Het I/A Series®-systeem is een intelligent automatiseringsplatform ontwikkeld door Invensys Foxboro (nu onderdeel van Schneider Electric), dat veel wordt gebruikt in procescontrole-industrieën. Het intrinsiek veilige (IS) I/O-subsysteem is een cruciaal onderdeel dat is ontworpen voor veilige en betrouwbare signaalverwerving en -controle in potentieel explosieve atmosferen (bijvoorbeeld Zone 1/Zone 21 of Zone 2/Zone 22).
De kern van dit subsysteem is de intrinsiek veilige communicatiemodule (ISCM), die dient als brug tussen besturingsprocessors uit de I/A-serie (zoals de FCP270 of ZCP270) en de intrinsiek veilige I/O-modules van Pepperl+Fuchs (P+F). De ISCM ondersteunt twee stijlen P+FI/O-modules: LB-stijl (voor Zone 2/Div. 2-omgevingen) en FB-stijl (voor Zone 1-omgevingen). Via de ISCM worden deze I/O-modules van derden herkend en beheerd door het I/A-seriesysteem, net als standaard veldbusmodules (FBM's) uit de 200-serie.
Systeemfuncties en -mogelijkheden
1. Uitgebreide moduleondersteuning
De ISCM ondersteunt een breed scala aan P+F intrinsiek veilige I/O-modules, waaronder:
Digitale in-/uitgangsmodules: bijv. 8-kanaals digitale ingang (LB 1108), digitale uitgang met positiefeedback (LB 2101), etc.
HART-communicatiemodules: Ondersteunt voor HART geschikte analoge I/O-modules (bijv. LB 3102 A), waardoor digitale communicatie en configuratie met slimme instrumenten mogelijk is.
Pulstelling- en frequentiemodules: bijv. LB 1104 F (pulstelling + richtingdetectie), LB 1103 F (frequentie-ingang), enz.
2. Redundantie en hoge beschikbaarheid
Ondersteunt redundante ISCM-configuraties. In het geval van een primaire ISCM-storing neemt de back-up het naadloos over zonder de procesgegevens te onderbreken.
Ondersteunt redundantie van de voeding, vooral in Zone 2-toepassingen, waar een derde voeding als back-up kan zorgen om systeemuitval te voorkomen.
3. Detectie en alarm van lijnfouten
De meeste P+FI/O-modules zijn voorzien van Line Fault Detection (LFD), waarmee het volgende kan worden geïdentificeerd:
Analoge stroom onder 0,5 mA of boven 22 mA
Open analoge uitgangslus
Open of kortgesloten digitale ingang
Doorgebrand thermokoppel, enz.
Een rode LED op het voorpaneel van de module gaat branden bij foutdetectie en het systeem wordt gewaarschuwd via de I/O BAD-bit, met duidelijke indicaties op zowel de blokfrontplaten als de systeembeheerinterfaces.
4. Integratie van HART-apparaten
Ondersteunt de communicatie met slimme instrumenten via HART I/O-modules, waardoor het lezen van multivariabele gegevens (bijv. PV, SV, TV), apparaatstatus en configuratie-informatie mogelijk wordt.
De ISCM communiceert met besturingsprocessors uit de I/A-serie (FCP270 of ZCP270) via een 2 Mbps HDLC-veldbus. Deze bus ondersteunt redundante paden om de betrouwbaarheid van de communicatie te garanderen. Bij de ZCP270 loopt de communicatie via FCM100E/Et-modules, die het protocol omzetten voor transmissie via een Ethernet-glasvezelnetwerk.
2. Gegevens in kaart brengen en emuleren
Bij het opstarten scant de ISCM automatisch de aangesloten P+FI/O-modules en bouwt overeenkomstige FBM-datastructuren en letterbug-tabellen in het geheugen op. Dit emulatiemechanisme maakt het volgende mogelijk:
Het systeem gebruikt standaard besturingsblokken uit de I/A-serie (bijv. AIN, AOUT, CIN, COUT) voor configuratie.
Configuratie via grafische tools zoals de InFusion Engineering Environment (IEE) of I/A Series ICC.
3. Letterbug-adresseringsmechanisme
Elke ISCM- en I/O-module wordt geïdentificeerd door een unieke letterbug van zes tekens:
De eerste 3 tekens worden door de gebruiker gedefinieerd tijdens de systeemdefinitie.
Het vierde teken wordt ingesteld via een draaischakelaar op de ISCM (0–9 of A–F), waardoor verschillende ISCM's worden onderscheiden.
De 5e t/m 6e tekens vertegenwoordigen het moduleslotnummer (01 t/m 48); modules met dubbele breedte gebruiken het linker slotnummer.
4. Redundantiesynchronisatiemechanisme
Redundante ISCM's synchroniseren hun databases via de communicatiebus op het basisstation. Als de primaire ISCM uitvalt, kan de back-up het binnen milliseconden overnemen en doorgaan met communiceren met I/O-modules. Houd er rekening mee dat digitale gegevens van HART-apparaten een korte onderbreking kunnen ondervinden terwijl de communicatie wordt hersteld.
5. Voedingsbewaking en alarmering
De ISCM bewaakt de status van alle aangesloten voedingen (tot 6 LB-stijl of 4 FB-stijl) en rapporteert afwijkingen via bitstatussen in de Diag Status 1-byte. Gebruikers kunnen de monitoring voor specifieke voedingen uitschakelen met behulp van de SYSOPT-parameter.
6. Configuratie en blokverwerking
Elke ISCM is geconfigureerd met een ECB200 (enkele module) of ECB202 (redundant paar).
Elke I/O-module is geconfigureerd met een overeenkomstige ECB (bijvoorbeeld ECB1 voor analoge ingang, ECB53 voor analoge uitgang).
Regelblokken (bijv. PID, AIN, AOUT) gebruiken de parameter PNT_NO om naar specifieke I/O-kanalen te verwijzen.
7. Veiligheid en certificering
Alle P+FI/O-modules zijn ATEX/IECEx-gecertificeerd voor gebruik in explosiegevaarlijke omgevingen.
Het systeem ondersteunt Safety Integrity Level (SIL) 2; sommige modules bevatten onafhankelijke uitschakelingangen voor Safety Instrumented Functions (SIF).
Typische toepassingsscenario's
Olie en gas: broncontrole, compressorbewaking, meting van tankparken
Chemisch en farmaceutisch: reactortemperatuurregeling, stroommeting, veiligheidsvergrendelingssystemen
