安全功能应用、业务模式及系统配置
我们可以看到功能安全最开始是应用在工厂的自动化设备当中,比如伺服系统、光栅、远程IO通讯模组等。
由于IEC61508侧重于使用电气/电子/可编程电子设备的系统,对于使用MCU等组件开发这些应用程序的客户来说,这是一个很好的指标。所以,除了MCU在工厂自动化当中的应用,MCU作为功能安全,也可以应用于其他各种的应用,比如我们最近也发现其他的一些行业或应用也部分开始研究IEC61508标准,并作为开发功能安全系统的参考。如医疗、楼宇自动化系统、电池系统和服务机器人。所以,我们也不断收到一些客户对这些行业或应用的一些咨询,即使目前还没有看到非工业自动化应用大规模的采用IEC61508的大浪潮,但是我们一直持续在关注这一点。
下面为您讲述MCU安全功能系统配置示例:
工业应用需要停止系统或能够在异常情况下安全运行应用程序,因此冗余是这些安全系统的关键。如您所见,安全功能的实现,基本都是配备了两个符合SIL3安全完整性水平的MCU的冗余系统。
除此之外,通过工业以太网网络发送数据,为了确保网络传输数据的安全,我们在标准协议的更高层采用了网络安全协议,如FSoE、Profisafe、CIP等。在安全网络中,安全协议通过数据损坏检查、ID检查和时间监控来验证安全性。
请记住,我们今天介绍的解决方案可以与瑞萨MCU一起用于所有这些应用案例。
与此同时,瑞萨专门针对工业自动化领域的RZ/T与RZ/N系列产品,也有相应的功能安全系统配置示例,以RZ/T2M安全电机控制应用为例:
由于RZ/T2M是带有两个CR52内核的MPU,所以,其中的一个内核也可以与额外的MPU/MCU构成一个完整的安全冗余系统,并充分利用了RZ/T2M的高性能CPU和外设来定义各自的业务逻辑,如电机控制、网络通讯和功能安全。
功能安全的设计所面临的挑战
上面我们讨论了很多基于工业自动化行业的功能安全应用,那么我们的工程师在安全功能设计上,将面临上面样的的挑战呢?
在介绍瑞萨功能安全解决方案之前,我想谈谈安全系统是如何根据IEC61508标准设计、开发和认证的。在研究安全系统开发时,从开发开始到认证还有很长的路要走。根据我们的经验,有些客户从引进阶段到认证阶段花了3年时间才完成整个过程。所以,如何将符合功能安全系统的产品加快上市时间,缩短整个上市、研发过程将是系统开发人员的关键课题之一。然而,除了这个漫长的过程之外,客户还面临着其他更多意想不到的问题。
与非安全系统相比,功能安全系统不仅需要认证和安全电路组件的成本,而且还显著增加了产品开发时间,如:
开发时间成本:安全功能标准的理解、对自检方法验证的理解、认证文档的编写等;
认证成本:跟认证机构的协商、讨论;安全软件/硬件的审查检验;开发过程的审查检验;
安全电路的物料成本:如冗余双MCU架构;
功能安全系统开发中存在的问题
安全系统流程可能导致整个产品开发的成本大幅增加。
而瑞萨电子的功能安全解决方案则是为了解决上述这些问题而生的。
审核编辑:刘清
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原文标题:解决方案 | 瑞萨基于IEC61508的功能安全解决方案介绍(2)
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