TRICONEX Tricon 3721 Analog-Eingabemodul Auf Lager

Die TRICONEX 3721 ist ein dreifach redundantes (TMR) Analog-Eingangsmodul, das als primäre Sensoreinheit für das Tricon sicherheitsinstrumentierungssystem dient. Es verarbeitet 32 differentielle Analog-Eingänge (0–5 V, ±5 V oder 0–20 mA mit externem Shunt) und wandelt diese in digitale Werte mit programmierbarer Auflösung von 12 oder 14 Bit um. Das 3721modul enthält drei unabhängige Messkanäle pro Eingangspunkt, wodurch Fehlertoleranz gewährleistet ist: Falls ein einzelner Kanal ausfällt, liefern die beiden verbleibenden Kanäle weiterhin gültige Daten mittels Mittelwertbildung. Das Modul aktualisiert alle 32 Kanäle gleichzeitig innerhalb von 10 ms und verfügt über umfassende integrierte Diagnosefunktionen mit Status-LEDs auf der Frontplatte. Zertifiziert nach IEC 61508 SIL 3 , die TRICONEX 3721 unterstützt den Hot-Swap-Austausch und erfordert ein kompatibles externes Abschlussfeld (ETP) für die Feldverdrahtung. Es ist die bevorzugte hochdichte analoge Eingangslösung für Notabschaltungen (ESD), Brand- und Gasdetektion (F&G) sowie kritische Prozessregelanwendungen in Öl- und Gasanlagen, petrochemischen Anlagen und Kraftwerken.

Notabschaltungssysteme (ESD-Systeme) – kontinuierliche Überwachung von Druck-, Füllstand- und Temperaturwandlern für sicherheitskritische Auslöselogik in Raffinerien, LNG-Anlagen und chemischen Reaktoren

Brand- und Gasdetektion (F&G) – hochintegrierte Erfassung analoger Signale von Flammendetektoren, Gassensoren und brennbaren Gasmonitoren auf Offshore-Plattformen und in petrochemischen Anlagen

Brennersteuerungssysteme (BMS) – Überwachung des Ofendruckgefälles, des Brennstoffstroms und der Verbrennungsparameter für einen sicheren Betrieb von Kesseln und Öfen

Turbinenregelung und -schutz – Erfassung von Schwingungs-, Temperatur- und Drehzahlsignalen zum Überschutz von Gasturbinen und Dampfturbinen sowie zur Steuerung der Anfahrsequenz

Prozesssteuerung mit hoher Integrität – Überwachung von Durchfluss, Druck und Füllstand in chemischen Reaktoren, Rohrleitungen und Kompressorstationen, wo analoge Daten mit SIL-3-Zertifizierung zwingend vorgeschrieben sind

Kernkraftwerksicherheitssysteme – Bereitstellung einer dreifach redundanten analogen Eingangserfassung für Schutz- und Überwachungssysteme von Kernreaktoren

Offshore-Öl- und -Gasplattformen – Erfassung von Druck-, Füllstand- und Durchflusssignalen unter korrosiven und umweltbelastenden Bedingungen (empfohlene Version: 3721C mit konformaler Beschichtung)

dreimodulare Redundanz (TMR) – Jeder Eingangskanal verfügt über drei unabhängige Signalpfade; die 2-aus-3-Entscheidung (2oo3) erfolgt durch die Hauptprozessoren nach der Datenübertragung über den TriBus

IEC-61508-SIL-3-zertifiziert – Von der TÜV zugelassen für sicherheitsbezogene Instrumentierungsfunktionen bis zur höchsten Integritätsstufe; MTBF > 450.000 Stunden

32 analoge Eingangskanäle mit hoher Dichte – 32 differentielle, DC-gekoppelte Eingänge pro Modul; jeder Kanal kann softwareseitig für Spannung oder Strom (mit externem Shunt) konfiguriert werden

Programmierbare Auflösung von 12/14 Bit – ermöglicht dem Anwender die Optimierung zwischen Messfeinheit und Aktualisierungsgeschwindigkeit

Gleichzeitige Aktualisierungsrate von 10 ms – alle 32 Kanäle werden synchron alle 10 ms aktualisiert, wodurch eine deterministische Eingangszeit für Sicherheitslogik gewährleistet wird

Hohe Genauigkeit über den gesamten Temperaturbereich – < 0,15 % des Endwertes (FSR) von 0 °C bis 60 °C; geringer Drift für kritische Sicherheitsschleifen

Vollständige galvanische Trennung – 1.500 VDC Kanal-zu-Feld, 800 VDC Feld-zu-System; opto-isolierte Eingänge verhindern Masseverbindungen und schützen die Rückwandplatine

Umfassende Onboard-Diagnose – kontinuierliche Selbsttests umfassen die Überprüfung der Referenzspannung, die Offset-Kalibrierung, die Erkennung von Signal-Leitungsunterbrechungen und Prüfungen auf Wertebereichsüberschreitung

Differenzielle Eingangsschaltung – hervorragende Unterdrückung von Gleichtaktstörungen (–85 dB Gleichstrom bis 100 Hz) verhindert Störsignal-Eintrag durch lange Feldkabelstrecken

LED-Anzeigen auf der Frontplatte – OK (Modul bestand die Selbsttests), FEHLER (Kanal- oder Modulfehler), AKTIV (Modul ist betriebsbereit und konfiguriert), FELD (Feldversorgung oder Status des Transmitters)

Hot-Swap-Unterstützung – Online-Austausch des Moduls ohne Systemabschaltung; das Modul kann entfernt und wieder eingesetzt werden, während das Tricon-Gehäuse weiterhin mit Strom versorgt wird

Überlastschutz – 150 V Gleichspannung / 115 V Wechselspannung kontinuierlich; die Eingangsschaltung ist gegen versehentlichen Anschluss hoher Spannungen geschützt

Mechanische Tasten – Die 3721 ist codiert, um das Einstecken in einen falschen Chassis-Slot zu verhindern; Feldabschlusskabel sind ebenfalls codiert

Konformbeschichtung (3721C) – Die „C“-Version umfasst eine Konformbeschichtung, die Leiterplattenbaugruppen vor Feuchtigkeit, Kondenswasser, Staub und korrosiven Atmosphären (z. B. hoher Schwefel- oder Salzgehalt) schützt

Kompatibel mit HART-Pass-through – Bei Verwendung mit geeigneten HART-Abschlusskarten unterstützt die 3721 die HART-Digitalkommunikation, die auf die 4–20-mA-Schleife aufmoduliert ist

Dreifache Analog-Digital-Wandlung – Jeder der drei TMR-Kanäle (A, B und C) misst das Feldsignal unabhängig über seinen eigenen Multiplexer, seinen eigenen programmierbaren Verstärker (PGA) und seinen eigenen Analog-Digital-Wandler (ADC). Die gemessenen Werte werden über den dreifachen I/O-Bus an den jeweiligen Hauptprozessor übertragen.

Mittelwertauswahlalgorithmus – Nach jedem Scan tauschen die drei Hauptprozessoren ihre Eingabetabellen über den TriBus aus. Für jeden analogen Eingangspunkt verwirft der Hauptprozessor den höchsten und den niedrigsten Wert und wählt den mittleren (Median-)Wert aus. Dadurch wird der Einfluss eines einzelnen abweichenden oder fehlerhaften Kanals eliminiert.

Kontinuierliche Selbstüberwachung – Das Modul führt in regelmäßigen Abständen interne Spannungsreferenzprüfungen, ADC-Offset- und Verstärkungskalibrierungen sowie Integritätsprüfungen des Signalpfads durch. Bei Ausfall einer Diagnose an einem beliebigen Kanal wird die FAULT-Anzeige aktiviert und der entsprechende Chassis-Alarm ausgelöst; das Modul arbeitet jedoch weiterhin korrekt, auch bei einem oder sogar zwei fehlerhaften Kanälen (die verbleibenden funktionsfähigen Kanäle liefern weiterhin gültige Daten).

Unterbrechungserkennung – Das Modul kann einen unterbrochenen Feldleiter oder einen stromlosen (offenen) Transmitter (Überlastbedingung) erkennen. Bei Erkennung einer Unterbrechung wird der entsprechende Kanalwert auf einen vom Benutzer konfigurierbaren sicheren Zustand gesetzt und die FIELD-LED aktiviert.

Über-/Unter-Bereichserkennung – Eingangssignale, die den kalibrierten Spannungsbereich überschreiten (z. B. > 5,3 V bei einem Bereich von 0–5 V), werden als Über- oder Unter-Bereichsfehler gemeldet, sodass die Anwendung vor einem vollständigen Ausfall des Sensorsignals abschalten oder alarmieren kann.

Kalibrierung beim Kaltstart und beim Einschalten – Bei jedem Einschaltvorgang führt das Modul eine automatische Selbstkalibrierung unter Verwendung interner präziser Spannungsreferenzen durch. Dadurch werden Langzeitdrift und Temperaturauswirkungen kompensiert, wodurch die spezifizierte Genauigkeit ohne manuelle Eingriffe gewährleistet bleibt.

Eingangsfilterung – Differenzial-Eingänge mit hoher Gleichtaktunterdrückung (85 dB) reduzieren Störsignal-Eintragungen durch elektromagnetische Störungen (EMI), Funkstörungen (RFI) sowie Gleichtaktspannungen, die sich entlang langer Feldkabel induzieren können.

Hot-Spare-Unterstützung – bei einer sekundären 3721wird im Begleitsteckplatz installiert, überträgt das System automatisch die Steuerung auf das Standby-Modul, sobald ein Fehler im Hauptmodul erkannt wird, wodurch eine Online-Wartung ohne Unterbrechung der Sicherheitsfunktion möglich ist.

Meldung von Feldverdrahtungsfehlern – Das Modul erkennt den Ausfall der Feldschleifenversorgung und meldet diesen über dedizierte Statusbits im E/A-Datenblock an die Hauptprozessoren.

F1: Wie viele analoge Eingangskanäle unterstützt ein Tricon-Gehäuse maximal bei Verwendung der 3721?
A1: Die 3721bietet 32 analoge Eingänge pro Modul. Ein voll bestücktes Tricon-Erweiterungsgehäuse (8 logische Steckplätze) kann bis zu 8 Module aufnehmen und bietet somit insgesamt 256 analoge Eingangskanäle pro Gehäuse. Die Systemleistung und die Backplane-Kapazität müssen jedoch berücksichtigt werden – siehe hierzu den Tricon-Planungs- und Installationsleitfaden für vollständige Lastberechnungen.

F2: Kann die 3721 4–20 mA-Stromsignale direkt verarbeiten?
A2: Die Ja, jedoch ist ein externer Präzisionswiderstand von 250 Ω erforderlich. Die 4–20 mA-Stromschleife muss über einen kompatibles externes Abschlusspanel (ETP) das den Widerstand enthält und den Strom in ein 1–5-Vdc-Signal umwandelt. Das 3721liest dann die resultierende Spannung aus. Eine direkte 4–20-mA-Anschlussmöglichkeit ohne Abschlusspanel wird nicht unterstützt.

Frage 3: Was ist der Unterschied zwischen dem Standardmodell 3721 und dem Modell 3721C?
A3: Die 3721C (wobei „C“ für konformale Beschichtung steht) weist sämtliche Leiterplattenbaugruppen mit einer schützenden Lackbeschichtung auf. Dadurch wird eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit, Kondensation, Staub, Korrosion und „Silber-Whiskern“ erreicht – weshalb dieses Modell die bevorzugte Wahl für Offshore-Plattformen, Chemieanlagen und andere Umgebungen mit hohem Salz-, Schwefel- oder Feuchtigkeitsgehalt darstellt. Elektrisch und funktional sind beide Versionen identisch.

Frage 4: Ist das Modell 3721 mit HART-Instrumentierung kompatibel?
A4: Ja. Bei Verwendung mit einem HART-kompatiblen externen Abschlusspanel (ETP) das Modell 3721 kann das HART-Frequenz-Shift-Keying-(FSK-)Digitalsignal, das auf die 4–20-mA-Schleife aufmoduliert ist, durchleiten. Zur Extraktion der digitalen Daten ist ein separates HART-Multiplexer- oder HART-Schnittstellenmodul (z. B. Abschlussplatine von Pepperl+Fuchs) erforderlich.

Frage 5: Was geschieht, wenn ein Kanal des 3721 ausfällt?
A5: Weil die 3721ist ein Triple-Modular-Redundant-(TMR-)Modul; jeder Feld-Eingang wird von drei unabhängigen Messkreisen (je einer pro Slice) abgetastet. Tritt in einem Kanal ein Fehler auf (z. B. ein ausgefallener ADC oder ein defektes Bauteil), so erfassen und melden die verbleibenden beiden Kanäle weiterhin das Feldsignal. Die Hauptprozessoren wählen mittels eines Medianwert-Selektionsalgorithmus die Daten aus, sodass der Fehler maskiert wird und die Ausgabe an das Steuerungsprogramm korrekt bleibt. Die FAULT-LED des Moduls blinkt (oder leuchtet kontinuierlich), um das Wartungspersonal zu warnen; die Sicherheitsfunktion bleibt jedoch ununterbrochen.

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