Prima messa in funzione
RISCHIO DI SCOSSA ELETTRICA, ESPLOSIONE O BAGLIORI DA ARCO Isolare l’alimentazione prima di effettuare interventi di manutenzione
sull’apparecchio.
Il mancato rispetto di queste istruzioni provocherà morte o gravi infortuni.
PERICOLO
Utilizzo
Panoramica Il modulo I/O di sicurezza remoto XPSMF3AIO8401 è certificato in ottemperanza alle norme seguenti:
z SIL 3, secondo IEC 61508
z Categoria 4, secondo EN 954-1.
z IEC 61131-2
z prEN 501156
z DIN V 19250 fino a RC 6
z NFPA 8501, NFPA 8502
L'ampia gamma di funzionalità hardware e la sicurezza nella trasmissione dei dati consentono di ottimizzare il sistema per adattarlo a impianti in essere o a qualsiasi esigenza futura.
La connessione in rete di sicurezza di questo modulo I/O remoto si avvale del protocollo SafeEthernet, basato sulla tecnologia Ethernet standard e certificato TÜV/BG. Ethernet trasmette i dati con una velocità fino a 100 Mbit/s half duplex e 10 Mbit/s full duplex e supporta tutta la gamma di funzioni Ethernet per applicazioni in rete.
La combinazione di PLC di sicurezza ad alta velocità e protocolli bus di sicurezza ad alta velocità (SafeEthernet) offre ai processi di automazione maggiore flessibilità.
I limiti finora riscontrati nel settore dell'automazione per quanto concerne la sicurezza vanno scomparendo. Esistono ora opportunità per soluzioni davvero realizzate in funzione dell'applicazione.
Caratteristiche chiave del modulo I/O di sicurezza remoto XPSMF3AIO8401.
z Omologazione fino a SIL 3, secondo IEC 61508.
Categoria 4, EN 954-1.
z Comunicazione tramite SafeEthernet e Modbus TCP/IP.
z Versatile: con alcune apparecchiature aggiuntive il modulo I/O remoto si può usare in qualsiasi condizione ambientale.
z Adatto a sistemi di allarme antincendio.
z Configurazione di rete facile e rapida.
z Interfacce intuitive.
Utilizzo e funzionamento
28 33003445 07/2007
Funzionamento
Panoramica Questa sezione descrive le funzioni del modulo I/O di sicurezza remoto XPSMF3AIO8401.
Diagramma a blocchi
Di seguito si riporta il diagramma a blocchi del modulo I/O di sicurezza remoto XPSMF3AIO8401.
Breve descrizione dei componenti sul diagramma:
z Ingressi: 8 ingressi analogici
z Uscite: 4 uscite analogiche
z Sistema a doppio processore: per la ridondanza del sistema ogni processore elabora gli stessi dati.
z Watchdog unità di controllo: sorveglia il tempo ciclo del sistema.
z Switch a 2 porte con funzione integrata di cross-over automatico che consente di usare cavi 1:1 e incrociati
z 2 connettori RJ 45 per cavi 1:1 o incrociati
8
Controllo di linea Gli ingressi analogici del modulo XPSMF3AIO8401 si possono usare per il monitoraggio delle interruzioni di linea e del corto circuito (controllo di linea) dalle uscite digitali DO degli altri PLC XPSMF. La tensione del trasmettitore deve essere impostata su 26 V (segnale Transmitter Voltage[01] su posizione 2).
Condizioni preliminari:
La sorveglianza delle uscite digitali dei PLC XPSMF è realizzabile con gli ingressi analogici di qualsiasi modulo analogico XPSMF.
Condizioni richieste
z Presenza della tensione trasmettitore per gli ingressi analogici.
z Collegamento di una resistenza esterna di misura (derivazione).
Lo schema di circuito seguente illustra un metodo per monitorare le linee tra un'uscita digitale e un attuatore (elettrovalvola).
Nota: Adattare il circuito ai dispositivi di campo in uso e controllarne il corretto funzionamento.
Rderivazione XPSMF AI
max. 10 V
area di monitoraggio dell'interruzione di linea e del corto circuito circuito di protezione in caso di corto circuito
Utilizzo e funzionamento
30 33003445 07/2007
Le tabelle seguenti illustrano un esempio di parametrizzazione del controllo di linea di un'uscita digitale (schema con elettrovalvola da 8 W e 24 VDC):
La tabella seguente illustra i valori di tensione sul controllo di linea di DO:
Valori di resistenza
In serie Rserie = 1,6 kΩ
Resistenza elettrovalvola Relettrovalvola = 75 Ω
Derivazione Rderivazione = 10 Ω
Valori di tensione
Tensione trasmettitore 26,4 V
Tensione uscita DO (normale) 24 V
Tensione uscita DO in caso di corto circuito 26,8 V
Caduta di tensione sull'elettrovalvola 21 V
Tensione di commutazione del diodo zener 12 V
Valori di tensione misurati su AI con monitoraggio di linea di DO Caduta di tensione
Valori di AI (risoluzione FSx000)
FS1000 FS2000
Uscita DO False o 0 (uscita DO diseccitata)
25,08 V 1,15 V 0,15 V 14 28
Uscita DO True o 1 (uscita DO eccitata)
- 21 V 3 V 300 600
Interruzione sul circuito di campo
- - 0 V 0 0
Corto circuito sul circuito di campo o sull'attuatore
- 0 V 26,8 V 1000 2000
(risoluzione massima degli ingressi analogici AI con tensione limitata a 12 V dal diodo zener)
La descrizione seguente si riferisce allo schema del circuito e alla tabella riportata qui sopra:
z Interruzione di linea
La tensione di alimentazione della resistenza in serie (alimentazione
trasmettitore) varia nell'ambito di un range di tolleranza. Pertanto la caduta di tensione delle resistenze può cambiare leggermente. Entro i limiti di variazione della tensione del trasmettitore, su Rderivazione si verifica una caduta di tensione misurabile.
Il valore della resistenza in serie (Rserie) è tale per cui quando DO = FALSE sull'elettrovalvola si verifica una caduta di tensione limitata (la valvola si riscalda leggermente), e la caduta di tensione sulla derivazione è misurabile.
La dimensione della resistenza di derivazione (Rderivazione) si determina in funzione della resistenza dell'elettrovalvola. Se un'uscita è eccitata
(DO = TRUE), la caduta di tensione sull'elettrovalvola supera la soglia della valvola, quindi il solenoide entra in funzione.
La dimensione della resistenza di derivazione (Rderivazione) viene determinata in modo che, in funzione dello stato dell'uscita digitale DO (TRUE o FALSE), si verifichi sempre una caduta di tensione misurabile. Se si verifica un'interruzione di linea nella zona rossa sulla derivazione non si osserva alcuna caduta di tensione.
L'interruzione di linea nella zona rossa si può sorvegliare con la caduta di tensione sulla resistenza di derivazione (Rderivazione) e con il valore AI.
Per il controllo di linea occorre calcolare il valore di AI nel programma applicativo XPSMFWIN.
Nota: Collegare la resistenza in serie (Rserie) e la resistenza di derivazione Rderivazione direttamente al morsetto del controller o all'I/O remoto per monitorare la maggior parte possibile del circuito.
Utilizzo e funzionamento
32 33003445 07/2007
z Corto circuito
Un corto circuito nel circuito dell'attuatore (attuatore compreso) determina attraverso la derivazione una caduta di tensione elevata (≤ tensione uscita di DO), che permette di rilevare il corto circuito stesso (risoluzione massima di AI).
La protezione contro la sovratensione degli ingressi analogici inizia a 15V circa.
Realizzare un circuito di protezione con diodo zener e resistenze in serie per evitare il sovraccarico della protezione interna.
La configurazione del diodo zener con la resistenza in serie dipende dalla soglia della protezione contro la sovratensione e si deve realizzare in modo che la protezione interna contro la sovratensione dell'XPSMF non intervenga in caso di corto circuito.
Di seguito si riporta un esempio di configurazione per un corto circuito.
Rderivazione = 10 Ω Relettrovalvola = 75 Ω
Umax = 26,8 Ω (massima tensione di uscita dell'uscita digitale DO)
z diodo zener con tensione di commutazione di 12 V
z ingresso analogico AI con campo di esercizio compreso tra 0 e 10 V
z protezione contro la sovratensione nell'I/O remoto con tensione di ingresso
> 15 V
In condizioni normali (assenza di corto circuito) si verifica quanto segue:
z Umax= Uelettro valvola+ Uderivazione= 26,8 V = 21 V + 5,8 V
z La tensione Uderivazione cade anche sul circuito di protezione del diodo zener e della resistenza in serie.
z Il diodo zener non commuta a 5,8 V, vale a dire la caduta di tensione di 5,8 V sulla derivazione corrisponde a quella sull'ingresso analogico.