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1、FRAM在工业控制系统的应用作者:陈其龙(香港商鼎盛国际有限公司总经理)在工业控制中,控制器系统的可靠性和稳定性是最重要的参数,被控的机械部分的动作都随控制器的指令行事,如果系统不稳或数据出错,所造成的危害是巨大的.控制器的的稳定性取决整体元器件的抗干扰性能的能力.比如:CPU的可靠性(主要抗干扰能力),存储器的可靠性等等.下面是一般的工业控制器的简单框图控制器存储框图2ICEEPROM配置BUSSRAM电池CPUBUSFLASH历史数据控制器的框图工作原理:EEPROM存储系统的基本配置,(比如:在熟码机床控制中,存储什么样的刀,对应用多大的力);这些参数
2、一经调试设计好,用户是不用修改,只有在升级或更改控制方式时,经厂商工程师修改.SRAM主要的功能用于复杂的计算(缓冲器)和记录工作的轨迹,在记录工作的轨迹很重要,对于一些精密零件的加工,需要有复杂工作轨迹模型,同时也要记录加工过程中已经到了轨迹的什么位置,该存储器的轨迹输入是有用户设置,轨迹的运行状况,由机器自动产生,为了恢复现场和多次加工同一产品时的方便,一般增加一电池用于保存SRAM中的数据.FLASH存储程序和加工的历史数据,对应基本不改的配置可以存储到FLASH中.框图问题分析这是一种普遍采用的设计,存储器的种类比较多,电路比较负责,更主要的是SRA
3、M本身存在误码率的问题(SRAM面数据随时可能发生改变),还有电池有耗尽和漏电解液的问题.为了解决漏电解液的问题,一些厂商采用NVRAM,NVRAM的控制框图:2ICEEPROM配置BUSNVRAMCUMBUSFLASH历史数据控制器的框图工作原理:EEPROM存储系统的基本配置,(比如:在熟码机床控制中,存储什么样的刀,对应用多大的力);这些参数一经调试设计好,用户是不用修改,只有在升级或更改控制方式时,经厂商工程师修改.NVRAM在运算时,其工作方式和SRAM一样,在记录工作的轨迹很重要,对于一些精密零件的加工,需要有复杂工作轨迹模型,同时也要记录加工过
4、程中已经到了轨迹的什么位置,该存储器的轨迹输入是有用户设置,轨迹的运行状况,由机器自动产生,由于内部嵌入了电池,所以能保护现场和存储拥护输入的数据..FLASH存储程序和加工的历史数据,对应基本不改的配置可以存储到FLASH中.框图问题分析NVRAM有二种,一种为SRAM+电池型,另一种SRAM+EEPROM型,不管那一种首先价格比较贵,另外在性能方面,如果NVRAM是SRAM+电池型,有电池用完的危险,我们都知道NVRAM只能用3-5年,以后可能电池没有了,另外,NVRAM本身是SRAM,SRAM本身存在误码率的问题(SRAM面数据随时可能发生改变),所以
5、用于工业控制的数据存储不是很可靠.如果NVRAM是SRAM+EEPROM型,由于此存储器的原理是在工作时,MCU操作的是SRAM,在检测到掉电后在把数据存储到EEPROM中,这样也存在发生事故时数据写不进的危险.所以数据存储也不是很可靠.FRAM在工业控制应用现在有一中新型的存储器(FRAM),可以解决在工业控制中SRAM和NVRAM所面临的问题.首先了解FRAM的特点:FRAM的特点:1)非易失性,(掉电后数据能保存45年,所有产品都是工业级,温度从负40摄氏度到正85摄氏度)2)擦写次数多,5V供电的FRAM的擦写次数10000亿次,低电压的FRAM的擦
6、写次数为1亿亿次(无限次)3)速度快,串口总线的FRAM的CLK的频率高达20M,并且没有10MS的写的等待周期;并口的访问速度70NS4)功耗低,静态电流小于10UA,读写电流小于150UA;5)读写无限次,在FRAM读写次数超过100亿次,5V供电的FRAM后FRAM还能工作,只是数据不能保存6)RTC(精度高达2.17PPM),低电压复位(可以四级编程),可设置的独立WDT,提供2.5V的比较器,用于检测电网,提供2个16位的计数器,用于防窃电,8*8的可锁定的存储器,用于产品管理7)接口方式与IIC的EEPROM完全兼容,与并口SRAM兼容,与普通S
7、PI接口的EEPROM兼容控制框图:BUSFRAM取代EEPROM,SRAMMCUBUSFLASH历史数据控制器的框图工作原理:FRAM对于5V的存储器,其擦写次数为100亿次运算区如果把FRAM作为运算暂存的缓冲存储器有可能读写次数超过100亿次,但是这些数据是中间直,掉电后是不用保存的,所以掉电存储区后丢失也没有关系.系统有一些出厂时有一些配置掺数,FRAM存储时间可以高达100年,配置参数的修该的次配置取数少,因此数据不会丢失,系统有些终端数据需要保存,但是就一般而言,100亿次的修改次数足够满足要求了.如果系统是低电压系统,低电压的FRAM的擦写次数
8、是无限的,就更没有问题了只要在设计中,把存储器分区,
