2.5. 硬件

2.5. 硬件

 

 

 

图 2.2 SafeSpace 模块与尺寸

 

 

 

图 2.3 SafeSpace 内置主板

 

图 2.4 SafeSpace 内置上板

 

 

SafeSpace 应具有以下硬件功能：

 

SafeSpace 安全完整性为：PL=d (SIL 2)，3 类，除了 STO 功能：PL=e (SIL 3)，3 类。

 

HF.1：电源功能

该功能向 SafeSpace 模块提供控制电源。

通过配备管理程序的调压器，将 DC24V 输入电源分配为 DC5V、DC3.3V、DC1.2V、DC2.5V 等电源。

 

HF.2：监视功能

该功能监视 CPU 故障。采用基于时间窗口的监视脉冲。如果产生故障，将 CPU 重置，并关闭 FPGA 的 STO 输出以及 STO 缓冲。

 

HF.3：时钟功能

CPU、FPGA、以太网 PHY 的运行会用到时钟。时钟源来自一个石英晶体振荡器。通过 FPGA 中的 PLL，时钟源可以根据各个元件分为不同的时钟。

 

HF.4：CPU 功能

CPU 执行安全相关功能，并使模块工作。

 

HF.5：FPGA 功能

FPGA 包括用于通道联锁的双端口 RAM，用于获取机器人位置的数据串并转换部件，用于停止机器人运动和切断电机电源的STO 输出信号，以及连接外部安全 PLC 的通用数字输入/输出部件。

 

HF.6：编码器 I/F 功能 (RS485)

机器人操作手位置通过各个轴上的编码器转化为串行数据。然后串行数据通过 RS-485 线传输至机器人控制器。SafeSpace 的这种功能可以获取中间数据，然后输入 FPGA 进行串并转换。即，将 RS-485 差分信号变为单端 TTL 逻辑信号。

 

HF.7：STO 功能和通用 DIO

在发生故障时，该功能可以停止机器人运动，并切断电机电源。为实现这一动作，CPU 或 FPGA 向机器人控制器输出一个数字信号。然后通过测试脉冲监控信号来监控结果。

该功能的目标安全完整性级别为：PL=e (SIL 3)，3 类。

 

此外，还有一些通用数字输入/输出。这种输入输出用于和外部安全 PLC 交换 IO 数据。其目标安全完整性级别为：PL=d (SIL 2)，3 类。

 

HF.8：温度传感器功能

温度传感器用于监控模块温度。如果过热，则关闭所有功能，并通过 CPU 向机器人输出 STO 信号。

 

HF.9：以太网功能

该功能不属于安全功能，用于连接机器人控制器和 SafeSpace。SafeSpace 通常需要多个设置值来实现其功能。因此模块可以从机器人控制器获得这些数值，并通过以太网通信传输信息。

该部件由 CPU 的 EMAC 模块、以太网 PHY、以太网变压器和连接器构成。