Analogový vstupní modul TRICONEX Tricon 3721 skladem

The TRICONEX 3721 je analogový vstupní modul se trojnásobnou modulární redundancí (TMR), který slouží jako hlavní rozhraní pro snímání v bezpečnostním instrumentovaném systému Tricon přijímá 32 diferenciálních analogových vstupů (0–5 V, ±5 V nebo 0–20 mA s externím shuntovým odporem) a převádí je na digitální hodnoty s programovatelným rozlišením 12 nebo 14 bitů. Modul 3721obsahuje tři nezávislé měřicí kanály pro každý vstupní bod, čímž zajišťuje odolnost vůči poruchám: pokud selže jeden z kanálů, zbývající dva stále poskytují platná data prostřednictvím výběru střední hodnoty. Modul aktualizuje všechny 32 kanálů současně za 10 ms a je vybaven komplexními diagnostickými funkcemi přímo na modulu s indikačními LED na předním panelu. Certifikován podle IEC 61508 SIL 3 , the TRICONEX 3721 podporuje výměnu za provozu a vyžaduje kompatibilní externí ukončovací panel (ETP) pro připojení v poli. Je to preferované řešení analogových vstupů s vysokou hustotou pro systémy nouzového vypnutí (ESD), detekce požáru a plynu (F&G) a kritického řízení procesů v prostředích těžby a zpracování ropy a zemního plynu, petrochemickém průmyslu a výrobě elektrické energie.

Systémy pro nouzové vypnutí (ESD) – nepřetržité sledování tlakových, hladinových a teplotních převodníků pro bezpečnostně kritickou logiku vypnutí v rafineriích, LNG závodech a chemických reaktorech

Detekce požáru a plynu (F&G) – získávání analogových signálů s vysokou integritou od detektorů plamene, plynových senzorů a monitorů hořlavých plynů na offshore platformách a v petrochemických zařízeních

Systémy řízení hořáků (BMS) – sledování tlaku v pecním tahovém potrubí, průtoku paliva a parametrů spalování pro bezpečný provoz kotlů a pecí

Řízení a ochrana turbín – snímání signálů vibrací, teploty a otáček pro ochranu plynových a parních turbín proti přetížení a pro řízení startovací sekvence

Řízení procesů s vysokou integritou – monitorování průtoku, tlaku a hladiny v chemických reaktorech, potrubních systémech a kompresorových stanicích, kde je vyžadována analogová data certifikovaná podle SIL-3

Bezpečnostní systémy jaderných elektráren – poskytování trojnásobně redundantního analogového vstupního získávání pro systémy ochrany a monitorování jaderných reaktorů

Plošiny pro těžbu ropy a zemního plynu v moři – získávání signálů tlaku, hladiny a průtoku v korozivních a extrémně náročných prostředích (doporučená verze 3721C s konformním povlakem)

trojnásobná modulární redundance (TMR) – každý vstupní kanál má tři nezávislé signální cesty; hlasování 2 ze 3 (2oo3) provádějí hlavní procesory po přenosu dat přes sběrnici TriBus

Certifikováno dle IEC 61508 pro úroveň bezpečnosti SIL 3 – schváleno organizací TÜV pro bezpečnostní instrumentované funkce až do nejvyšší úrovně integrity; střední doba mezi poruchami (MTBF) > 450 000 hodin

32 analogových vstupních kanálů s vysokou hustotou – 32 diferenciálních, stejnosměrně vázaných vstupů na modul; každý kanál lze softwarově nastavit pro měření napětí nebo proudu (pomocí externího bočníku)

Programovatelné rozlišení 12/14 bitů – umožňuje uživateli optimalizovat poměr mezi jemností měření a rychlostí aktualizace

Současná rychlost aktualizace 10 ms – všechny 32 kanály se synchronně obnovují každých 10 ms, čímž je zajištěno deterministické časování vstupů pro bezpečnostní logiku

Vysoká přesnost v celém teplotním rozsahu – < 0,15 % rozsahu plného výstupu (FSR) v rozmezí teplot od 0 °C do 60 °C; nízký teplotní drift pro kritické bezpečnostní smyčky

Úplná galvanická izolace – 1 500 Vdc mezi kanálem a polem, 800 Vdc mezi polem a systémem; opticky izolované vstupy zabrání vzniku zemních smyček a chrání sběrnici

Komplexní diagnostika na palubě – průběžné samodiagnostiky zahrnují ověření referenčního napětí, kalibraci posunu, detekci přerušení signálního vodiče a kontrolu mimo rozsah

Diferenciální vstupní konstrukce – vynikající potlačení společného režimu (–85 dB DC až 100 Hz) eliminuje rušení způsobené dlouhými polními kabelovými trasami

LED indikátory na čelním panelu – PASS (modul úspěšně absolvoval samodiagnostiku), FAULT (porucha kanálu nebo modulu), ACTIVE (modul je funkční a nakonfigurovaný), FIELD (stav polního napájení nebo převodníku)

Podpora horké výměny – online výměna modulu bez vypnutí systému; modul lze odebrat a znovu nainstalovat, zatímco je šasi Tricon stále napájeno

Ochrana proti přetížení – 150 Vdc / 115 Vac trvale; vstupní obvod je chráněn proti náhodnému připojení vysokého napětí

Mechanické zakódování klíče – model 3721 je zakódován tak, aby zabránil vložení do nesprávného slotu v rámu; kabely pro polní ukončení jsou obdobně zakódovány

Konformní povlak (3721C) – verze s označením „C“ zahrnuje konformní povlak, který chrání desky plošných spojů před vlhkostí, kondenzací, prachem a korozivními atmosférami (např. s vysokým obsahem síry nebo soli)

Kompatibilní s průchodovým protokolem HART – při použití vhodných ukončovacích desek pro HART podporuje model 3721 digitální komunikaci HART superponovanou na proudovou smyčku 4–20 mA

Trojnásobná analogově-číslicová konverze – každý ze tří kanálů TMR (A, B a C) nezávisle měří pole signálu pomocí vlastního multiplexoru, programovatelného zesilovače (PGA) a analogově-číslicového převodníku (ADC). Naměřené hodnoty jsou přenášeny odpovídajícímu hlavnímu procesoru přes trojnásobnou I/O sběrnici.

Algoritmus výběru střední hodnoty – po každém skenování si tři hlavní procesory vyměňují své vstupní tabulky přes sběrnici TriBus. Pro každý analogový vstupní bod hlavní procesor zahodí nejvyšší a nejnižší hodnotu a vybere střední (mediánovou) hodnotu. Tím se eliminuje vliv jediného odlišného nebo chybného kanálu.

Průběžná samo-diagnostika – modul pravidelně provádí interní kontroly referenčního napětí, kalibraci posunu a zisku A/D převodníku (ADC) a testy integrity signálové cesty. Selhání kteréhokoli diagnostického testu na kterémkoli kanálu aktivuje indikátor CHYBA a nastaví odpovídající poplach na rámu; modul však nadále správně funguje i s jedním či dokonce dvěma chybnými kanály (zbylé funkční kanály nadále poskytují platná data).

Detekce přerušeného obvodu – modul je schopen detekovat přerušený polní kabel nebo přerušený převodník (stav mimo rozsah). Při detekci přerušeného obvodu je hodnota příslušného kanálu nastavena na uživatelsky konfigurovatelný bezpečný stav a rozsvítí se LED indikátor POLNÍ.

Detekce mimo rozsah – vstupní signály, které přesahují kalibrovaný rozsah napětí (např. > 5,3 V pro rozsah 0–5 V), jsou hlášeny jako chyby překročení rozsahu nebo pod rozsahem, což umožňuje aplikaci aktivovat výstrahu nebo vypnutí ještě před tím, než se signál senzoru zcela zneplatní.

Kalibrace při studeném startu a po zapnutí napájení – při každém zapnutí napájení provede modul automatickou samo-kalibraci pomocí vnitřních přesných referenčních napětí. Tím se kompenzuje dlouhodobý drif a teplotní vlivy a udržuje se stanovená přesnost bez nutnosti manuálního zásahu.

Vstupní filtrace – diferenciální vstupy s vysokou odolností proti společnému režimu (85 dB) snižují rušení z elektromagnetického rušení (EMI), rádiového rušení (RFI) a napětí společného režimu, která se mohou indukovat na dlouhých polních kabelech.

Podpora horké zálohy – při záložním 3721je nainstalován ve slotu pro doprovodný modul, systém automaticky převezme řízení na záložní modul po detekci poruchy v hlavním modulu, což umožňuje provádět údržbu za provozu bez přerušení bezpečnostní funkce.

Hlášení chyb polního zapojení – modul detekuje ztrátu napájení polní smyčky a hlásí ji hlavním procesorům prostřednictvím vyhrazených bitů stavu v datovém bloku vstupů/výstupů.

Otázka 1: Jaký je maximální počet analogových vstupních kanálů podporovaných jedním šasi Tricon při použití modulu 3721?
A1: The 3721poskytuje 32 analogových vstupů na modul. Plně osazené rozšiřující šasi Tricon (8 logických slotů) může pojmout až 8 modulů, čímž se dosáhne celkového počtu 256 analogových vstupních kanálů na jedno šasi. Je však nutné vzít v úvahu výkonovou kapacitu systému a kapacitu sběrnice – úplné výpočty zatížení viz Průvodce plánováním a instalací systému Tricon.

Otázka 2: Může modul 3721 přímo přijímat proudové signály 4–20 mA?
A2: Ano, ale je vyžadován externí přesný odpor 250 Ω. Proudová smyčka 4–20 mA musí být ukončena prostřednictvím kompatibilní externí ukončovací panel (ETP) který obsahuje rezistor a převádí proud na signál 1–5 Vdc. Zařízení 3721poté čte výsledné napětí. Přímé připojení 4–20 mA bez ukončovacího panelu není podporováno.

Otázka 4: Jaký je rozdíl mezi standardním modelem 3721 a modelem 3721C?
A3: The 3721C (kde „C“ znamená povrchovou ochrannou vrstvu) má všechny desky plošných spojů potažené ochranným lakem. Tím se zvyšuje odolnost proti vlhkosti, kondenzaci, prachu, korozi a tzv. „stříbrným vousům“ – díky čemuž je tento model preferovanou volbou pro offshoreové plošiny, chemické závody a další prostředí s vysokým obsahem soli, síry nebo vlhkosti. Z hlediska elektrických a funkčních vlastností jsou obě verze identické.

Otázka 4: Je model 3721 kompatibilní s HARTovými přístroji?
A4: Ano. Při použití s HART-kompatibilním externím ukončovacím panelem (ETP) model 3721 umožňuje průchod digitálního signálu HART s frekvenčním posunem (FSK), který je superponován na proudovou smyčku 4–20 mA. K extrakci digitálních dat je vyžadován samostatný multiplexor HART nebo rozhraní HART (např. ukončovací deska společnosti Pepperl+Fuchs).

Otázka 5: Co se stane, pokud selže jeden kanál modulu 3721?
A5: Protože 3721je modul s trojnásobnou modulární redundancí (TMR); každý polní vstup je snímán třemi nezávislými měřicími obvody (jeden na každý řez). Pokud dojde k poruše jednoho kanálu (např. selhání A/D převodníku nebo poškození součástky), zbývající dva kanály nadále získávají a hlásí polní signál. Hlavní procesory hlasují o datech pomocí algoritmu výběru prostřední hodnoty, takže porucha je maskována a výstup do řídicího programu zůstává správný. Kontrolka FAULT na modulu bliká (nebo svítí trvale), aby upozornila údržbu, avšak bezpečnostní funkce není přerušena.

Dotaz nyní: [email protected]