[发明专利]基于现场总线和ARM处理器的冗余容错安全仪表系统

摘要

本发明提供了一种基于现场总线和ARM处理器的冗余容错安全仪表控制系统设计实现方法。通过对系统电源、输入模块、CPU、输出模块的冗余容错配置，4个核心处理器通过CAN总线与各自对应I/O模块通讯进行现场信号采集和控制命令输出，4通道的输出信号在输出表决模块上进行硬件2oo4冗余容错表决，从而避免单通道硬件失效引起系统误停车，确保了冗余容错安全仪表系统的功能安全等级达到SIL3级别，并可对受保护的现场设备的危险状态进行及时、快速的响应和保护，使生产装置进入一个预定义的安全停车工况，保证人员、设备、生产和装置的安全。

主权项

一种高可靠性安全仪表实现方法，其特征在于：系统包含4个独立的信号处理通道，每个通道包括电源模块、输入模块、中央处理模块和输出模块，各个通道互为冗余，通道之间实现完全电气隔离；4通道的中央处理单元各自独立的、非同步的运行，互不共享各自的输入/输出数据，配置同样的输入和输出子系统，执行相同的应用程序，处理输入数据，然后建立新的输出数据；通过输出表决模块执行4通道对应输出信号的四选二冗余容错表决，表决结果控制最终执行机构；输入接口模块将现场传感器输入的开关量或模拟量信号变送为4路信号，分别送入4个处理通道的输入模块中；4通道的中央处理模块运行预先定义的安全连锁保护逻辑，并进行逻辑解算，判断现场设备工作状态是否安全，运算完成后，通过本地或远程CAN总线通讯输出端口刷新输出模块输出；4个输出模块对应的输出信号同时送入到输出表决模块的硬件冗余容错表决单元，该表决单元完全由硬件执行完全四选二冗余容错表决。