R500S AO 04 831
Модуль предназначен для вывода четырех аналоговых сигналов унифицированной величины напряжения или тока.
Диапазон генерации аналогового сигнала настраивается индивидуально по каждому каналу в одном из трех диапазонов:
- от 4 до 20 мА;
- от 0 до 10 В;
- от минус 10 до плюс 10 В.
Модуль спроектирован с учетом требований стандартов ГОСТ Р МЭК 61508-2, ГОСТ Р МЭК 61131-2 и содержит на борту:
- дублированные каналы с архитектурой 1оо2D, начиная от дублированных ЦАП, которые генерируют аналоговый сигнал на выходе, завершая микропроцессором уровня SIL 3;
- дублированные АЦП для обратной связи и корректировки сигнала на выходе;
- микропроцессор уровня SIL 3, обеспечивающий безопасную линию связи с ЦПУ и предобработку данных обратной связи по каналу для генерации выходов обоих ЦАП;
- дублированные цифровые изоляторы между полевой и процессорной частями модуля, блокирующие электромагнитные помехи, а также повышающие защиту от пробоя в слаботочных цепях управления и диагностики;
- дублированные мониторы напряжений питания, которые диагностируют недопустимые отклонения;
- дублированные электронные предохранители питаний для полевой и процессорной частей модуля, которые также фильтруют электромагнитные помехи, диагностируют отклонения по напряжениям, а в случае их превышения они выключают питание всего модуля, переводя его в безопасное состояние;
- панель индикации с трехцветными светодиодами: желтый, зеленый и красный показывающих определенный режим работы модуля.
С учетом требований ГОСТ Р МЭК 61508-3 в системном программном обеспечении модуля спроектированы следующие отказоустойчивые средства:
- реализован специальный алгоритм, гарантирующий безопасную работу модуля и включающий в себя два уровня защит. Первый уровень защищает от искажения
аналогового сигнала на выходе на величину допустимой приведенной погрешности и доверительного интервала, заданного пользователем. Второй – направлен на
обесточивание выхода в случае пробоя канала или отказа цепей управления; - разработана расширенная диагностика своих узлов с записью событий сбоев и неисправностей во внутренний журнал модуля («журнал событий»), доступного к
скачиванию и позволяющего Производителю более быстро и точно локализовать неисправность. Следовательно, снижаются временные и стоимостные затраты на ремонт для Пользователя; - выполняется автоматически периодическое самотестирование микропроцессора SIL3, не требующего предварительной настройки и гарантирующее покрытие более 99% его сбоев и отказов, также же микропроцессорной периферии: дублированных кварцевых резонаторов тактовой частоты, интерфейсов, источников питания. Помимо этого, встроенные тесты направлены на выявление и исправление ошибок памяти, где хранится программа функции безопасности, благодаря чему достигнуты: повышенный уровень диагностики опасных отказов выше 90 % и доля безопасных отказов свыше 99%.
Технические характеристики
Изменить стиль таблицы:
|
Наименование параметра, единица измерения |
Значение |
|---|---|
|
Технические характеристики AO 04 831 независимо от режима генерации |
|
| Число каналов |
4 |
| Тип сигнала, который генерируется модулем |
потенциальный:
токовый:
|
|
Разрядность, бит |
16 |
|
Суммарное время оцифровки всех каналов, мс, не более |
9 |
|
Пределы допускаемой основной приведенной погрешности воспроизведения (генерации) напряжения постоянного тока и силы постоянного тока в нормальных условиях, % |
Погрешность генерации тока: 0,3 |
|
Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности воспроизведения напряжения / силы постоянного тока при изменении температуры окружающего воздуха, %/ ºС |
0,0025 |
|
Потребляемая мощность модулем от шины питания контроллера, Вт, не более |
7 |
|
Температура эксплуатации, °С |
от – 40 до +60 |
|
Температура хранения, °С |
от – 50 до +70 |
|
Размеры (Ш×В×Г), мм |
40×180×145 |
|
Масса, кг |
0,45 |
|
Совместимый шасси |
CH 02 811 |
|
Технические характеристики AO 04 831 в режиме генерации напряжения |
|
|
Номинальные диапазоны, В |
От 0 до 10, от минус 10 до плюс 10 |
|
Сопротивление нагрузки в режиме генерации напряжения, Ом, не менее |
1000 |
|
Максимальная мощность канала в номинальном диапазоне, Вт, не более |
0,16 |
|
Максимальный ток канала, мА |
16,75 |
|
Максимальное генерируемое напряжение, В |
10 |
|
Защита от КЗ |
Есть, с индикацией, самовосстанавливающаяся после устранения причин замыкания |
|
Технические характеристики AO 04 831 в режиме генерации тока |
|
|
Номинальные диапазоны, мА |
От 4 до 20 |
|
Максимальный диапазон генерации, мА |
От минус 2 до 22 мА |
|
Сопротивление нагрузки в режиме генерации тока, Ом, не более |
500 |
|
Максимальный генерируемый ток, мА |
22 |
|
Максимальная мощность канала в номинальном диапазоне, Вт, не более |
0,2 |
|
Детекция обрыва в цепи нагрузки |
Есть, с индикацией |
|
Параметры полевого питания AO 04 831 |
|
|
Допустимый диапазон напряжения внешних источников постоянного тока для полевого питания, В |
От 14 до 32 |
|
Номинальное напряжение внешних источников постоянного тока для полевого питания, В |
24 |
|
Возможность подключения двух разных источников постоянного тока 24 В к модулю для питания его каналов и цепи нагрузки |
Есть |
|
Защита от неправильной полярности источников полевого питания |
Есть |
|
Защита от перенапряжения |
Есть |
|
Напряжения пробоя гальванической изоляции AO 04 831 |
|
|
Напряжение пробоя, В: |
|
|
2000 DC / 1000 AC |
|
2000 DC / 1000 AC |
|
2000 DC / 1400 AC |
|
2000 DC / 1400 AC |
|
2000 DC / 1000 AC |
|
2000 DC / 1400 AC |
|
Примечание:
|
|
На рисунке 40 показана структурная схема модуля, детально прорисованная только для первого канала, с целью описать базовое строение и не перегрузить изображение линиями связи других каналов, так как состав узлов и трассировка аналогичны первому. Сплошной линией изображены элементы первого канала, а остальных – штрихпунктирной. Принята цветовая маркировка линий связи между элементами и узлами. Красные стрелки означают сигналы функции безопасности, поступающие в полевую цепь для управления исполнительным устройством. Зеленой стрелкой показаны сигналы управления узлами модуля, они создаются На рисунке 40 показана структурная схема модуля, детально прорисованная только для первого канала, с целью описать базовое строение и не перегрузить изображение линиями связи других каналов, так как состав узлов и трассировка аналогичны первому. Сплошной линией изображены элементы первого канала, а остальных – штрихпунктирной. Принята цветовая маркировка линий связи между элементами и узлами. Красные стрелки означают сигналы функции безопасности, поступающие в полевую цепь для управления исполнительным устройством. Зеленой стрелкой показаны сигналы управления узлами модуля, они создаются безопасным микропроцессором ЦПУ затем поступают в микропроцессор модуля. Синим цветом отображаются сигналы диагностики и обратной связи, они также поступают в ЦПУ для анализа. Оранжевой линией изображены сигналы питания системной и полевой частей модуля без детальной прорисовки всех их потребителей.
На структурной схеме (рисунок 40) показано аппаратное дублирование по каждому каналу: две оптопары на канал (для первого – DD1, DD2), изолирующие силовую и сигнальную цепи; ЦАП1 и ЦАП2 представляют собой источники аналоговых сигналов с измерителями тока в цепи нагрузки для формирования задания по корректировки сигнала на ЦАПах, так называемая обратная связь; дублированные цифровые изоляторы ISO1 и ISO2 между процессорной и полевой частями модуля, а также дублированные изоляторы между микропроцессором и двумя шинами данных ISO3, ISO4 позволяют с уверенностью утверждать о необходимой отказоустойчивости схемотехнических решений для построения приборных систем безопасности уровня SIL 3 на уровне каждого канала. Предусмотрены также дублированные электронные предохранители DA1, DA2 и DA3, DA4 для питаний полевой и процессорной частей модуля, которые обеспечивают стабильным напряжением 24 В модуль, а также являются аварийными выключателями питания всего модуля, если не сработала защита по отключению аналогового выходов, либо силовые ключи оказались пробиты.
Рисунок 40 – Структурная схема модуля AO 04 831
Клеммы 1,2 и 11, 12 задействованы под подачу двух независимых источников полевого питания напряжением 24 В (-15…20%). Их подключение обязательно, так как обеспечивает работу канала модуля, а также питание цепи нагрузки. Клеммы 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10 предназначены для подключения нагрузок к четырем каналам соответственно. Схемы подключения нагрузки к модулю или двум каналам разных модулей приведены на рисунках 41, 43, 44 ниже. На рисунке 41 показаны подключения нагрузок к каналам модуля, работающему в токовом режиме (4-20 мА) сопротивлением не более 500 Ом. А на рисунке 42 – подключение нагрузок сопротивлением свыше 1 кОм к каналам модуля в режиме генерации напряжения (от 0 до 10 В либо от минус 10 до 10 В). На рисунке 43 показана схема подключения одной нагрузки к резервированной сборке из двух модулей, а на рисунке 44 – из трех модулей. Стоит заметить, что такие схемы возможны только при условии работы каналов на токовом режиме 4-20 мА. Клеммы с 13 по 20 не используются.
Рисунок 41 - Схема подключения нагрузки к каналу модуля аналогового вывода в режиме генерации аналогового сигнала 4-20 мА
Рисунок 42 - Схема подключения нагрузки к каналу модуля аналогового вывода в режиме генерации аналогового сигнала 0-10 В либо -10–10 В
Рисунок 43 - Схема подключения одной нагрузки к двум каналам разных модулей аналогового вывода в режиме 4-20 мА
Рисунок 44 - Схема подключения нагрузки к трем модулям аналогового вывода в режиме 4-20 мА
АКТУАЛЬНАЯ ВЕРСИЯ ПРОШИВКИ
R500S AO 04 831
