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用于 SIL3 应用工业 PLC 解决方案的评估套件STEVAL-SILKT01

4252280 2025-03-19 | pdf | 890.89 KB | 次下载 | 免费

资料介绍

一：产品介绍

STEVAL-SILKT01 是一款评估套件，旨在实现面向硬件架构的 PLC 解决方案，以获得安全完整性等级 SIL3。该套件由基于 STM32H743ZG 的主 STEVAL-SILKTA01 板和两个基于 STM32G431RB 的 STEVAL-SILKTB01 子板组成。双微控制器架构是将系统提升到 SIL3 级别（参见 IEC 61508）的主要特性之一。除此之外，硬件架构还有其他方面，包括数字输入/输出管理、诊断功能、电源管理模块、隔离以及输入和输出冗余。基于 STISO621 的嵌入式隔离栅可用于 STEVAL-SILKTA01 和 STEVAL-SILKTB01，以确保电压稳健性高达 6 kV 的电流隔离，并且有必要保护用户界面（MCU 层）免受电路板危险部分的影响，例如数字输入/输出部分。因此，在 STM32G431RB 和 STM32H743ZG 微控制器之间开发了一个隔离的通信层。

这种电流隔离涉及的信号是：

1.STM32H743ZG 和 STM32G431RB 之间的串行通信。

2.数字输入由单通道输入 CLT03-1SC3 生成的脉冲波形。

3.数字输出来自 STEVAL-SILKTA01 和 STEVAL-SILKTB01 的驱动信号。

使用智能电源开关（IPS）输出设备中的嵌入式诊断功能和输出路径上的反馈电路，提供过载和过热诊断警告。

由于三个通信通道的可用性，整个套件可以与主机连接，使用不同的技术、串行差分和以太网实时 STEVAL-SILKTA01，并使系统能够支持以太网/IP、Modbus 和 CANopen 协议栈。硬件由兼容 STM32Cube 框架的固件包 STSW-SILKT01 支持。

STEVAL-SILKT01 评估套件由一个主板 STEVAL-SILKTA01 和两个STEVALSILKTB01驱动板组成，该评估套件可以更轻松地开发工业 PLC 系统，目标是获得安全完整性等级 SIL3。硬件架构提供 DC > 90% 的诊断覆盖率，STEVAL-SILKTB01 上的数字 I/O 级，能够检测来自提供 0-24 V 信号的工业传感器或紧急按钮或来自提供 4-20 mA 传感器的模拟传感器的输入信号，并启动管理安全扭矩关闭安全功能的系统。STEVAL-SILKTA01 设计为由 24 至 36 V 的电源电压供电，最大过压稳健性为 60 V。降压配置的专用 DC-DC 开关转换器可产生所需的低电压参考，用于：与 STEVAL-SILKTB01 和 STEVAL-SILKTA01 驱动板进行数据通信;数字 I/O 信号;收发器 RS485 和 CAN，用于 Ethernet/IP 协议栈的外部存储器。电源管理架构的定义考虑了应用和模块功能中所需的电压基准。在 STEVAL-SILKTA01 中可以识别两个主要块，第一个块由与安全无关的通信表示，第二个块由数据处理和隔离表示。相对于 STEVAL-SILKTB01，所有硬件模块（如数据处理、隔离和数字输入/输出）都与安全相关。数据处理单元围绕 STM32 微控制器构建：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。可用的通信通道是支持 Modbus 协议的 RS485、支持 CANopen 协议的 CAN 和支持 Ethernet/IP 协议的以太网实时，所有这些都在 STEVAL- SILKTA01板。