Thuis
>
producten
>
PLC programmeerbare logica controller
>
|
| Plaats van herkomst | Duitsland |
| Merknaam | SIMENS |
| Certificering | CE RoHS |
| Modelnummer | 6ES7138-4FB04-0AB0 |
DeSiemens 6ES7138-4FB04-0AB0is a four-channel fail-safe digital output module for the SIMATIC ET 200S distributed I/O system — one of the most compact hardware implementations of certified safety output switching available for PROFIBUS-connected systems.
Waar standaard digitale uitvoermodules eenvoudig 24VDC schakelen naar actuatoren op opdracht van de PLC, voegt de F-DO-module een volledige laag aan zelfmonitoring toe, cross-channel vergelijking, and certified fault-response behaviour that allows the system to demonstrate to certification bodies that the safety function — cutting power to a hazardous actuator — is achieved with a quantified probability of failure that meets SIL 3 or PL e requirements.
Deze module behoort tot het tijdperk van gedistribueerde veiligheidsinvoer/uitvoer die in de jaren 2000 en 2010 veranderde hoe functionele veiligheid werd geïmplementeerd in proces- en machineautomatisering.Voor PROFIsafe gedistribueerde veiligheid I/O, om SIL 3 uitgangsschakeling te bereiken, waren speciale hardkabelde veiligheids relais nodig omvangrijk, duur, onbuigzaam en moeilijk te herconfigureren.
Bij PROFIsafe-compatibele modules zoals de 6ES7138-4FB04-0AB0 bevindt de veiligheidsfunctie zich in een 30 mm brede module op het ET 200S-station,met de veiligheidscommunicatie die wordt behandeld door het PROFIsafe-profiel dat over de standaard PROFIBUS DP-kabel loopt die al de standaard I/O-gegevens bevat.
De veiligheidscertificering wordt bereikt door de combinatie van de interne foutbewakingsarchitectuur van de module en de eigen veiligheidsmaatregelen van het PROFIsafe-communicatieprotocol.
| Parameter | Waarde |
|---|---|
| F-DO-kanalen | 4 |
| Uitgangsspanning | 24VDC |
| Uitgangsstroom | 2A per kanaal |
| Modulbreedte | 30 mm |
| Veiligheidsniveau (ISO 13849) | Tot PL e |
| Veiligheidsniveau (IEC 61508) | Tot SIL 3 |
| Protocol | PROFIsafe over PROFIBUS DP |
| Ook verenigbaar met | PROFINET via IM 151-3 PN HF |
| Status | Afgesloten reserve (oktober 2020) |
De veiligheidsbetrouwbaarheidsclassificaties van de 6ES7138-4FB04-0AB0 zijn geen etiketten voor het in de handel brengen zij zijn kwantitatieve beoordelingen van de waarschijnlijkheid dat de module haar veiligheidsfunctie niet kan vervullen wanneer deze wordt geëist.
IEC 61508 definieert veiligheidsintegriteitsniveau 3 (SIL 3) als een waarschijnlijkheid van gevaarlijke storingen op aanvraag (PFD) in het bereik van 10−4 tot 10−3 per jaar voor veiligheidsfuncties in de modus met een lage vraag.de waarschijnlijkheid dat de uitgang niet ontstaat bij opdracht is tussen 00,01 en 0,1% per jaar.
EN ISO 13849-1 Performance Level e (PL e) corresponds to a probability of dangerous failure per hour (PFHd) below 10⁻⁷ — below one dangerous failure per 10 million hours for continuous and high-demand mode functions.
Het bereiken van SIL 3 of PL e met een enkele uitgangsmodule vereist redundantie en diagnostische dekking binnen de module zelf.elk uitgangskanaal maakt gebruik van een tweekanalschakelingsarchitectuur: twee onafhankelijke halfgeleiderschakelaars (meestal één P-kanaal en één N-kanaal in serie,of twee onafhankelijke schakeltransistors met kruismonitoring) die beide moeten instemmen met het activeren van de output.
Als de ene schakelaar niet opengaat wanneer het commando wordt gegeven, vangt de andere de fout op en dwingt de output naar een veilige (uitgevoerde) toestand.
De interne diagnostische systemen van de module controleren continu beide schakelaars op kortsluitingen, open schakelingen,en dwarscircuitfouten .
Wanneer een storing wordt gedetecteerd, rapporteert de module deze via PROFIsafe aan de F-CPU, die vervolgens de juiste veiligheidssysteemreactie kan initiëren (het initiëren van een veilige toestand, het activeren van een alarm, het opstarten van een alarm, het opstarten van een alarm).het foutgebeurtenis vastleggen).
PROFIsafe is een PROFIBUS/PROFINET toepassingsprofiel, IEC 61784-3-3 gecertificeerd, dat een veiligheidscommunicatielaag toevoegt bovenop de standaard PROFIBUS- of PROFINET-telegramstructuur.
Terwijl het standaard PROFIBUS-telegram I/O-gegevens vervoert tussen de DP-master en het ET 200S-station zonder enige veiligheidsgarantie,het PROFIsafe-telegram voegt een CRC (cyclische redundantiecontrole) toe, berekend over zowel de veiligheidsgegevens als een volgnummer, plus een watchdog timeout-mechanisme om te garanderen dat beschadigde gegevens, opnieuw afgespeelde oude pakketten en verloren pakketten veilig worden gedetecteerd en gereageerd.
De F-DO-module op de ET 200S wisselt PROFIsafe-telegrammen uit met de F-CPU (fail-safe CPU).De F-CPU voert het veiligheidsprogramma uit dat is geschreven in STEP 7 F-FB's (fail-safe function blocks) met behulp van de standaard F-programmabibliotheken en stuurt uitvoeropdrachten naar de F-DO via PROFIsafe.
Als de PROFIsafe-communicatie verloren gaat (kabelfout, stationsuitval, CRC-fout),de F-DO maakt automatisch de overstap naar de veilige toestand (uitgeschakeld) zonder te wachten op een CPU-opdracht .
This "de-energise on communication loss" behaviour is fundamental to the PROFIsafe profile and is what allows safety functions to be implemented over standard fieldbus infrastructure without the fieldbus itself requiring intrinsic safety certification.
The 6ES7138-4FB04-0AB0's 30mm module width (double the standard 15mm) is driven by the more complex internal electronics required for dual-channel output architecture and comprehensive self-diagnostics.
De extra breedte biedt plaats aan de tweede schakeltransistor per kanaal, de cross-monitoring circuits,en de testpulsgeneratie circuits die nodig zijn om periodiek het schakelpad uit te oefenen en te controleren of elke transistor daadwerkelijk kan openen en sluiten.
Belangrijk is dat de F-DO-module niet wordt gemonteerd op een standaard ET 200S-terminalmodule.
Het vereist de specifieke uitvalbeveiligde terminalmodule TM-PF30S47-F1 (3RK1 903-3AA00), die is ontworpen om de dual-channel bedradingsvereisten van de F-DO en de speciale connectorconfiguratie te ondersteunen.Standaard TM-P- of TM-E-terminalmodules zijn niet compatibel met F-DO-modules en kunnen de TM-PF30S47-F1 niet vervangen..
Dit is een belangrijk aanbestedingsdetail: bij het verkrijgen van een vervangende 6ES7138-4FB04-0AB0de desbetreffende terminalmodule moet worden gecontroleerd, indien deze reeds vanaf de oorspronkelijke bouw in het station is geïnstalleerd, blijft het op zijn plaats wanneer de elektronische F-DO-module wordt vervangen; indien de eindmodule ook beschadigd is of vervangen moet worden, moet de TM-PF30S47-F1 afzonderlijk worden aangeschaft.
Terwijl de standaard ET 200S-operatiemodus de IM 151-1- of IM 151-3-interface-modules op PROFIBUS DP gebruikt,de 6ES7138-4FB04-0AB0 is ook compatibel met de interface module IM 151-3 PN HF (High Feature PROFINET), waardoor het ET 200S-station via PROFINET IO in plaats van PROFIBUS DP kan worden aangesloten.
In PROFINET-configuratie met IM 151-3 PN HF blijft de F-DO-module via PROFIsafe communiceren, maar nu via het PROFINET-medium in plaats van PROFIBUS.
De veiligheidscertificering blijft geldig in de PROFINET-modus; de veiligheidsmaatregelen van het PROFIsafe-protocol gelden identiek voor zowel de PROFIBUS- als de PROFINET-transportlagen.
Deze PROFINET-compatibiliteit maakt het mogelijk de F-DO-module te integreren in nieuwe veiligheidssystemen die zijn ontworpen rond de PROFINET-architectuur,en laat toe dat bestaande ET 200S F-DO-stations met PROFINET-connectiviteit worden uitgerust door alleen de interface-module te wijzigen, zonder de F-DO-module of de bedrading van de eindmodule te raken.
V1: Wat is het verschil tussen een standaard ET 200S digitale uitgangsmodule en deze storingsvrije F-DO-module in termen van bedrading, programmering en certificeringseisen?
De verschillen zijn aanzienlijk in alle drie de dimensies.
In de bedrading: een standaard DO-module heeft één uitgangsterminal per kanaal; de uitgangen van de F-DO-module worden intern door een architectuur met twee schakelaars geleid,Maar vanuit het perspectief van de veldbedrading lijkt de uitgang een enkele 24V-terminal en een gemeenschappelijke.
Maar...bepaalde veiligheidstoepassingen vereisen 2oo2 (twee-van-twee) stemmen in de veldbedrading die de belasting in serie verbindt met twee F-DO-kanalen, zodat beide moeten worden geactiveerd om de belasting te activerenDe terminalmodule TM-PF30S47-F1 biedt de juiste bedradingsconfiguratie voor F-DO-veiligheidsarchitecturen.
In programmering: standaard DO-modules worden als normale uitvoerbyte's in het procesbeeld aangeduid, geschreven door standaard STEP 7-instructies in de standaardgebruikers-OB.F-DO-modules worden uitsluitend behandeld in het veiligheidsprogramma, die wordt uitgevoerd in de toegewijde F-runtime-omgeving van de F-CPU in een afzonderlijke beveiligings-OB (typisch OB35 of de geconfigureerde beveiligings-OB).Veiligheidsprogramma-blokken moeten worden gemaakt met behulp van Siemens F-FB's uit de F-bibliotheek en kunnen alleen worden geprogrammeerd door ingenieurs die de Siemens STEP 7 Veiligheid F-programmeringstraining hebben gevolgd..
Bij certificering: standaard DO-modules hebben geen veiligheidscertificering en kunnen niet worden gebruikt voor veiligheidsfuncties.
De certificering van de F-DO-module SIL 3 / PL e is gedocumenteerd in de veiligheidshandleiding (geleverd door Siemens), waarin de architectonische beperkingen, de vereisten voor diagnostische dekking, de technische specificaties en de technische specificaties worden vermeld.en testintervallen die nodig zijn om elk certificeringsniveau in een echte toepassing te bereiken.
De systeemintegrator moet verifiëren dat de combinatie van F-CPU, PROFIsafe en F-DO voldoet aan de vereiste SIL/PL voor de specifieke veiligheidsfunctie die wordt uitgevoerd.
V2: Wat gebeurt er met de F-DO-uitgangen bij een PROFIBUS DP-communicatiefout tussen de F-CPU en het ET 200S-station dat de F-DO-module bevat?
Een tekortkoming in de communicatie veroorzaakt een van de meest fundamentele veiligheidsproblemen van PROFIsafe.
Wanneer de PROFIBUS DP-master (de DP-interface van de F-CPU) het contact verliest met de ET 200S slavenstation of enige andere oorzaak die voorkomt dat geldige PROFIsafe-telegrammen de F-DO-module bereiken .
Na het verstrijken van de termijn schakelt de module alle vier F-DO-uitgangen onvoorwaardelijk uit en treedt in een veilige toestand, zonder te wachten op een expliciet commando van de CPU (waartoe het niet langer kan komen).Dit passieve fail-to-safe-gedrag is een kernvereiste van het PROFIsafe-profiel en het IEC 61508-kader.
De F-runtime van de CPU detecteert tegelijkertijd het communicatieverlies en genereert de juiste veiligheidsprogramma-respons (typisch overstappen naar STOP of veilig afsluiten).De F-DO-uitgangen blijven uitgeschakeld totdat de communicatie is hersteld., wordt de status van de module gecontroleerd en wordt het veiligheidsprogramma de uitgangen expliciet opnieuw geactiveerd door middel van een opzettelijke handeling van de bediener of een herstartsequentie.
Er is geen automatische reactivering van F-DO-uitgangen na een communicatiefout.ook nadat de communicatie weer is hersteld ∙ een opzettelijke reactivering is vereist om te bevestigen dat de veilige omstandigheden zijn geverifieerd.
V3: De module is ingedeeld voor SIL 3. Betekent dit dat elke toepassing die deze F-DO-module gebruikt, automatisch SIL 3 bereikt, of zijn er aanvullende vereisten?
De bevoegdheid van de module is een noodzakelijke, maar niet voldoende voorwaarde voor het bereiken van SIL 3 in een reële veiligheidstoepassing.
De module biedt de hardware-architectuur en diagnostische dekking om SIL 3 te ondersteunen, maar de volledige Safety Instrumented Function (SIF) van de eindactuator terug via de F-DO,via de PROFIsafe-mededeling, via het veiligheidsprogramma van de F-CPU, via de veiligheidslogic, naar de startsensor must moet worden beoordeeld als een volledige veiligheidslus.
Belangrijke aanvullende vereisten zijn: gebruik van een SIL 3-compatibele F-CPU met een passende hardwarefouttolerantie; gebruik van PROFIsafe over PROFIBUS met een configuratie die voldoet aan de PROFIsafe-timingvereisten;het veiligheidsprogramma schrijven met behulp van gecertificeerde F-FB's volgens de programmeringsbeperkingen in het Siemens-veiligheidshandboek; het uitvoeren van de berekening van de veiligheidsintegrititeit (PFD/PFHd) voor de gehele veiligheidssluiting met behulp van de storingspercentages uit het veiligheidshandboek van elk onderdeel;het uitvoeren van proefproeven in het in het veiligheidshandboek gespecificeerde intervalHet is de bedoeling dat de applicatietechniek wordt uitgevoerd door gekwalificeerde functionele veiligheidsingenieurs (idealiter door de TÜV gecertificeerde FSE's).
de veiligheidshandleiding van de 6ES7138-4FB04-0AB0, beschikbaar bij Siemens Industry Online Support,is de gezaghebbende referentie voor al deze eisen en moet worden herzien als onderdeel van de ontwikkeling van veiligheidsapplicaties..
V4: Hoe werkt het testimpulsmechanisme in de F-DO en kan het korte uitgangsonderbrekingen veroorzaken die de aangesloten belastingen kunnen verstoren?
De F-DO-module genereert regelmatig testpulsengecontroleerde ontkoppelingspulsen op elk uitgangskanaal om te controleren of de uitgangsschakeltransistors correct functioneren en daadwerkelijk kunnen ontkoppelen op opdracht.
Dit is een standaarddiagnostisch mechanisme in uitgangsmodules met storingsveiligheidsbeveiliging, dat nodig is om de diagnostische dekking (DC) te bereiken die nodig is voor SIL 3 / PL e.De testimpulsen liggen meestal in het microsecondebereik kort genoeg dat de aangesloten belasting (een veiligheidsrelais), contactor spoel, of magnetron) heeft geen tijd om te ontsteken en opnieuw te activeren tijdens de puls, omdat de elektromagnetische traagheid van de belasting staatverandering in dergelijke korte onderbrekingen voorkomt.
Dit hangt echter af van de kenmerken van de belasting: belastingen met zeer snelle responstijden (sommige elektronische apparaten met minimale inductantie) kunnen de testpuls als een korte storing detecteren. The F-DO module's Safety Manual specifies the maximum test pulse duration and the minimum load inductance / response time required to ensure that test pulses do not cause nuisance switching of the load.
Voor de meeste in machines en procesapparatuur gebruikte veiligheidsrelay spoelen en elektromechanische contactoren is de testpulsduur aanzienlijk lager dan de tijd van uitval van de spoel,en er geen storing optreedt bij de belastingoperatie.
V5: De module is in oktober 2020 gestaakt. Wat is de aanbevolen vervanging voor nieuwe installaties en kunnen bestaande 6ES7138-4FB04-0AB0-eenheden met onderdelen worden onderhouden?
Voor nieuwe ontwerpen voor veiligheidsautomatisering raadt Siemens het SIMATIC ET 200SP Distributed I/O-systeem aan met de juiste F-DQ-modules (Fail-Safe Digital Output).zoals de F-DQ 4×24VDC/2A PPM-module voor ET 200SP.
Het ET 200SP-platform is de opvolger van de huidige generatie van het ET 200S en biedt een gelijkwaardige veiligheidsfunctionaliteit met kleinere modulebreedten, snellere configuratie,en compatibiliteit met het TIA-portaal en STEP 7 Safety Advanced.
Existing installations using the 6ES7138-4FB04-0AB0 can continue to be maintained using spare modules sourced from the industrial surplus market — stocks of discontinued Siemens safety modules are well-established in the industrial spare parts networkBij de aankoop van gerenoveerde of gebruikte F-DO-modules voor veiligheidstoepassingen moet vóór de installatie de volledige testgeschiedenis, de integriteit van het veiligheidszegel en de firmwareversie van de eenheid worden gecontroleerd.
Het veiligheidshandboek vereist dat elke vervangende module wordt gecontroleerd op de geldigheid van het veiligheidscertificaat en dat de veiligheidsfunctie na vervanging wordt getest.
A migration project to ET 200SP should be considered if the installed ET 200S station needs significant modification or if the number of F-DO modules in the installation is large enough to justify the engineering investment before the end of spare parts availability.
NEEM OP ELK MOMENT CONTACT MET ONS OP
