Moduł wejściowy analogowy TRICONEX Tricon 3721 w magazynie

The TRICONEX 3721 jest modułem wejść analogowych z potrójną redundancją modularną (TMR), który stanowi główny interfejs pomiarowy systemu bezpieczeństwa z instrumentacją zabezpieczającą Tricon przyjmuje 32 różnicowe wejścia analogowe (0–5 V, ±5 V lub 0–20 mA z zewnętrznym szuntem) i konwertuje je na wartości cyfrowe o programowalnej rozdzielczości 12- lub 14-bitowej. Moduł 3721zawiera trzy niezależne kanały pomiarowe dla każdego punktu wejściowego, zapewniając odporność na uszkodzenia: w przypadku awarii dowolnego pojedynczego kanału pozostałe dwa nadal dostarczają poprawnych danych za pomocą metody wyboru środkowej wartości. Moduł aktualizuje wszystkie 32 kanały równocześnie w ciągu 10 ms i wyposażony jest w kompleksową diagnostykę wbudowaną z diodami LED stanu na panelu czołowym. Certyfikowany zgodnie z IEC 61508 SIL 3 , TRICONEX 3721 obsługuje wymianę pod napięciem i wymaga zgodnej zewnętrznej płyty końcowej (ETP) do okablowania w terenie. Jest to preferowane rozwiązanie wejścia analogowego o wysokiej gęstości stosowane w systemach awaryjnego zatrzymania (ESD), wykrywania pożaru i gazów (F&G) oraz krytycznych aplikacjach sterowania procesowego w środowiskach przemysłu naftowego i gazowniczego, petrochemicznym oraz elektrowniowym.

Systemy awaryjnego zatrzymania (ESD) – ciągłe monitorowanie przetworników ciśnienia, poziomu i temperatury w celu realizacji logicznych funkcji bezpieczeństwa wyzwalających zatrzymanie awaryjne w rafineriach, instalacjach LNG oraz reaktorach chemicznych

Wykrywanie pożarów i gazów (F&G) – niezawodne pozyskiwanie sygnałów analogowych od detektorów płomienia, czujników gazów oraz monitorów gazów palnych na platformach morskich i w obiektach petrochemicznych

Systemy zarządzania palnikami (BMS) – monitorowanie ciśnienia nadmiaru spalin w piecu, przepływu paliwa oraz parametrów spalania w celu zapewnienia bezpiecznej pracy kotłów i pieców

Sterowanie i ochrona turbin – pomiar sygnałów drgań, temperatury i prędkości w celu ochrony turbin gazowych i parowych przed przekroczeniem dopuszczalnej prędkości obrotowej oraz wspierania sekwencji rozruchu

Sterowanie procesem o wysokiej niezawodności – monitorowanie przepływu, ciśnienia i poziomu w reaktorach chemicznych, rurociągach oraz stacjach sprężarek, gdzie wymagane są analogowe dane certyfikowane zgodnie z poziomem SIL-3

Systemy bezpieczeństwa jądrowego – zapewnienie trzykrotnej redundancji pozyskiwania sygnałów analogowych w systemach ochrony i monitoringu reaktorów jądrowych

Platformy morskie do eksploatacji ropy naftowej i gazu ziemnego – pozyskiwanie sygnałów ciśnienia, poziomu i przepływu w warunkach korozyjnych i ekstremalnie trudnych środowiskowo (zalecana jest wersja 3721C z powłoką konforemną)

trójkrotna redundancja modularna (TMR) – każdy kanał wejściowy zawiera trzy niezależne ścieżki sygnałowe; głosowanie typu „2 spośród 3” (2oo3) wykonywane jest przez główne procesory po przekazaniu danych przez magistralę TriBus

Certyfikowany zgodnie z normą IEC 61508 na poziomie SIL 3 – zatwierdzony przez TÜV do realizacji funkcji zabezpieczających o najwyższej klasy niezawodności; średnia czasowa między awariami (MTBF) > 450 000 godzin

32 kanały wejściowe analogowe o wysokiej gęstości – 32 wejścia różnicowe, sprzężone stałą składową na moduł; każdy kanał można skonfigurować oprogramowaniowo do pomiaru napięcia lub prądu (przy użyciu zewnętrznego rezystora shuntowego)

Programowalna rozdzielczość 12-/14-bitowa – umożliwia użytkownikowi zoptymalizowanie stosunku między szczegółowością pomiaru a szybkością aktualizacji

Synchroniczna częstotliwość aktualizacji wynosząca 10 ms – wszystkie 32 kanały są odświeżane synchronicznie co 10 ms, zapewniając deterministyczny czas sygnału wejściowego dla logiki bezpieczeństwa

Wysoka dokładność w szerokim zakresie temperatur – < 0,15 % zakresu pełnej skali (FSR) w zakresie od 0 °C do 60 °C; niski dryf dla krytycznych pętli bezpieczeństwa

Pełna izolacja galwaniczna – 1500 V DC pomiędzy kanałem a obwodem polowym, 800 V DC pomiędzy obwodem polowym a systemem; wejścia z optoizolacją zapobiegają powstawaniu pętli uziemienia i chronią szynę magistralną

Kompleksowa diagnostyka pokładowa – ciągłe testy samodiagnostyczne obejmują weryfikację napięcia odniesienia, kalibrację przesunięcia, wykrywanie przerwania przewodów sygnałowych oraz sprawdzanie zakresu pracy

Projekt z wejściami różnicowymi – doskonała odporność na zakłócenia wspólnego modułu (–85 dB w zakresie DC–100 Hz) eliminuje zakłócenia pochodzące od długich linii kablowych w polu

Wskaźniki LED na panelu czołowym – PASS (moduł przeszedł testy samodiagnostyczne), FAULT (awaria kanału lub modułu), ACTIVE (moduł działa i jest skonfigurowany), FIELD (stan zasilania polowego lub nadajnika)

Obsługa gorącej wymiany – wymiana modułu w trybie online bez konieczności wyłączenia systemu; moduł można wyjąć i ponownie zainstalować przy włączonym zasilaniu szafy Tricon

Ochrona przed przekroczeniem zakresu – 150 Vdc / 115 Vac w trybie ciągłym; obwód wejściowy chroniony przed przypadkowym podłączeniem wysokich napięć

Mechaniczne dopasowanie kluczy – model 3721 jest wyposażony w mechanizm kluczy, który zapobiega jego włożeniu do niewłaściwego gniazda w szafie; kable końcowe przeznaczone do montażu na miejscu są również wyposażone w taki sam mechanizm kluczy

Pokrycie konformalne (3721C) – wersja „C” zawiera pokrycie konformalne chroniące zespoły płytek obwodów drukowanych przed wilgocią, skroplinami, pyłem oraz atmosferami korozyjnymi (np. o wysokiej zawartości siarki lub soli)

Zgodność z przekazywaniem sygnału HART – przy użyciu odpowiednich płytek końcowych HART urządzenie 3721 obsługuje cyfrową komunikację HART nałożoną na pętlę prądową 4–20 mA

Potrójna konwersja analogowo-cyfrowa – każdy z trzech niezależnych kanałów TMR (A, B i C) dokonuje osobnego pomiaru sygnału polowego przy użyciu własnego multipleksera, wzmacniacza programowalnego wzmocnienia (PGA) oraz przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC). Uzyskane wartości są przesyłane do odpowiadającego im głównego procesora poprzez potrójny magistralę wejścia/wyjścia.

Algorytm wyboru średniej wartości – po każdym skanowaniu trzy główne procesory wymieniają swoje tabele wejściowe poprzez magistralę TriBus. Dla każdego punktu wejścia analogowego główny procesor odrzuca najwyższą i najniższą wartość oraz wybiera wartość środkową (medianę). Dzięki temu eliminowany jest wpływ pojedynczego odstającego lub uszkodzonego kanału.

Ciągła autodiagnostyka – moduł okresowo wykonuje wewnętrzne sprawdzanie odniesienia napięciowego, kalibrację przesunięcia i wzmocnienia przetwornika ADC oraz testy integralności ścieżki sygnałowej. Awaria dowolnego testu diagnostycznego na dowolnym kanale aktywuje wskaźnik FAULT oraz ustawia odpowiedni alarm szafy; moduł jednak nadal działa prawidłowo nawet przy jednym lub dwóch uszkodzonych kanałach (pozostałe sprawne kanały nadal dostarczają poprawnych danych).

Wykrywanie przerwania obwodu – moduł może wykryć przerwanie przewodu polowego lub przetwornik w stanie przerwania obwodu (warunek przekroczenia zakresu). Po wykryciu przerwania obwodu wartość odpowiadającego kanału jest ustawiana na konfigurowany przez użytkownika stan bezpieczny, a dioda FIELD świeci się.

Wykrywanie sygnałów poza zakresem – sygnały wejściowe przekraczające skalibrowany zakres napięcia (np. > 5,3 V dla zakresu 0–5 V) są raportowane jako błędy przekroczenia zakresu górnego lub dolnego, umożliwiając aplikacji wyłączenie lub wyzwolenie alarmu jeszcze przed całkowitą utratą ważności sygnału czujnika.

Kalibracja przy zimnym starcie i włączeniu zasilania – przy każdym cyklu włączenia zasilania moduł wykonuje automatyczną samokalibrację przy użyciu wbudowanych precyzyjnych odniesień napięciowych. Komponuje to długoterminowy dryf oraz wpływ temperatury, zapewniając zachowanie określonej dokładności bez konieczności interwencji ręcznej.

Filtracja wejściowa – wejścia różnicowe z wysoką odpornością na napięcia wspólnego (85 dB) zmniejszają pobieranie zakłóceń spowodowanych interferencją elektromagnetyczną (EMI), interferencją radiową (RFI) oraz napięciami wspólnymi, które mogą być indukowane wzdłuż długich kabli polowych.

Obsługa trybu gorącego zapasu – gdy drugi 3721jest zainstalowany w gnieździe towarzyszącym, system automatycznie przekazuje sterowanie modułowi rezerwowemu po wykryciu usterki w module głównym, umożliwiając konserwację w trybie online bez przerwy w działaniu funkcji bezpieczeństwa.

Raportowanie błędów okablowania polowego – moduł wykrywa utratę zasilania pętli polowej i raportuje ją do głównych procesorów za pośrednictwem dedykowanych bitów stanu w bloku danych wejścia/wyjścia.

Pytanie 1: Jaka jest maksymalna liczba kanałów wejściowych analogowych obsługiwanych przez jedną szafę Tricon przy użyciu modułu 3721?
A1: The 3721zapewnia 32 wejścia analogowe na moduł. W pełni skonfigurowana szafa rozszerzeń Tricon (8 logicznych gniazd) może pomieścić do 8 modułów, co daje łącznie 256 kanałów wejściowych analogowych na szafę. Należy jednak uwzględnić ograniczenia związane z mocą zasilania systemu oraz przepustowością szyny tylniej – szczegółowe obliczenia obciążenia zawarte są w instrukcji „Tricon Planning and Installation Guide”.

Pytanie 2: Czy moduł 3721 może bezpośrednio odbierać sygnały prądowe 4–20 mA?
A2: Tak, ale wymagany jest zewnętrzny precyzyjny rezystor 250 Ω. Pętla prądowa 4–20 mA musi być zakończona przez zgodna zewnętrzna płytka końcowa (ETP) zawierająca rezystor, który przekształca prąd na sygnał napięciowy 1–5 Vcc. Następnie 3721odczytuje wynikowe napięcie. Bezpośrednie połączenie 4–20 mA bez użycia płytki końcowej nie jest obsługiwane.

Pytanie 3: Jaka jest różnica między standardowym modelem 3721 a modelem 3721C?
A3: The 3721C (gdzie litera „C” oznacza powłokę konformalną) ma wszystkie zespoły PCB pokryte ochronnym lakierem. Zapewnia to zwiększoną odporność na wilgoć, kondensację, kurz, korozję oraz zjawisko „srebrnych wąsów” – co czyni go preferowanym wyborem dla platform morskich, zakładów chemicznych oraz innych środowisk o wysokiej zawartości soli, siarki lub wilgoci. Pod względem elektrycznym i funkcjonalnym obie wersje są identyczne.

Pytanie 4: Czy model 3721 jest zgodny z instrumentami HART?
O4: Tak. Po użyciu z Zgodną z HART zewnętrzną płytką końcową (ETP) moduł 3721 może przesyłać cyfrowy sygnał HART z kluczem częstotliwościowym (FSK) nałożony na pętlę 4–20 mA. Do wyodrębnienia danych cyfrowych wymagany jest osobny multiplekser HART lub karta interfejsu HART (np. płyta końcowa firmy Pepperl+Fuchs).

Pytanie 5: Co się dzieje, jeśli ulegnie awarii jeden kanał modułu 3721?
A5: Ponieważ 3721jest modułem z potrójną redundancją modularną (TMR); każdy sygnał wejściowy z pola jest próbkowany przez trzy niezależne obwody pomiarowe (po jednym na każdą „warstwę”). W przypadku wystąpienia usterki w jednym kanale (np. uszkodzonego przetwornika ADC lub uszkodzonego elementu) pozostałe dwa kanały nadal pobierają i przesyłają sygnał z pola. Główne procesory dokonują głosowania na podstawie algorytmu wyboru środkowej wartości, dzięki czemu awaria pozostaje niewidoczna, a dane wyjściowe przesyłane do programu sterującego pozostają poprawne. Diody LED stanu awarii (FAULT LED) modułu migoczą (lub świecą się ciągle), aby poinformować personel konserwacyjny, jednak funkcja bezpieczeństwa nie jest zakłócona.

Zapytaj teraz: [email protected]