STMicroelectronics STEVAL-SILKT01評估套件設(shè)計用于SIL3應(yīng)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(wǎng)技術(shù)，支持以太網(wǎng)/IP。STEVAL-SILKT01評估套件具有雙數(shù)字輸出（IPS1025H和IPS4260L）、雙數(shù)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(shù)據(jù)手冊：*附件：STMicroelectronics STEVAL-SILKT01 評估套件數(shù)據(jù)手冊.pdf

特性

• 設(shè)計符合IEC61508-2、EN 62061、EN ISO 13849-1和EN ISO 13849-2，以便達(dá)到SIL3/PLe標(biāo)準(zhǔn)性能
• 基于STM32H743ZG和STM32G431RB的雙核架構(gòu)
• 雙數(shù)字輸出IPS1025H和IPS4260L
• 雙數(shù)字輸入CLT03-1SC3
• 全面診斷覆蓋范圍：>90%
• 使用STISO621對數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)字I/O信號進(jìn)行電流隔離
• 過載和過熱保護(hù)，并在器件級集成了板載功能
• 硬件層面的板載冗余和數(shù)據(jù)處理
• 實時通信，支持以太網(wǎng)/IP的以太網(wǎng)技術(shù)，以及RS485和CAN的差分串行通信

示意圖

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

?核心特性與設(shè)計目標(biāo)?

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(biāo)準(zhǔn)）設(shè)計。其核心亮點(diǎn)包括：

• ?雙核冗余架構(gòu)?：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(hù)及實時通信監(jiān)控功能。
• ?隔離與冗余設(shè)計?：
  • 數(shù)字輸入采用CLT03-1SC3實現(xiàn)單通道冗余檢測。
  • 數(shù)字輸出通過高邊（IPS1025H）和低邊（IPS4260L）驅(qū)動架構(gòu)實現(xiàn)雙重冗余。
  • STISO621隔離芯片確保信號傳輸?shù)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/tag/2364/" target="_blank">電氣隔離安全性。

?硬件架構(gòu)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(xiàn)），滿足工業(yè)現(xiàn)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(zhuǎn)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(guān)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(xiàn)/O設(shè)計?：
  • 數(shù)字輸入通過CLT03-1SC3實現(xiàn)電流隔離檢測，配合SN74AUP1G08邏輯門實現(xiàn)信號冗余處理。
  • 數(shù)字輸出采用IPS1025H（高邊）和IPS4260L（低邊）驅(qū)動，通過TSZ121運(yùn)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(zhuǎn)換器為隔離側(cè)提供3.5V電源，確保信號與功率域獨(dú)立。

?軟件與開發(fā)支持?

• ?固件架構(gòu)?：基于STM32Cube生態(tài)，包含應(yīng)用層、HAL庫驅(qū)動層及中間件，支持快速功能開發(fā)。
• ?安全功能實現(xiàn)?：
  • 雙核間通過SPI通信同步數(shù)據(jù)，結(jié)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(guān)鍵器件溫升，觸發(fā)安全關(guān)斷。

?典型應(yīng)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(shè)備診斷?：通過Ethernet/IP上傳實時診斷數(shù)據(jù)至云端。

?設(shè)計建議與注意事項?

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