FRAM在工業(yè)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

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1、FRAM在工業(yè)控制系統(tǒng)的應(yīng)用作者:陳其龍(香港商鼎盛國(guó)際有限公司總經(jīng)理)在工業(yè)控制中,控制器系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性是最重要的參數(shù),被控的機(jī)械部分的動(dòng)作都隨控制器的指令行事,如果系統(tǒng)不穩(wěn)或數(shù)據(jù)出錯(cuò),所造成的危害是巨大的.控制器的的穩(wěn)定性取決整體元器件的抗干擾性能的能力.比如:CPU的可靠性(主要抗干擾能力),存儲(chǔ)器的可靠性等等.下面是一般的工業(yè)控制器的簡(jiǎn)單框圖控制器存儲(chǔ)框圖2ICEEPROM配置BUSSRAM電池CPUBUSFLASH歷史數(shù)據(jù)控制器的框圖工作原理:EEPROM存儲(chǔ)系統(tǒng)的基本配置,(比如:在熟碼機(jī)床控制中,存儲(chǔ)什么樣的刀,對(duì)應(yīng)用多大的力);這些參數(shù)

2、一經(jīng)調(diào)試設(shè)計(jì)好,用戶是不用修改,只有在升級(jí)或更改控制方式時(shí),經(jīng)廠商工程師修改.SRAM主要的功能用于復(fù)雜的計(jì)算(緩沖器)和記錄工作的軌跡,在記錄工作的軌跡很重要,對(duì)于一些精密零件的加工,需要有復(fù)雜工作軌跡模型,同時(shí)也要記錄加工過(guò)程中已經(jīng)到了軌跡的什么位置,該存儲(chǔ)器的軌跡輸入是有用戶設(shè)置,軌跡的運(yùn)行狀況,由機(jī)器自動(dòng)產(chǎn)生,為了恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)和多次加工同一產(chǎn)品時(shí)的方便,一般增加一電池用于保存SRAM中的數(shù)據(jù).FLASH存儲(chǔ)程序和加工的歷史數(shù)據(jù),對(duì)應(yīng)基本不改的配置可以存儲(chǔ)到FLASH中.框圖問(wèn)題分析這是一種普遍采用的設(shè)計(jì),存儲(chǔ)器的種類比較多,電路比較負(fù)責(zé),更主要的是SRA

3、M本身存在誤碼率的問(wèn)題(SRAM面數(shù)據(jù)隨時(shí)可能發(fā)生改變),還有電池有耗盡和漏電解液的問(wèn)題.為了解決漏電解液的問(wèn)題,一些廠商采用NVRAM,NVRAM的控制框圖:2ICEEPROM配置BUSNVRAMCUMBUSFLASH歷史數(shù)據(jù)控制器的框圖工作原理:EEPROM存儲(chǔ)系統(tǒng)的基本配置,(比如:在熟碼機(jī)床控制中,存儲(chǔ)什么樣的刀,對(duì)應(yīng)用多大的力);這些參數(shù)一經(jīng)調(diào)試設(shè)計(jì)好,用戶是不用修改,只有在升級(jí)或更改控制方式時(shí),經(jīng)廠商工程師修改.NVRAM在運(yùn)算時(shí),其工作方式和SRAM一樣,在記錄工作的軌跡很重要,對(duì)于一些精密零件的加工,需要有復(fù)雜工作軌跡模型,同時(shí)也要記錄加工過(guò)

4、程中已經(jīng)到了軌跡的什么位置,該存儲(chǔ)器的軌跡輸入是有用戶設(shè)置,軌跡的運(yùn)行狀況,由機(jī)器自動(dòng)產(chǎn)生,由于內(nèi)部嵌入了電池,所以能保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和存儲(chǔ)擁護(hù)輸入的數(shù)據(jù)..FLASH存儲(chǔ)程序和加工的歷史數(shù)據(jù),對(duì)應(yīng)基本不改的配置可以存儲(chǔ)到FLASH中.框圖問(wèn)題分析NVRAM有二種,一種為SRAM+電池型,另一種SRAM+EEPROM型,不管那一種首先價(jià)格比較貴,另外在性能方面,如果NVRAM是SRAM+電池型,有電池用完的危險(xiǎn),我們都知道NVRAM只能用3-5年,以后可能電池沒(méi)有了,另外,NVRAM本身是SRAM,SRAM本身存在誤碼率的問(wèn)題(SRAM面數(shù)據(jù)隨時(shí)可能發(fā)生改變),所以

5、用于工業(yè)控制的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不是很可靠.如果NVRAM是SRAM+EEPROM型,由于此存儲(chǔ)器的原理是在工作時(shí),MCU操作的是SRAM,在檢測(cè)到掉電后在把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到EEPROM中,這樣也存在發(fā)生事故時(shí)數(shù)據(jù)寫(xiě)不進(jìn)的危險(xiǎn).所以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)也不是很可靠.FRAM在工業(yè)控制應(yīng)用現(xiàn)在有一中新型的存儲(chǔ)器(FRAM),可以解決在工業(yè)控制中SRAM和NVRAM所面臨的問(wèn)題.首先了解FRAM的特點(diǎn):FRAM的特點(diǎn):1)非易失性,(掉電后數(shù)據(jù)能保存45年,所有產(chǎn)品都是工業(yè)級(jí),溫度從負(fù)40攝氏度到正85攝氏度)2)擦寫(xiě)次數(shù)多,5V供電的FRAM的擦寫(xiě)次數(shù)10000億次,低電壓的FRAM的擦

6、寫(xiě)次數(shù)為1億億次(無(wú)限次)3)速度快,串口總線的FRAM的CLK的頻率高達(dá)20M,并且沒(méi)有10MS的寫(xiě)的等待周期;并口的訪問(wèn)速度70NS4)功耗低,靜態(tài)電流小于10UA,讀寫(xiě)電流小于150UA;5)讀寫(xiě)無(wú)限次,在FRAM讀寫(xiě)次數(shù)超過(guò)100億次,5V供電的FRAM后FRAM還能工作,只是數(shù)據(jù)不能保存6)RTC(精度高達(dá)2.17PPM),低電壓復(fù)位(可以四級(jí)編程),可設(shè)置的獨(dú)立WDT,提供2.5V的比較器,用于檢測(cè)電網(wǎng),提供2個(gè)16位的計(jì)數(shù)器,用于防竊電,8*8的可鎖定的存儲(chǔ)器,用于產(chǎn)品管理7)接口方式與IIC的EEPROM完全兼容,與并口SRAM兼容,與普通S

7、PI接口的EEPROM兼容控制框圖:BUSFRAM取代EEPROM,SRAMMCUBUSFLASH歷史數(shù)據(jù)控制器的框圖工作原理:FRAM對(duì)于5V的存儲(chǔ)器,其擦寫(xiě)次數(shù)為100億次運(yùn)算區(qū)如果把FRAM作為運(yùn)算暫存的緩沖存儲(chǔ)器有可能讀寫(xiě)次數(shù)超過(guò)100億次,但是這些數(shù)據(jù)是中間直,掉電后是不用保存的,所以掉電存儲(chǔ)區(qū)后丟失也沒(méi)有關(guān)系.系統(tǒng)有一些出廠時(shí)有一些配置摻數(shù),FRAM存儲(chǔ)時(shí)間可以高達(dá)100年,配置參數(shù)的修該的次配置取數(shù)少,因此數(shù)據(jù)不會(huì)丟失,系統(tǒng)有些終端數(shù)據(jù)需要保存,但是就一般而言,100億次的修改次數(shù)足夠滿足要求了.如果系統(tǒng)是低電壓系統(tǒng),低電壓的FRAM的擦寫(xiě)次數(shù)

8、是無(wú)限的,就更沒(méi)有問(wèn)題了只要在設(shè)計(jì)中,把存儲(chǔ)器分區(qū),