執行輸出傳遞操作；

3-4）安全輸出模塊中和主CPU控制單元相連接的輸出執行單元會掃描接收到的安全輸出數據，根據掃描結果使能相應輸出端口的繼電器，完成對外部被控設備控制，同時通過輸出反饋通道將執行結果進行反饋，進行“輸出數據確認”；

3-5）至此一個完整的掃描周期結束，等待掃描周期時間一到，將按照上述步驟3-1）-3-4）重新開啟下一個掃描周期。

2.根據權利要求1所述的一種工業安全PLC控制器的安全控制方法，其特征在于，所述工業安全PLC控制器的安全控制方法是通過加載到安全PLC控制器的硬件終端中實現的，所述安全控制方法對底層安全監控：用戶編程軟件將編譯好的二進制中間代碼通過串口下載的方式下載到安全PLC硬件終端中，工業安全PLC控制器在重新上電以后，安全控制方法運行，所述安全輸入模塊、雙CPU主控模塊和安全輸出模塊進行上電初始化工作：

2-1）將所有的時間寄存器復位，關閉中斷向量，判斷FLASH主程序區，擦除備用區，重新將中斷向量表進行映射，使能外部時鐘；

2-2）進行配置信息的初始化，從FLASH用戶程序區中，讀取硬件資源配置信息，并進行解析，并將用戶程序指針指向用戶程序的首地址；

2-3)使能GPIO，進行I/O端口初始化，配置管腳寄存器PINSEL和PINMODE，設置I/O管腳方向；

2-4）從FLASH硬件資源配置信息中讀取功能模板型號并進行初始化工作，功能模板通過響應管腳讀取自身母板地址和槽地址；其中，所述功能模板包括輸入采集單元A、輸入采集單元B、CPU控制單元A、CPU控制單元B、輸出采集單元A和輸出采集單元B；

2-5）初始化看門狗定時器，設置看門狗定時器的時鐘頻率；

2-6）使能CAN控制器，初始化CAN中斷，進行CAN模式選擇，初始化接收環形緩沖區；

2-7）進行定時器初始化，進行通信接口初始化，配置UART串口，設置串口的波特率為19200bps，通過相關寄存器配置串口的數據位、停止位、奇偶校驗位并進行串口中斷配置，初始化RS-485、RS-232通信接口。

3.根據權利要求2所述的一種工業安全PLC控制器的安全控制方法，其特征在于，在所述進行上電初始化工作中或者完成后，所述工業安全PLC控制器進行系統安全檢測。