Das Trusted TMR 24 Vdc Digital-Ausgangsmodul T8451 ist ein hochintegriertes, dreifach modular redundantes (TMR) Ausgangsschnittstellengerät, das für kritische Steuerungsanwendungen entwickelt wurde, die ein Höchstmaß an Sicherheit und Verfügbarkeit erfordern. Dieses Modul ist mit bis zu 40 Feldgeräten verbunden und bietet durch seine fortschrittliche TMR-Architektur umfassende Diagnoseabdeckung und Fehlertoleranz. Jeder Ausgangskanal umfasst dreifache Diagnosetests, einschließlich kontinuierlicher Strom- und Spannungsmessungen an jedem Teil des gewählten Ausgangskanals. Dadurch wird sichergestellt, dass das System einzelne Fehler erkennen und widerstehen kann, ohne den gesteuerten Prozess zu unterbrechen.
Das Trusted TMR 24 Vdc Digital-Ausgangsmodul T8451 ist ein Mitglied der Trusted-Reihe von Eingangs-/Ausgangsmodulen, die alle eine gemeinsame Funktionalität und Form haben. Auf der allgemeinsten Ebene sind alle Trusted I/O-Module mit dem Inter-Module Bus (IMB) verbunden, der Strom liefert und die Kommunikation mit dem Trusted TMR-Prozessor ermöglicht. Das Modul verfügt über eine Feldschnittstelle, die eine Verbindung zu modulspezifischen Signalen im Feld herstellt, und alle Module der Trusted-Reihe sind mit einer dreifach modularen redundanten Architektur konstruiert, um ein Höchstmaß an Systemintegrität und -zuverlässigkeit zu gewährleisten.
Das Trusted TMR 24 Vdc Digital-Ausgangsmodul T8451 wurde vom TÜV nach IEC 61508 Safety Integrity Level 3 (SIL 3) zertifiziert und eignet sich daher für den Einsatz in sicherheitskritischen Anwendungen in einer Vielzahl von Branchen, darunter Öl und Gas, chemische Verarbeitung, Energieerzeugung und Transport. Das Modul ist für den Einsatz in anspruchsvollen Industrieumgebungen konzipiert und bietet eine umfassende automatische Leitungsüberwachung zur Erkennung von Unterbrechungen und Kurzschlüssen in der Feldverkabelung und in Lastgeräten.
Hauptmerkmale
Das Trusted TMR 24 Vdc Digital-Ausgangsmodul T8451 bietet eine umfangreiche Reihe von Funktionen, die es zur idealen Wahl für hochintegrierte Ausgangssteuerungsanwendungen machen. Zu diesen Funktionen gehören 40 dreifach modulare redundante Ausgangspunkte pro Modul, die eine außergewöhnliche Dichte und Fehlertoleranz bieten. Das Modul führt umfassende automatische Diagnose- und Selbsttestfunktionen durch, die kontinuierlich die Betriebsintegrität aller kritischen Schaltkreise überprüfen.
Für jeden einzelnen Punkt ist eine automatische Leitungsüberwachung vorgesehen, die die Erkennung von offenen Stromkreisen und Kurzschlüssen in der Feldverkabelung sowie von Lastfehlern ermöglicht. Diese Funktion verkürzt die Fehlerbehebungszeit erheblich und erhöht die Systemverfügbarkeit, indem sie eine sofortige Rückmeldung über den Zustand der Feldverkabelung liefert. Das Modul verfügt über eine opto-/galvanische Isolationsbarriere mit 2500-V-Impulsfestigkeit, die einen robusten Schutz gegen Spannungstransienten gewährleistet und die Isolation zwischen dem Steuerungssystem und den Feldstromkreisen aufrechterhält.
Pro Kanal ist ein automatischer Überstromschutz vorgesehen, wodurch externe Sicherungen überflüssig werden, das Systemdesign vereinfacht und gleichzeitig die Zuverlässigkeit erhöht wird. Das Trusted TMR 24 Vdc Digital-Ausgangsmodul T8451 verfügt über integrierte SOE-Berichte (Sequence of Events) mit einer Auflösung von 1 Millisekunde und ermöglicht so eine präzise zeitgestempelte Protokollierung von Ausgangszustandsänderungen für eine detaillierte Prozessanalyse und Fehlerbehebung.
Das Modul unterstützt Hot-Replacement online über dedizierte Companion Slot- oder SmartSlot-Konfigurationen. In Companion-Slot-Konfigurationen sind zwei benachbarte Slots für die gleiche Modulfunktion konfiguriert, wobei ein Slot als Primärposition und der andere als dedizierte Sekundär- oder Ersatzposition dient. SmartSlot-Konfigurationen ermöglichen die gemeinsame Nutzung eines einzelnen Ersatzsteckplatzes durch mehrere Primärmodule, wodurch die Steckplatzdichte im Gehäuse maximiert wird.
Ausgangsstatus auf der Frontplatte Für jeden Punkt sind Leuchtdioden (LEDs) vorhanden, die den Ausgangsstatus und Feldverdrahtungsfehler anzeigen. Modulstatus-LEDs zeigen den Modulzustand und den Betriebsmodus an, einschließlich der Zustände „Aktiv“, „Standby“ und „Ausgebildet“. Die Modulausgänge werden in isolierten Achtergruppen mit Strom versorgt, wobei jede dieser Gruppen als Leistungsgruppe bezeichnet wird.
Systemarchitektur
Das Trusted TMR 24 Vdc Digital-Ausgangsmodul T8451 besteht aus vier Hauptabschnitten, die zusammenarbeiten, um umfassende Funktionalität und Fehlertoleranz zu bieten. Diese Abschnitte sind die Host-Schnittstelleneinheit, die Feldschnittstelleneinheit, die Feldabschlusseinheit und die Frontplatteneinheit.
Host-Schnittstelleneinheit
Die Host-Schnittstelleneinheit dient als Zugangspunkt zum Inter-Module-Bus für das Modul. Es sorgt für Stromverteilung und lokal programmierbare Verarbeitungsleistung und ist der einzige Abschnitt des I/O-Moduls, der direkt mit der IMB-Backplane verbunden ist. Die Host-Schnittstelleneinheit ist bei den meisten I/O-Typen mit hoher Integrität üblich und führt sowohl typabhängige als auch produktbereichsübergreifende Funktionen aus. Jede Host-Schnittstelleneinheit enthält drei unabhängige Slices, die allgemein als A, B und C bezeichnet werden, wobei alle Verbindungen zwischen den drei Slices isoliert sind, um jegliche Fehlerinteraktion zwischen den Slices zu verhindern. Jeder Abschnitt wird als Fehlereindämmungsbereich betrachtet, da ein Fehler in einem Abschnitt keine Auswirkung auf den Betrieb der anderen Abschnitte hat.
Die Host-Schnittstelleneinheit ermöglicht eine fehlertolerante Hochgeschwindigkeitskommunikation mit dem Trusted TMR-Prozessor über die IMB-Schnittstelle. Ein FCR-Verbindungsbus zwischen Slices ermöglicht die Abstimmung eingehender IMB-Daten und die Verteilung ausgehender I/O-Moduldaten an das IMB. Die Einheit bietet eine galvanisch isolierte serielle Datenschnittstelle zu den Slices der Field Interface Unit und eine redundante Stromaufteilung der dualen 24-V-DC-Versorgungsspannung des Chassis mit Leistungsregulierung für die logische Stromversorgung der Host-Interface-Unit-Schaltkreise. Die Field Interface Unit-Slices werden magnetisch isoliert mit Strom versorgt und eine serielle Datenschnittstelle ist mit der Frontpanel-Einheit für Modulstatus-LEDs verbunden.
Die SmartSlot-Verbindung zwischen aktiven und Standby-Modulen ermöglicht die Koordination bei Modulaustauschaktivitäten. Digitale Signalverarbeitungsfunktionen führen eine lokale Datenreduzierung und Selbstdiagnose durch, während lokale Speicherressourcen Modulbetriebsdaten, Konfigurationsinformationen und Feld-E/A-Daten speichern. Integrierte Housekeeping-Funktionen überwachen Referenzspannungen, Stromverbrauch und Platinentemperatur.
Feldschnittstelleneinheit
Die Feldschnittstelleneinheit enthält die spezifischen Schaltkreise, die für die Anbindung an die jeweiligen Arten von Feld-E/A-Signalen erforderlich sind. Jedes Trusted TMR 24 Vdc-Digitalausgangsmodul T8451 verfügt über drei Feldschnittstelleneinheiten, eine pro Slice. Für dieses digitale Ausgangsmodul enthält die Field Interface Unit eine Stufe der Ausgangsschalterstruktur und eine Sigma-Delta-Ausgangsschaltung für jeden der 40 Feldausgänge. Zwei zusätzliche Sigma-Delta-Schaltkreise ermöglichen die optionale Überwachung der externen Feld-I/O-Versorgungsspannung.
Die Feldschnittstelleneinheit erhält isolierten Strom von der Hostschnittstelleneinheit für logische Operationen und sorgt für eine zusätzliche Leistungsaufbereitung für die von ihren Schaltkreisen benötigten Betriebsspannungen. Eine isolierte serielle Verbindung mit 6,25 Mbit pro Sekunde verbindet jede Field Interface Unit mit einem der Host Interface Unit-Slices. Die Field Interface Unit misst außerdem eine Reihe von Onboard-Housekeeping-Signalen, die bei der Überwachung der Leistung und Betriebsbedingungen des Moduls helfen. Zu diesen Signalen gehören Stromversorgungsspannungen, Stromverbrauch, integrierte Referenzspannungen und Platinentemperatur.
Feldabschlusseinheit
Die Field Termination Unit ist der Abschnitt des E/A-Moduls, der alle drei Field Interface Units mit einer einzigen Feldschnittstelle verbindet. Die Field Termination Unit stellt die ausfallsicheren Gruppenschalter und passiven Komponenten bereit, die für die Signalaufbereitung, den Überspannungsschutz und die EMI/RFI-Filterung erforderlich sind. Bei der Installation in einem Trusted Controller- oder Expander-Chassis wird der Feldanschluss der Field Termination Unit mit der Field I/O-Kabelbaugruppe verbunden, die an der Rückseite des Chassis angebracht ist.
Der SmartSlot-Link wird von der Host Interface Unit über die Field Termination Unit an die Feldanschlüsse weitergeleitet. Diese Signale gehen direkt zum Feldanschluss und bleiben von den E/A-Signalen auf der Field Termination Unit isoliert. Der SmartSlot-Link stellt die intelligente Verbindung zwischen aktiven und Standby-Modulen zur Koordination beim Modulaustausch bereit.
Frontplatteneinheit
Die Frontplatteneinheit enthält die notwendigen Anschlüsse, Schalter, Logik und LED-Anzeigen für die Frontplatte. Für jeden Typ von vertrauenswürdigen E/A-Modulen enthält die Frontplatteneinheit die LED-Anzeigen „Slice Healthy“, „Active/Standby“ und „Educated“ sowie die Schalter zum Entfernen des Moduls. Zusätzliche zweifarbige LEDs dienen zur Statusanzeige der einzelnen I/O-Signale. Serielle Datenschnittstellen verbinden die Front Panel Unit mit jedem der Host Interface Unit-Slices, um die LED-Statusanzeigen zu steuern und die Schalter zum Entfernen des Moduls zu überwachen.
Leitungsüberwachung und Ausgangszustände
Das Trusted TMR 24 Vdc Digital-Ausgangsmodul T8451 überwacht automatisch den Strom und die Spannung des Ausgangskanals, um den Zustand des Ausgangskanals zu bestimmen. Der numerische Ausgangszustand und der Leitungsfehlerstatus werden an die Anwendung zurückgemeldet und liefern umfassende Diagnoseinformationen. Zu den Fehlerstatuszuständen der Leitungsüberwachung gehören ein Feldkurzschluss, ein unter Spannung stehender Ausgang ohne Last, ein offener Feldstromkreis, ein stromloser Ausgang und keine Feldversorgungsspannung.
Es wird empfohlen, an nicht genutzten Ausgängen einen Ersatzlastwiderstand anzubringen, damit ein Strom entnommen wird, der über der Leerlaufschwelle liegt. Diese Vorgehensweise verhindert, dass das Modul einen Leerlauffehlerzustand meldet, und gewährleistet eine genaue Leitungsüberwachung für ungenutzte Kanäle.
Fehlererkennung und -prüfung
Umfangreiche Diagnosefunktionen ermöglichen die automatische Erkennung von Modulfehlern im Trusted TMR 24 Vdc Digital Output Module T8451. Die TMR-Architektur des Ausgangsmoduls und die durchgeführten Diagnosen überprüfen die Gültigkeit aller kritischen Schaltkreise. Die Verwendung der TMR-Architektur bietet eine fehlertolerante Methode, um dem ersten Auftreten eines Fehlers auf dem Modul standzuhalten und die normalen Ausgangssteuerungen ohne Unterbrechung des Systems oder Prozesses fortzusetzen.
Fehler werden dem Benutzer über die Statusanzeigen „Gesundheit“ auf der Vorderseite des Moduls und über die an den vertrauenswürdigen TMR-Prozessor gemeldeten Informationen gemeldet. Im Normalbetrieb sind alle drei „Healthy“-Anzeigen grün. Wenn ein Fehler auftritt, blinkt eine der „Healthy“-Anzeigen rot und zeigt damit an, dass eine Untersuchung empfohlen wird. Wenn die Ursache im Modul liegt, sollte das Modul ausgetauscht werden.
Vom Inter-Module-Bus bis zum Feldstecker umfasst das I/O-Modul umfangreiche Fehlererkennungs- und Integritätstests. Als Ausgabegerät werden die meisten Tests im störungsfreien Modus durchgeführt. Die vom IMB eingegebenen Daten werden in einem redundanten fehlerkorrigierenden RAM auf jedem Slice-Teil der Host-Schnittstelleneinheit gespeichert. Über die empfangenen Daten stimmt jedes Slice ab und alle Datenübertragungen beinhalten eine Bestätigungsantwort vom Empfänger.
Der vertrauenswürdige TMR-Prozessor weist die integrierten digitalen Signalprozessoren regelmäßig an, einen Sicherheitsschichttest durchzuführen. Dieser Test führt dazu, dass der digitale Signalprozessor mit dem vertrauenswürdigen TMR-Prozessor seine Fähigkeit überprüft, Daten mit Integrität zu verarbeiten. Darüber hinaus verwendet der digitale Signalprozessor zyklische Redundanzprüfungen, um die im Flash-Speicher gespeicherten Variablen und Konfigurationen zu überprüfen.
Zwischen der Host-Schnittstelleneinheit und der Feldschnittstelleneinheit gibt es eine Reihe galvanisch getrennter Verbindungen für Daten und Strom. Der Datenlink wird synchronisiert und auf Abweichungen überwacht. Sowohl die Field Interface Unit als auch die Host Interface Unit verfügen über integrierte Temperatursensoren zur Charakterisierung temperaturbedingter Probleme. Die Netzteile für die Platinen der Host-Schnittstelleneinheit und der Feldschnittstelleneinheit sind redundant, vollständig instrumentiert und testbar und bilden ein Power-Integrity-Subsystem.
Struktur des Ausgangsschalters
Das Trusted TMR 24 Vdc-Digitalausgangsmodul T8451 bietet eine TMR-Schalttopologie, bei der die Last von insgesamt drei vollständig überwachten, ausfallsicheren Schaltkanälen gesteuert wird, von denen einer physisch auf jeder Feldschnittstelleneinheit im Modul vorhanden ist. Bei einem Ausfall eines einzelnen Schalters oder eines gesamten Slice bleibt zwei der drei ausfallsicheren Schalterkanäle betriebsbereit, um die Last mit Strom zu versorgen.
Die oberen Schalter werden als „Normalerweise offen“ bezeichnet und werden von der Feldschnittstelleneinheit gesteuert, auf der sie sich physisch befinden. Die unteren Schalter sind als Öffner dargestellt und werden von der vorgeschalteten benachbarten Feldschnittstelleneinheit gesteuert. In diesem Zusammenhang ist „Normalerweise offen“ definiert als der Zustand „Aus“, wenn kein Steuersignalstrom vorhanden ist, und in ähnlicher Weise ist „Normal geschlossen“ der Einzustand, wenn kein Steuersignalstrom vorhanden ist. Diese Schalter bestehen aus Anreicherungs-MOSFETs und sind bei fehlender Modulspannung garantiert ausgeschaltet, um Gate-Spannungssignale zu erzeugen, mit denen sie eingeschaltet werden.
Der Grund dafür, dass die unteren Schalter so festgelegt sind, dass sie bei fehlender Steuersignalleistung eingeschaltet sind, besteht darin, dass zwei Kanäle die Last mit Strom versorgen können, falls ein ganzer Abschnitt ausfällt. Selbst wenn ein ganzer Abschnitt ausfällt, leiten die verbleibenden Ausgangskreise den erforderlichen Steuerstrom zur Last.
Schalterdiagnose
Im Normalbetrieb bleiben Schalter 1 und Schalter 2 eingeschaltet. In diesem Zustand weisen beide Schalter einen geringen Widerstand auf. Um die Fähigkeit des Systems zu bestimmen, die Last über diese Schalter zu steuern, werden ihre Gate-Spannungen einzeln moduliert. Wenn die Gate-Spannungen moduliert werden, ändern sich die Überwachungssignale synchron auf vorhersehbare Weise. Der lokale digitale Signalprozessor analysiert die relative Amplitude und Phase dieser kleinen Wechselstromsignale, um den Einschaltwiderstand und die Schwellenspannungen jedes Schalters zu bestimmen.
Der Strom zur Last muss nicht vollständig unterbrochen werden, um ein gewisses Maß an Vertrauen in die Abschaltfähigkeit der Transistoren zu erreichen. Für die TMR-Schalterkonfiguration im Ein-Zustand muss jeweils nur ein ausfallsicherer Schalter moduliert werden, während die anderen beiden den Laststrom führen.
Kurzschlussschutz
Ausgangskanäle des Trusted TMR 24 Vdc Digital Output Module T8451 sind gemäß IEC 61131-2 als geschützt klassifiziert und erfüllen insbesondere die Anforderungen an geschützte Ausgänge. Im eingeschalteten Zustand wird der Kanalausgangsstrom überwacht, um die Kanalschalter vor Schäden durch einen anhaltenden Überstromzustand zu schützen. Wenn ein anhaltender Überstromzustand erkannt wird, wird ein Kurzschlussfehlerzustand gespeichert und der Ausgang wird abgeschaltet.
Im stromlosen Zustand kann der Ausgang optional so konfiguriert werden, dass er Feldkurzschlüsse über die Konfiguration der System.INI-Datei erkennt. Die Erkennung von Kurzschlüssen im stromlosen Zustand beruht auf einer teilweisen Erregung des Feldstromkreises, um den Lastwiderstand des Kanals zu bestimmen. Die teilweise Erregung eines Feldstromkreises soll jede Änderung der Feldspannung oder des Feldstroms auf weniger als 2 Volt bzw. 100 Milliampere beschränken.
Ein verriegelter Kurzschluss-Fehlerzustand kann durch Betätigen der Fehler-Reset-Taste des Systems oder durch Ändern des befohlenen Kanalzustands gelöscht werden. Der Ausgang verfügt außerdem über eine nicht austauschbare Schmelzsicherung für absoluten Schutz vor katastrophalen Fehlerbedingungen.
Gruppenfehlersichere Schalter
Um einen sicheren Betrieb zu unterstützen, ist das Trusted TMR 24 Vdc Digital Output Module T8451 mit einer Reihe von Schaltern ausgestattet, die eine Gruppe von acht Ausgangskanälen, die als Power Group bezeichnet werden, mit Strom versorgen. Der ausfallsichere Schalter der Ausgangsmodulgruppe ist als letzter Kontrollschalter gedacht, der alle Ausgänge stromlos machen kann, die nicht auf normale Weise stromlos geschaltet werden können. Aus Sicherheitsgründen führt das Vorhandensein von zwei oder mehr Fehlern innerhalb des Ausgangsmoduls dazu, dass die Gruppen-Fail-Safe-Schalter abgeschaltet werden, was dazu führt, dass alle Ausgänge in der Gruppe abgeschaltet werden.
Es gibt drei parallel geschaltete Schalter, die den Gruppen-Fail-Safe-Schalter bilden, einer, der jedem Abschnitt der Leistungsgruppe zugeordnet ist. Die Group Fail-Safe Switches werden über ein Signal von einem der beiden anderen benachbarten Slices gesteuert. Das heißt, wenn ein Slice anhand der Ausgangszustände feststellt, dass sich ein Ausgang nicht im stromlosen Zustand befindet, wie er sein sollte, dann kann er seinen eigenen Gruppen-Fail-Safe-Schalter und die der anderen Slices-Gruppen-Fail-Safe-Schalter anweisen, den Strom abzuschalten. Dies führt dazu, dass zwei der drei Elemente der Gruppen-Fail-Safe-Schalterstruktur stromlos werden und nur ein Element unter Spannung steht.
Wenn zwei Slices die gleiche Aktion ausführen, wird der letzte Ausgang des Gruppen-Fail-Safe-Schalters deaktiviert. Dies wäre der Fall, wenn zwei oder mehr Ausgangsschaltelemente in einem festsitzenden Zustand ausfallen, sodass der Ausgang nicht abgeschaltet werden kann. Das Steuersignal des Group Fail-Safe Switch wird von einer Ladungspumpe erzeugt, die vom Kommunikationstakt zur Slice-Leistungsgruppe gesteuert wird. Wenn die Uhr ausfällt, bricht die Vorspannung des Gruppen-Fail-Safe-Schalters zusammen, wodurch sichergestellt wird, dass selbst dann, wenn die Fähigkeit des Slice zur Kommunikation mit einer Leistungsgruppe verloren geht, der Gruppen-Fail-Safe-Schalter durch Stoppen der Kommunikationsuhr immer noch abgeschaltet werden kann. Wenn ein Slice ausfällt, wird der Watchdog auf der Host-Schnittstelleneinheit abgelaufen und der Slice zurückgesetzt, wodurch die Stromversorgung der Feldschnittstelleneinheit abgeschaltet wird und das zugehörige Gruppen-Fail-Safe-Switch-Steuersignal ebenfalls abgeschaltet wird.
Installation und Konfiguration
Einsetzen und Entfernen von Modulen
Das Trusted TMR 24 Vdc Digital-Ausgangsmodul T8451 enthält statisch empfindliche Teile und Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung statischer Elektrizität müssen beachtet werden. Insbesondere dürfen freiliegende Steckerstifte nicht berührt werden und auf keinen Fall darf das Modulgehäuse entfernt werden. Vor der Installation sollte das Modul visuell auf Beschädigungen überprüft werden. Dabei muss sichergestellt werden, dass das Modulgehäuse unbeschädigt erscheint und der I/O-Anschluss auf der Rückseite des Moduls keine verbogene Stifte aufweist. Wenn das Modul beschädigt erscheint oder irgendwelche Stifte verbogen sind, sollte es nicht installiert werden und verbogene Stifte sollten nicht begradigt werden. Das Modul sollte zum Austausch eingeschickt werden.
Um das Modul zu installieren, muss die Feldkabelbaugruppe installiert und korrekt positioniert sein. Wenn E/A-Modulschlüssel verwendet werden, muss überprüft werden, ob alle Schlüssel an der richtigen Position installiert sind und ordnungsgemäß in ihren Steckplätzen sitzen. Die Auswurflaschen am Modul werden mit dem Entriegelungsschlüssel gelöst, um sicherzustellen, dass die Auswurflaschen vollständig geöffnet sind. Das Modul wird an den Auswerfern festgehalten und vorsichtig in den vorgesehenen Steckplatz eingesetzt. Durch Drücken auf die Ober- und Unterseite der Modulblende wird das Modul vollständig eingedrückt. Die Modulauswerfer werden geschlossen und sorgen dafür, dass sie in ihrer verriegelten Position einrasten.
Das Modul sollte mit minimalem Widerstand im Gehäuse montiert werden. Wenn sich das Modul nicht leicht montieren lässt, sollten Sie keine Gewalt anwenden. Das Modul sollte entfernt und auf verbogene oder beschädigte Stifte überprüft werden. Wenn die Pins nicht beschädigt sind, kann versucht werden, das Modul erneut zu installieren.
Kabelauswahl
E/A-Kabel, die für die Verwendung mit dem Trusted TMR 24 Vdc Digital Output Module T8451 geeignet sind, werden in der Produktbeschreibung Trusted I/O Companion Slot Cables und der Produktbeschreibung Trusted I/O SmartSlot Cables ausführlich beschrieben. In diesen Produktbeschreibungen werden auch die Typen der Feldabschlussbaugruppe oder der vielseitigen Feldabschlussbaugruppe aufgeführt, die mit diesem Modultyp verwendet werden können. Mehradrige FTA-Kabel in kundenspezifischer Länge sind 0,5 Quadratmillimeter groß und haben einen Widerstand von 40 Ohm pro Kilometer. Beispielsweise hat ein 50 Meter langes Kabel eine Schleifenimpedanz von 4 Ohm bei 0,5 Ampere, was einem Spannungsabfall von 2 VDC entspricht.
Beendigung
Nicht verwendete Ausgänge sollten in der Anwendung abgeschaltet und über einen 4K7-Ohm-0,5-Watt-Widerstand auf Null Volt verdrahtet werden, um die ordnungsgemäße Leitungsüberwachungsfunktion aufrechtzuerhalten und falsche Fehleranzeigen zu verhindern.
Modul-Pinbelegungsanschlüsse
Das Trusted TMR 24 Vdc Digital-Ausgangsmodul T8451 nutzt einen Feldstecker mit mehreren Anschlussreihen. Die Pinbelegung ermöglicht SmartSlot-Link-Verbindungen, Ausgangskanalverbindungen für alle 40 nach Power Group organisierten Kanäle sowie Power Group-Versorgungs- und Rückleitungsanschlüsse. Jede Leistungsgruppe umfasst acht Ausgangskanäle mit zugehörigen positiven Versorgungs- und Rücklaufanschlüssen.
Modulpolarisation und Keying
Alle Trusted-Module sind kodiert, um zu verhindern, dass sie an der falschen Stelle innerhalb eines Gehäuses eingesetzt werden. Die Polarisation besteht aus zwei Teilen: dem Modul und dem zugehörigen Feldkabel. Jeder Modultyp wurde während der Herstellung verschlüsselt. Die Organisation, die für die Integration des Trusted Systems verantwortlich ist, muss das Kabel kodieren, indem sie die Kodierteile vom Kabel entfernt, sodass sie vor der Montage mit den am zugehörigen Modul angebrachten Stopfen übereinstimmen. Bei Kabeln mit Companion-Slot-Installation müssen beide Kodierstreifen polarisiert sein. Beim Trusted TMR 24 Vdc Digital Output Module T8451 müssen die Codierstifte 1, 5 und 6 entfernt werden.
Modulkonfiguration
Für das physische Ausgangsmodul selbst ist keine Konfiguration erforderlich. Alle konfigurierbaren Eigenschaften des Moduls werden mithilfe von Tools auf der Engineering Workstation ausgeführt und werden Teil der Anwendung oder System.INI-Datei, die in den Trusted TMR Processor geladen wird. Der Trusted TMR Processor konfiguriert das Ausgabemodul automatisch nach dem Herunterladen von Anwendungen und während der Aktiv/Standby-Umstellung.
Das IEC 61131 TOOLSET bietet die Hauptschnittstelle zur Konfiguration des Ausgangsmoduls. Zur Konfiguration des Ausgangsmoduls sind drei Verfahren erforderlich: Definieren der erforderlichen I/O-Variablen für die Feldausgangsdaten und Modulstatusdaten mithilfe des Wörterbucheditors des IEC 61131 TOOLSET; Erstellen einer E/A-Moduldefinition im E/A-Verbindungseditor für jedes E/A-Modul, die physische Informationen einschließlich Chassis- und Steckplatzposition definiert und die Verbindung von Variablen mit den E/A-Kanälen des Moduls ermöglicht; und Verwendung des Trusted System Configuration Manager zum Definieren benutzerdefinierter LED-Anzeigemodi, Standard- oder Fail-Safe-Zustände pro Kanal und anderer Moduleinstellungen.
Definition komplexer Geräte
Die T8451 I/O Complex Equipment Definition umfasst acht I/O-Karten, numerisch durch die Rack-Nummer referenziert. Zu diesen Karten gehören die DO-Karte für OEM-Parameter und den Feldausgangsstatus, die STATE-Karte für den Feldausgangsstatus, die AI-Karte für die Ausgangsspannung, die CI-Karte für den Ausgangsstrom, die LINE_FLT-Karte für den Leitungsfehlerstatus, die DISCREP-Karte für Kanaldiskrepanz, die HKEEPING-Karte für Verwaltungsregister und die INFO-Karte für E/A-Modulinformationen.
Konfiguration der Ereignissequenz
Jede boolesche Ausgangsvariable des Trusted TMR 24 Vdc Digital Output Module T8451 kann für die automatische Protokollierung der Ereignissequenz konfiguriert werden. Dies gilt für die Variablen „Ausgangsstatus“ und „Leitungsfehlerstatus“. Bei der Variablendefinition im Data Dictionary Editor wird für SOE eine boolesche Variable konfiguriert. Um SOE auszuwählen, wird die Schaltfläche „Erweitert“ im Dialogfeld „Boolesche Variablendefinition“ gedrückt, um das Dialogfeld „Erweiterte Definition“ zu öffnen, und das Kontrollkästchen für Ereignissequenz wird aktiviert, um die Variable für die automatische SOE-Protokollierung zu aktivieren.
Während des Betriebs meldet das Ausgabemodul automatisch zeitgestempelte Zustandsänderungsinformationen für die Ausgabedaten. Der vertrauenswürdige TMR-Prozessor protokolliert automatisch Zustandsänderungen für konfigurierte SOE-Variablen im SOE-Protokoll des Systems. Das SOE-Protokoll kann mithilfe des SOE- und Process Historian-Pakets, das auf der Engineering Workstation ausgeführt wird, überwacht und abgerufen werden.
Bedienung über die Frontplatte
Statusanzeigen auf der Vorderseite des Trusted TMR 24-VDC-Digitalausgangsmoduls T8451 bieten visuelle Hinweise auf den Betriebsstatus des Moduls und den Feldausgangsstatus. Jeder Indikator ist eine zweifarbige LED. Oben und unten an jedem Modul befindet sich ein Auswurfhebel, mit dem das Modul aus dem Gehäuse entfernt werden kann. Endschalter erkennen die offene und geschlossene Position der Auswerferhebel. Die Auswurfhebel sind normalerweise eingerastet, wenn das Modul fest im Controller- oder Expander-Chassis sitzt.
Modulstatus-LEDs
Auf der Vorderseite des Moduls befinden sich sechs Modulstatusanzeigen: drei Statusanzeigen für den Zustand „Gesund“, eine „Aktiv“-Anzeige, eine „Standby“-Anzeige und eine „Educated“-Anzeige. Die Healthy-Indikatoren werden direkt von jedem Modul-Slice gesteuert. Die Anzeigen „Aktiv“, „Standby“ und „Educated“ werden über die Frontplatteneinheit gesteuert. Die Frontplatteneinheit empfängt Daten von jedem der Modul-Slices, führt eine 2003-Abstimmung für jedes Datenbit von den Slices durch und stellt die Indikatoren entsprechend ein.
Die Statusanzeigen „Integral“ können verschiedene Zustände anzeigen, darunter „Aus“, wenn kein Strom an das Modul angelegt wird, „gelb“, wenn sich das Slice im Startzustand befindet, „grün“, wenn das „Slice“ fehlerfrei ist, „rot blinkend“, wenn ein Fehler am zugehörigen „Slice“ vorliegt, das „Slice“ aber noch betriebsbereit ist, „rot“ kurzzeitig bei der Installation, wenn an dem zugehörigen „Slice“ Strom anliegt, und „rot“, wenn sich das zugehörige Slice im schwerwiegenden Zustand befindet, ein kritischer Fehler erkannt und das Slice deaktiviert wurde.
Die Aktivanzeige zeigt Aus an, wenn sich das Modul nicht im Aktiv-Zustand befindet, Grün, wenn das Modul im Aktiv- oder Wartungszustand ist, Rot blinkend, wenn sich das Modul im Abschaltzustand befindet und die Standby-LED aus ist, und Rot blinkend, wenn sich das Modul im schwerwiegenden Zustand befindet und die Standby-LED ebenfalls blinkt.
Die Standby-Anzeige zeigt Aus an, wenn sich das Modul nicht im Standby-Zustand befindet, Grün, wenn sich das Modul im Standby-Zustand befindet, und Rot blinkend, wenn sich das Modul im schwerwiegenden Zustand befindet, wobei die Aktiv-LED ebenfalls rot blinkt.
Die Anzeige „Educated“ (Ausgebildet) zeigt Aus an, wenn das Modul nicht eingelernt ist, Grün, wenn das Modul eingelernt ist, Grün blinkend, wenn das Modul vom Prozessor erkannt wird, die Einlernphase jedoch noch nicht abgeschlossen ist, und Gelb blinkend, wenn eine Aktiv/Standby-Umschaltung durchgeführt wird.
Ausgangsstatusanzeigen
Auf der Vorderseite des Moduls befinden sich 40 Ausgangskanal-Statusanzeigen, eine für jeden Feldausgang. Diese Indikatoren werden von der Frontplatteneinheit gesteuert, die Daten von jedem der Modul-Slices empfängt und eine 2003-Abstimmung über jedes Datenbit von den Slices durchführt, bevor die Indikatoren entsprechend eingestellt werden. Der Anzeigemodus für den Ausgangsstatus hängt vom numerischen Status des Ausgangskanals ab. Jeder Ausgangszustand kann so definiert werden, dass er einen bestimmten Anzeigemodus hat, einschließlich Aus, Grün, Rot, Grün blinkend oder Rot blinkend.
Die konfigurierbaren Anzeigemodi ermöglichen es Benutzern, die Ausgangsstatusanzeigen an individuelle Anwendungsanforderungen anzupassen. Ohne Anpassung zeigen die Standardanzeigemodi „Ausgang aus“, „Ausgang ein“, „Kein Lastausgang offener Stromkreis“, „Feldkurzschluss-Ausgangsüberstromschutz ausgelöst“ und „Ausgangskanal gesperrt“ sowie „Kanalfehler“ oder „keine Feldversorgungsspannung“ an.
Fehlersuche und Wartung
Fehlerberichterstattung
Ausgangsmodulfehler des Trusted TMR 24 Vdc Digital Output Module T8451 werden dem Benutzer über visuelle Anzeigen auf der Vorderseite des Moduls und über Statusvariablen gemeldet, die automatisch in den Anwendungsprogrammen und externen Systemkommunikationsschnittstellen überwacht werden können. Im Allgemeinen gibt es zwei Arten von Fehlern, die vom Benutzer behoben werden müssen: externe Verdrahtungsfehler und Modulfehler. Externe Verdrahtungsfehler erfordern Korrekturmaßnahmen vor Ort, um den Fehlerzustand zu beheben, während Modulfehler den Austausch des Ausgangsmoduls erfordern.
Fehler in der Feldverkabelung
Durch die Messung der Ausgangskanalspannung und des Ausgangskanalstroms erkennt das Modul automatisch Feldverkabelungs- und Lastfehler. Wenn bei einem Feldsignal ein offener Schaltkreis oder ein Kurzschluss auftritt oder keine Feldversorgungsspannung angeschlossen ist, zeigt die Ausgangsstatusanzeige den konfigurierten LED-Modus an, der entsprechende Ausgangszustand wird gemeldet und der Leitungsfehlerstatus für diesen Kanal wird auf 1 gesetzt. Alle anderen Ausgangskanäle bleiben davon unberührt, außer im Fall von Verdrahtungs- und Versorgungsspannungsfehlern gemeinsamer Ursache im Feld. Die Feldausgangsspannungs- und -stromvariablen können überwacht werden, um die tatsächlichen Betriebsbedingungen jedes Ausgangskanals zu ermitteln und so den Benutzer bei der Bestimmung der spezifischen Art des Verdrahtungsfehlers zu unterstützen. Sobald der spezifische Feldverdrahtungsfehler identifiziert und behoben wurde, zeigen die Ausgangsstatusvariablen und die Ausgangsstatusanzeige den normalen Ein-/Aus-Status des Feldgeräts an.
Modulfehler
Umfangreiche Diagnosefunktionen ermöglichen die automatische Erkennung von Modulfehlern. Die TMR-Architektur des Ausgangsmoduls und die durchgeführten Diagnosen überprüfen die Gültigkeit aller kritischen Schaltkreise. Die Verwendung der TMR-Architektur bietet eine fehlertolerante Methode, um dem ersten Auftreten eines Fehlers auf dem Modul standzuhalten und die normalen Ausgangssteuerungen ohne Unterbrechung des Systems oder Prozesses fortzusetzen. Fehler werden dem Benutzer über die Statusanzeigen „Gesundheit“ auf der Vorderseite des Moduls und über die Variablen INFO und HKEEPING gemeldet. Im Normalbetrieb sind alle drei Statusanzeigen grün. Wenn ein Fehler auftritt, blinkt eine der „Healthy“-Anzeigen rot. Es wird empfohlen, diesen Zustand zu untersuchen und, wenn der Fehler im Modul liegt, es auszutauschen.
Companion-Slot-Konfiguration
Bei einer Companion-Slot-Konfiguration werden zwei benachbarte Slots in einem Trusted Chassis für die gleiche Ausgabemodulfunktion konfiguriert. Ein Steckplatz ist der primäre Steckplatz und der andere ein eindeutiger sekundärer oder Ersatzsteckplatz. Die beiden Steckplätze sind an der Rückseite des Trusted Chassis mit einem doppelt breiten E/A-Schnittstellenkabel verbunden, das beide Steckplätze mit gemeinsamen Feldverkabelungsanschlüssen verbindet. Während des normalen Betriebs enthält der primäre Steckplatz das aktive Modul, wie durch die Aktivanzeige auf der Vorderseite des Moduls angezeigt. Der sekundäre Steckplatz steht für ein Ersatzmodul zur Verfügung, bei dem es sich normalerweise um das Standby-Modul handelt, wie durch die Standby-Anzeige auf der Vorderseite des Moduls angezeigt.
Abhängig von der Installation ist möglicherweise bereits ein Hot-Spare-Modul installiert oder es wird ein Modulplatzhalter im Standby-Steckplatz installiert. Wenn bereits ein Hot-Spare-Modul installiert ist, erfolgt die Übertragung zum Standby-Modul automatisch, wenn im aktiven Modul ein Modulfehler erkannt wird. Wenn kein Hot-Spare installiert ist, läuft das System weiterhin über das aktive Modul, bis ein Ersatzmodul installiert wird.
SmartSlot-Konfiguration
Bei einer SmartSlot-Konfiguration ist der sekundäre Steckplatz nicht für jeden primären Steckplatz eindeutig. Stattdessen wird ein einzelner sekundärer Steckplatz von vielen primären Steckplätzen gemeinsam genutzt, was die höchste Dichte an Modulen bietet, die in einem bestimmten physischen Raum eingebaut werden können. Auf der Rückseite des Trusted Chassis verbindet ein einfachbreites I/O-Kabel den sekundären Steckplatz direkt mit dem I/O-Kabel, das mit dem ausgefallenen primären Modul verbunden ist. Wenn ein Ersatzmodul im SmartSlot installiert ist und das SmartSlot-E/A-Kabel mit dem ausgefallenen Primärmodul verbunden ist, kann der SmartSlot zum Ersetzen des ausgefallenen Primärmoduls verwendet werden.
Aktiv/Standby-Umschaltung
Der vertrauenswürdige TMR-Prozessor ist für die Verwaltung eines I/O-Modulpaars durch eine Aktiv/Standby-Umschaltung verantwortlich. Der Benutzer muss den primären und optional den sekundären E/A-Modulstandort für jedes E/A-Modulpaar definieren. Jeder primäre Modulstandort muss eindeutig sein und wird als Teil der komplexen Gerätedefinition im IEC 61131 TOOLSET definiert. Die Speicherorte sekundärer Module können eindeutig sein oder von mehreren sekundären Modulen gemeinsam genutzt werden und werden im Modulabschnitt der Datei System.INI definiert. Das System ermittelt automatisch die Position des sekundären Moduls, wenn das primäre Modul installiert und betriebsbereit ist.
Wenn beim ersten Start das primäre Modul installiert ist, wird es standardmäßig zum aktiven Modul. Wenn das sekundäre Modul in der System.INI-Datei definiert wurde und kein primäres Modul vorhanden ist und der Speicherort des sekundären Moduls eindeutig ist, wird das sekundäre Modul standardmäßig zum aktiven Modul. Wenn das sekundäre Modul installiert wird, ohne dass ein primäres Modul vorhanden ist, und der Standort des sekundären Moduls nicht eindeutig ist wie in einer SmartSlot-Konfiguration, wird kein Modul für dieses Modulpaar aktiv.
Damit ein Modul zum aktiven Modul wird, überprüft der vertrauenswürdige TMR-Prozessor, ob es sich bei dem Modul um den richtigen E/A-Modultyp handelt und ob beide Schalter zum Entfernen des Moduls geschlossen sind. Zu diesem Zeitpunkt wird das E/A-Modul konfiguriert und schließlich in den aktiven Zustand versetzt. Ein Modul im aktiven Zustand sollte niemals entfernt werden. Wenn am aktiven Modul ein Fehler auftritt, wird der vertrauenswürdige TMR-Prozessor informiert und versucht, eine Aktiv-/Standby-Umschaltung durchzuführen.
