功能安全高速故障安全计数器模块制造技术

一种故障安全计数器模块，包括控制器，该控制器包括处理器和存储器以及用于故障安全计数的电路。故障安全计数器模块还包括存储在存储器中的计算机可读安全评级支持代码，当处理器执行该代码时，使控制器提供国际标准等级的安全评级，例如安全完整性等级(SIL)3、类别(CAT)4、性能等级(PL)e。故障安全计数器模块还包括存储在存储器中的计算机可读“安全监视”功能代码，当由处理器执行时，该代码使控制器与用户界面一起工作以选择和配置“安全监视”功能。故障安全计数器模块是具有用于SIL 3、CAT 4、PL e应用的预期评级的功能安全额定设备，并且被设计成利用产生允许对特定电脉冲进行计数的波形的外部正交编码器传感器来计算位置和/或速度。位置和/或速度。位置和/或速度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功能安全高速故障安全计数器模块

技术介绍
1.

[0001]本专利技术的各方面总体涉及功能安全高速故障安全计数器模块，其被配置用于执行特定电脉冲的故障安全计数。
[0002]2.相关技术的描述
[0003]计数器可用于对数字进行向上计数或向下计数。计数器电路通常由级联或软件代码连接的多个触发器构成。计数器是数字电路中非常广泛使用的部件，并且被制造为单独的集成电路，并且还被合并为较大集成电路的一部分。
[0004]工程中的术语“故障安全”是指一种设计特征或实践，在发生特定类型的故障时，其固有的响应方式对其他设备、环境或人员不会造成任何伤害或造成最小的伤害。系统为“故障安全”，并不意味着故障是不可能的或不太可能的，而是系统的设计防止或减轻了系统故障的不安全后果。故障安全意味着设备在发生故障时不会危及生命或财产(参见国际标准IEC61508、EN 13849和IEC 62061)。
[0005]安全监视功能独立于任何外部依赖性(安全额定可编程逻辑控制器(PLC))。其他厂商通过在安全额定PLC的应用内执行冗余和/或多样的测量来解决该问题。因此，功能安全评级主要通过依赖于驻留在安全额定PLC中的附加能力而执行的库块来实现。
[0006]因此，需要一种更好的故障安全计数器模块，以简化控制程序中的实现并通过允许该模块识别外部应用中的违规来改善安全反应时间。

技术实现思路

[0007]简而言之，本专利技术的各方面涉及一种故障安全计数器模块，该故障安全计数器模块是具有用于安全完整性等级(SIL)3、类别(CAT)4、性能等级(PL)e应用的期望等级的功能安全额定设备。它被设计成利用外部编码器传感器来计算速度和/或位置，该外部编码器传感器产生允许对特定电脉冲进行计数的波形。该模块使用Sin/Cos4线差分电接口连线到外部正交编码器。这些电信号用于建立高速计数，其可用于指示位置和/或速度。该模块独立地实现SIL 3、CAT 4、PL e安全评级，而没有对在安全额定可编程逻辑控制器(PLC)内执行的应用程序的任何外部依赖性。此外，该模块可以执行模块内部的单独的安全监视功能。这些安全监视功能(它们由PC通过PLC配置)的操作也独立于任何外部依赖性(安全额定PLC)。故障安全计数器模块基于分布式I/O系统中的被配置的参数和外部移动操作来报告事件和状态。它提供了Sin/Cos编码器接口，它可以安全地计数高达200kHz的最大速度。利用模块及其更新的固件的上述特性，功能安全评级完全在故障安全计数器模块内实现，并且安全监视功能在故障安全计数器模块内部执行。不需要可编程逻辑控制器(PLC)依赖性来实现功能安全评级。
[0008]根据本专利技术的一个说明性实施例，故障安全计数器模块包括控制器，该控制器包括处理器和存储器以及用于故障安全计数的电路。故障安全计数器模块还包括存储在存储
器中的计算机可读安全评级支持代码，当处理器执行该代码时，该代码使控制器向诸如安全完整性等级(SIL)3、类别(CAT)4、性能等级(PL)e的国际标准等级提供安全评级。故障安全计数器模块还包括存储在存储器中的计算机可读“安全监视”功能代码，当由处理器执行时，该代码使控制器与用户界面(该用户界面由PC提供)一起工作，以选择和配置“安全监视”功能。故障安全计数器模块是具有针对SIL 3、CAT 4、PL e应用的预期评级的功能安全额定设备，并且被设计成利用生成允许对特定电脉冲进行计数的波形的外部正交编码器传感器来计算位置和/或速度。
[0009]根据本专利技术的一个说明性实施例，提供了一种用于故障安全计数的方法。该方法包括提供包括处理器和存储器的控制器的步骤。该方法还包括提供用于故障安全计数的电路的步骤。所述方法还包括提供存储在所述存储器中的计算机可读安全评级支持代码的步骤，所述计算机可读安全评级支持代码在由所述处理器执行时使所述控制器：提供安全评级至诸如安全完整性等级(SIL)3、类别(CAT)4、性能等级(PL)e的国际标准等级。所述方法还包括提供存储在所述存储器中的计算机可读“安全监视”功能代码的步骤，所述计算机可读“安全监视”功能代码在由所述处理器执行时使得所述控制器：与用户界面(用户界面由PC提供)一起工作以选择和配置“安全监视”功能。故障安全计数器模块是具有安全完整性等级(SIL)3、类别(CAT)4、性能等级(PL)e应用的预期评级的功能安全额定设备，并且被设计成利用生成允许对特定电脉冲进行计数的波形的外部正交编码器传感器来计算位置和/或速度。
附图说明
[0010]图1示出了根据本专利技术示例性实施例的耦合到外部正交编码器传感器的故障安全计数器模块的框图。
[0011]图2示出了根据本专利技术示例性实施例的耦合到外部正交编码器传感器的故障安全计数器模块的硬件图。
[0012]图3示出了根据本专利技术示例性实施例的故障安全计数器模块的原型视图A、B、C。
[0013]图4示出了根据本专利技术示例性实施例的故障安全计数器模块的输出映像寄存器的示意图。
[0014]图5示出了根据本专利技术示例性实施例的故障安全计数器模块的输入映像寄存器的示意图。
[0015]图6示出了根据本专利技术示例性实施例的故障安全计数的一般参数化页面的示意图。
[0016]图7示出了根据本专利技术示例性实施例的故障安全计数的TM－C参数化页面的示意图。
[0017]图8示出了根据本专利技术示例性实施例的故障安全计数的安全监视功能的示意图。
[0018]图9示出了根据本专利技术示例性实施例的故障安全计数的测量值
‑
速度的示意图。
[0019]图10示出了根据本专利技术示例性实施例的故障安全计数的测量值
‑
频率的示意图。
[0020]图11示出了根据本专利技术示例性实施例的故障安全计数的测量值
‑
周期持续时间的示意图。
[0021]图12示出了根据本专利技术示例性实施例的SIL和PL的表1和2的示意图。
[0022]图13示出了根据本专利技术示例性实施例的故障安全计数器模块的公共板和计数器输入板的示意图。
[0023]图14示出了根据本专利技术示例性实施例的故障安全计数器模块的公共板的附加细节的示意图。
[0024]图15示出了根据本专利技术示例性实施例的故障安全计数器模块的计数器输入板的附加细节的示意图。
[0025]图16示出了根据本专利技术示例性实施例的故障安全计数器模块的软件架构的示意图。
[0026]图17示出了根据本专利技术示例性实施例的用于故障安全计数器模块的安全监视功能的用户界面的示意图。
[0027]图18示出了根据本专利技术示例性实施例的用于故障安全计数的方法的流程图的示意图。
具体实施方式
[0028]为了便于理解本专利技术的实施例、原理和特征，在下文中参考说明性实施例中的实现来解释它们。特别地，它们是在功能安全高速故障安全计数器模块的上下文中描述的，该功能安全高速故障安全计数器模块被配置用于执行特定电脉冲的故障安全计数。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种故障安全计数器模块，包括：控制器，包括处理器和存储器；用于故障安全计数的电路；存储在所述存储器中的计算机可读安全评级支持代码，当由所述处理器执行时，所述计算机可读安全评级支持代码使所述控制器：提供国际标准等级的安全评级，如安全完整性等级(SIL)3、类别(CAT)4、性能等级(PL)e；以及存储在所述存储器中的计算机可读“安全监视”功能代码，当由所述处理器执行时，所述计算机可读“安全监视”功能代码使所述控制器：利用用户界面选择和配置“安全监视”功能，其中，所述故障安全计数器模块是具有用于安全完整性等级(SIL)3、类别(CAT)4、性能等级(PL)e应用的预期评级的功能安全额定设备，并且所述故障安全计数器模块被设计成利用产生允许对特定电脉冲进行计数的波形的外部正交编码器传感器来计算位置和/或速度。2.根据权利要求1所述的故障安全计数器模块，进一步包括：安全额定高速计数器输入通道。3.根据权利要求1所述的故障安全计数器模块，进一步包括：存储在所述存储器中的计算机可读固件代码，所述计算机可读固件代码在由所述处理器执行时使所述控制器：提供32位分辨率、带符号的整数表示，以及对按比例缩放至工程单位的值进行计数。4.根据权利要求1所述的故障安全计数器模块，进一步包括：Sin/Cos接口。5.根据权利要求1所述的故障安全计数器模块，进一步包括：Sin/Cos 4线差分电接口，将所述故障安全计数器模块连线到所述外部正交编码器传感器。6.根据权利要求3所述的故障安全计数器模块，其中，来自所述外部正交编码器传感器的电信号用于建立高速计数，所述高速计数能够用于指示所述位置和/或速度。7.根据权利要求1所述的故障安全计数器模块，其中，所述故障安全计数器模块独立地实现安全完整性等级(SIL)3、类别(CAT)4、性能等级(PL)e安全评级，而不对在安全额定可编程逻辑控制器(PLC)内执行的应用程序有任何外部依赖性。8.根据权利要求1所述的故障安全计数器模块，其中，所述故障安全计数器模块执行所述故障安全计数器模块内部的单独的“安全监视”功能，所述“安全监视”功能独立于来自安全额定可编程逻辑控制器(PLC)的任何外部监视依赖性，使得所述“安全监视”功能完全在所述故障安全计数器模块内执行，所述故障安全计数器模块还独立地实现安全完整性等级(SIL)3、类别(CAT)4、性能等级(PL)e安全评级。9.根据权利要求1所述的故障安全计数器模块，其中，“安全监视”功能包括“测量值”的配置。10.根据权利要求9所述的故障安全计数器模块，其中，所述“测量值”包括频率测量值、
周期测...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：