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传统的PLC系统由于自身系统结构和处理器性能等问题,在执行工业控制的过程中往往更容易受到干扰,在发生执行错误时没有更好的机制去进行处理,影响工业生产。安全PLC系统已经成为当下工业控制领域最为重要的部分,是PLC系统今后发展的大方向。本文提出的基于ARM+FPGA高性能双处理器的嵌入式安全PLC系统,可以大幅降低系统失效的概率,提高工业控制可靠性。安全PLC系统分为安全PLC硬件系统和安全PLC软件系统两大部分:安全PLC硬件系统采用了基于1oo2D冗余结构的异构双通道安全体系结构,包括嵌入式ARM处理器、基于FPGA的32位软核RISC处理器、看门狗电路、安全诊断电路、连接ARM处理器及32位软核RISC处理器的双端口缓冲存储器以及冗余输入、输出通道电路。PLC系统运行时,ARM处理器与32位软核RISC处理器互为冗余执行PLC逻辑指令,通过安全诊断电路内置的判断逻辑来校验输出结果。当ARM处理器发生执行故障时,32位软核RISC处理器将接管PLC系统实时周期逻辑的执行,同时看门狗电路将重置恢复ARM处理器执行状态,确保控制逻辑程序准确可靠执行。安全PLC软件系统主要包括PLC编译系统和PLC执行系统两大部分,PLC编译系统的功能是将用户编写好的梯形图逻辑指令和指令表逻辑指令编译成与硬件系统相符合的机器可执行代码,同时编译系统也提供了词法分析、语法分析和语义分析等功能。PLC执行系统执行PLC编译系统中生成的可执行代码,将输出信号输出到控制装置,完成对相应外部机械设备的安全控制。在经过实际的性能测试后,证明安全PLC系统能够正确地执行逻辑程序,完成对外部设备的控制,非常适合应用于工业控制系统中。