STMicroelectronics STEVAL-SILKT01評估套件設計用于SIL3應用的工業(yè)PLC解決方案。 此套件包括一塊母板STEVAL-SILKTA01（主板）和兩塊子板STEVAL-SILKTB01（執(zhí)行板）。主板包括三個連接接口。其中兩個接口采用RS485和CAN物理層的差分通信，第三個接口采用以太網技術，支持以太網/IP。STEVAL-SILKT01評估套件具有雙數字輸出（IPS1025H和IPS4260L）、雙數字輸入 (CLT03-1SC3) 和 >90%的全面診斷覆蓋范圍。此評估套件適合用于可編程邏輯控制器 (PLC)。

數據手冊：*附件：STMicroelectronics STEVAL-SILKT01 評估套件數據手冊.pdf

特性

• 設計符合IEC61508-2、EN 62061、EN ISO 13849-1和EN ISO 13849-2，以便達到SIL3/PLe標準性能
• 基于STM32H743ZG和STM32G431RB的雙核架構
• 雙數字輸出IPS1025H和IPS4260L
• 雙數字輸入CLT03-1SC3
• 全面診斷覆蓋范圍：>90%
• 使用STISO621對數據傳輸和數字I/O信號進行電流隔離
• 過載和過熱保護，并在器件級集成了板載功能
• 硬件層面的板載冗余和數據處理
• 實時通信，支持以太網/IP的以太網技術，以及RS485和CAN的差分串行通信

示意圖

STEVAL-SILKT01評估套件技術解析：面向SIL3工業(yè)PLC的安全解決方案?

?核心特性與設計目標?

STEVAL-SILKT01是STMicroelectronics推出的工業(yè)PLC評估套件，專為滿足?SIL3/PLe安全等級?（符合IEC61508-2、EN 62061等標準）設計。其核心亮點包括：

• ?雙核冗余架構?：主控板（STEVAL-SILKTA01）采用高性能STM32H743ZG（Cortex-M7，480 MHz），執(zhí)行板（STEVAL-SILKTB01）搭載STM32G431RB（Cortex-M4，170 MHz），通過硬件冗余提升系統(tǒng)可靠性。
• ?全診斷覆蓋?：診斷覆蓋率（DC）>90%，集成過載、過溫保護及實時通信監(jiān)控功能。
• ?隔離與冗余設計?：
  • 數字輸入采用CLT03-1SC3實現單通道冗余檢測。
  • 數字輸出通過高邊（IPS1025H）和低邊（IPS4260L）驅動架構實現雙重冗余。
  • STISO621隔離芯片確保信號傳輸的電氣隔離安全性。

?硬件架構解析?

? 1. 主控板（STEVAL-SILKTA01） ?

• ?通信接口?：支持Ethernet/IP（基于DP83848MPHPEP PHY芯片）、RS485和CAN總線（通過ST3485EI和MAX3051ESA+實現），滿足工業(yè)現場多樣化連接需求。
• ?電源管理?：
  • 輸入電壓范圍20-60V，通過L7987L DC-DC轉換器生成3.5V和3.3V電源軌，集成電壓監(jiān)控（STM802RM6F）和看門狗電路。
  • 關鍵信號路徑采用磁珠（如600Ω@100MHz）和低ESR電容濾波，降低噪聲干擾。

? 2. 執(zhí)行板（STEVAL-SILKTB01） ?

• ?安全I/O設計?：
  • 數字輸入通過CLT03-1SC3實現電流隔離檢測，配合SN74AUP1G08邏輯門實現信號冗余處理。
  • 數字輸出采用IPS1025H（高邊）和IPS4260L（低邊）驅動，通過TSZ121運算放大器實時監(jiān)控輸出狀態(tài)（如開路、短路）。
• ?隔離電源?：L7983PUR DC-DC轉換器為隔離側提供3.5V電源，確保信號與功率域獨立。

?軟件與開發(fā)支持?

• ?固件架構?：基于STM32Cube生態(tài)，包含應用層、HAL庫驅動層及中間件，支持快速功能開發(fā)。
• ?安全功能實現?：
  • 雙核間通過SPI通信同步數據，結合CRC校驗和看門狗定時器（PWM_WD）確保執(zhí)行一致性。
  • 溫度傳感器（STTS751-0DP3F）監(jiān)控關鍵器件溫升，觸發(fā)安全關斷。

?典型應用場景?

• ?工廠自動化?：如安全門控、緊急停止系統(tǒng)。
• ?過程控制?：冗余PLC邏輯處理，確保高可用性。
• ?設備診斷?：通過Ethernet/IP上傳實時診斷數據至云端。

?設計建議與注意事項?

1. ?PCB布局?：
   • 大電流路徑（如電機驅動）需短而寬，減少寄生電感。
   • 隔離區(qū)域（如STISO621周邊）應避免跨分割走線。
2. ?測試驗證?：
   • 需通過FMEA分析驗證單點故障覆蓋率。
   • 使用示波器監(jiān)測IPS1025H的OVL_DIAG_HS信號，確認過載響應時間。