ruksanvisning i original PLUTO Säkerhets-PLC nvändarmanual Hårdvara Swedish v11 2TLC172001M3411_
Innehåll: 1 llmänt... 4 2 Kapsling... 5 3 Elektrisk anslutning... 5 4 Ingångar och utgångar... 6 4.1 I.. Digitala säkerhetsingångar... 12 4.2 IQ.. Digitala säkerhetsingångar/digitala utgångar (ej felsäkra)... 13 4.2.1 Dynamiska signaler... 13 4.2.2 Övervakning av IQ16, IQ17 (Endast 20)... 13 4.3 naloga ingångar... 14 4.3.1 naloga ingångar 0-1 / 4-20m (Pluto D20 och D45)... 14 4.3.1.1 Säkerhet i applikationen... 14 4.3.1.1.1 Tvåkanalig lösning... 14 4.3.1.1.2 Enkanalig lösning... 14 4.3.1.2 0 Volt... 15 4.3.2 Möjliga arkitekturer, uppnåeliga säkerhetsnivåer och förutsättningar... 15 4.3.2.1 nslutning av analoga givare med spänningsutgång (0-1)... 16 4.3.3 naloga ingångar (0 27V)... 16 4.4 Räknaringångar Pluto D45... 17 4.4.1 Upp-räknare... 17 4.4.2 Upp/Ned-räknare... 18 4.4.3 Givare - utgångstyper... 19 4.4.4 No Filt - inställning för räknaringångar... 19 4.4.5 Hastighetsövervakning med två givare... 19 4.4.6 Hastighetsövervakning med en givare... 20 4.4.7 Möjliga arkitekturer, uppnåeliga säkerhetsnivåer och förutsättningar... 21 4.4.7.1 pplikationsexempel med en och med två givare... 21 4.5 Säkra utgångar... 22 4.5.1 Reläutgångar... 22 4.5.2 Transistorutgångar... 22 4.5.2.1 Testpulser... 23 4.5.2.1.1 Frånkoppling av testpulser... 23 4.6 S-Interface buss (S-i)... 24 4.6.1 S-i anslutning... 24 4.6.2 vläsning av säkerhetsslavar... 25 4.6.3 Slavtyper... 25 4.6.4 Driftsätt... 26 4.6.5 Utbyte av säkra slavar efter driftsättning... 26 4.6.5.1 Utbyte av icke-säkra slavar efter driftsättning... 26 5 nslutning av ingångar... 27 5.1 Dynamiska signaler... 27 5.1.1 nslutning av ingångar av typen I..... 27 5.1.2 nslutning av in-/utgångar av typen IQ..... 28 6 Inkoppling av säkerhetsanordningar... 29 6.1 Tvåkanaliga system... 29 6.2 Enkanaliga system... 30 6.3 Nödstopp... 30 6.4 Övervakning av extern kortslutning... 31 6.5 Säkerhetsanordningar med transistorutgångar... 32 6.6 Kontaktmatta och klämlist... 32 6.7 Tvåhandsmanöver... 33 6.8 Lamptryckknappsfunktion... 34 6.9 Övervakning av förbikopplingslampa (endast 20)... 34 7 nslutning av utgångar... 35 2 2TLC172001M3411_
7.1 nslutningsexempel... 35 8 pplikationsexempel... 38 9 usskommunikation... 39 9.1 Kabelanslutning... 39 9.1.1 Kabellängder... 40 9.1.2 Inkoppling av busskabelns skärm... 40 9.1.3 Extra skydd mot ledningsbundna störningar... 41 9.2 Svarstid över bussen... 41 10 Identifieraren (IDFIX)... 42 11 Programmering... 44 11.1 Självprogrammering vid utbyte av Pluto... 44 12 Rengöring... 45 13 Tekniska data... 45 13.1 nslutning av givare... 49 14 ppendix - Meddelande och felkodslista... 50 3 2TLC172001M3411_
1 llmänt Pluto är ett programmerbart säkerhetssystem avsett att användas till säkerhetsfunktioner där man inte accepterar att ett fel i styrkretsen leder till att skyddsfunktionen uteblir. För att uppnå det är funktionerna dubblerade och övervakade. Till skillnad från vanliga PLC-system använder Pluto två mikroprocessorer, vilka båda kontrollerar och övervakar varje säkerhetsfunktion för en korrekt funktion. Varje ingång till systemet är separat kopplad till båda processorerna, som har ett eget minne och exekverar sitt eget program. Processorerna jämför kontinuerligt resultaten med varandra för att säkerställa att data inte skiljer sig åt. Varje säkerhetsutgång är kopplad till båda processorerna och kan inte gå till utan att båda kontrollerat att de logiska villkoren i programmet är uppfyllda. Varje Pluto har anslutningar för CN-buss och kan kopplas samman med andra Plutomoduler. Säkerhetsnivån är densamma över bussen som internt i varje enhet. Pluto är främst konstruerad för att uppfylla kraven i EU maskindirektiv (2006/42/EG) gällande säkerhet i styrsystem, men systemet kan också användas inom andra områden som processindustri, pannanläggningar m.m. som har liknande krav. Pluto är konstruerad i enlighet med följande standarder för funktionssäkra maskinstyrsystem: - EN 954-1, Kategori 4 - EN 62061, SIL 3 - EN 13849-1, Kategori 4 och Pl e - IEC 61508, SIL 3 - IEC-EN 61511-, SIL 3 - EN 50156-1 För att en applikation ska uppfylla en standard enligt ovan krävs att konstruktionen och installationen av hela det säkerhetsrelaterade systemet (inte enbart Pluto) inklusive givare och aktuatorer uppfyller kraven i standarden. 4 2TLC172001M3411_
2 Kapsling Pluto är inrymd i en kapsling som snäpps fast på DINskena i apparatskåp eller annan kapsling. Externa ledare ansluts på skruvplint. För att underlätta arbetet och förhindra felaktig inkoppling vid ett utbyte av en enhet är anslutningsplintarna löstagbara. Detta underlättar utbyte av enhet då ledarna inte behöver kopplas loss. Observera att spänningen ska vara frånslagen under inoch urkoppling. 3 Elektrisk anslutning Systemet matas med 24 VDC. Det har internt överströmsskydd men bör också skyddas av en extern säkring. Se tekniska data. I installationer med flera Pluto-enheter sammankopplade via buss måste dessa vara anslutna till samma jordningssystem. God potentialutjämning är nödvändig. Pluto är konstruerad för applikationer som uppfyller IEC-EN 60204-1, med särskild betoning på: - Transformatorer skall användas för att mata styrkretsarna. - När flera transformatorer används, rekommenderas att lindningarna på dessa transformatorer kopplas så att sekundärspänningarna ligger i fas med varandra. (Se EN 60204-1, 9.1.1) Kravet är viktigt vid inkoppling av reläutgångarna. - Matningens skall vara förbunden med skyddsjord, dels av elsäkerhets- och EMC-skäl, och dels för att detektera jordfel som i annat fall kan sätta vissa enkanaliga skyddsfunktioner ur spel. (se EN 60 204-1, 9.4.3.1 Metod a). - För installation i hissar enligt EN 81-1+3 och/eller EN 81-2+3 krävs att Pluto installeras i kapsling minst IP54. Systemet är konstruerat och testat för installationskategori II enligt IEC 61010-1 (alla anslutna kretsar försörjs av manövertransformatorer). nslutna kablar och komponenter som givare, tryckknappar, omkopplare m.m. skall vara isolerade för 25. C 24V= - C H I1 I3 I6 IQ10 Q2 C H I1 I3 C L I0 I2 I4 I5 PLUTO K I7 IQ11 Q3 C L I0 I2 PLUTO K I4 I0 Q0-Q1 I17-24V Q2-Q3 Q10-Q17 IQ12 IQ14 IQ16 Q0 Q1 IQ13 IQ15 IQ17 ID IQ12 IQ14 IQ16 IQ13 IQ15 IQ17 Min. 5 mm mellan enheterna. 5 2TLC172001M3411_
4 Ingångar och utgångar För att vara så flexibel som möjligt erbjuder Pluto ett antal olika typer av I/O. Det finns även olika familjer och typer av Pluto. ilderna nedan visar I/O-översikt för de olika typerna av Pluto. 1) Pluto buss Ingångar, individuellt felsäkra Transistor utgångar, individuellt felsäkra CH CL I0 I1 I2 I3 Pluto 20, 20, S20 I4 I5 I SR41 I6 I7 Q2 Q3 IQ10 IQ11 IQ12 IQ13 IQ14 IQ15 IQ16 IQ17 Q0 Q1 ID Strömmätning 2) Reläutgångar individuellt felsäkra Ingång identifierare Spänningsförsörjning Felsäkra ingångar / utgångar (ej felsäkra) / Dynamiska utgångar 1) Ej i S-modeller, S20,... 2) Strömmätning endast i 20 I/O-översikt PLUTO 20 familjen (utom 22 och D20) Ingångar och utgångar för 20 familjen (utom 22 och D20) Plint på Pluto In-/Utgångsnamn i programvara Typ av I/O Lokal/Global I0 I7 I_.0 I_.7 Säker Ingång Global Q0 Q_.0 Säker Utgång (Relä) Global Q1 Q_.1 Säker Utgång (Relä) Global Q2 Q_.2 Säker Utgång (Transistor) Global Q3 Q_.3 Säker Utgång (Transistor) Global IQ10 IQ17 I_.10 I_.17 Säker Ingång Global Q_.10 Q_.17 Ickesäker Utgång Lokal _ = Pluto nummer Pluto-buss Ingångar, individuellt felsäkra CH IQ10 CL IQ11 I0 Pluto 22 IQ12 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I SR41 IQ13 IQ14 IQ15 IQ16 IQ17 I20 I21 I22 I23 I24 I25 ID Felsäkra ingångar / utgångar (ej felsäkra) / Dynamiska utgångar I/O-översikt PLUTO 22 Identifierare IDFIX Spänningsförsörjning Ingångar och utgångar för Pluto 22 Plint på Pluto In-/Utgångsnamn i programvara Typ av I/O Lokal/Global I0 I7 I_.0 I_.7 Säker Ingång Global I20 I25 I_.20 I_.25 Säker Ingång Lokal IQ10 IQ17 I_.10 I_.17 Säker Ingång Global Q_.10 Q_.17 Ickesäker Utgång Lokal _ = Pluto nummer 6 2TLC172001M3411_
Pluto-buss 0-1/4-20m Ingångar, individuellt felsäkra Transistor utgångar, individuellt felsäkra CH IQ10 CL IQ11 I0 DI I I1 IQ12 DI I I2 IQ13 I3 Pluto D20 0-24V DI I DI I I4 IQ14 I5 IQ15 I6 I7 DI DI DI DI I IQ16 IQ17 Q0 Q1 Q2 Q3 ID Felsäkra ingångar / utgångar (ej felsäkra) / Dynamiska utgångar I/O-översikt PLUTO D20 Reläutgångar individuellt felsäkra Identifierare IDFIX Spänningsförsörjning Ingångar och utgångar för Pluto D20 Plint på Pluto In-/Utgångsnamn i programvara Typ av I/O Lokal/Global I0 I3 I_.0 I_.3 Säker Ingång / Global Säker analog ingång 4-20m/0-1 I4 I7 I_.4 I_.7 Säker Ingång Global Q0 Q_.0 Säker Utgång (Relä) Global Q1 Q_.1 Säker Utgång (Relä) Global Q2 Q_.2 Säker Utgång (Transistor) Global Q3 Q_.3 Säker Utgång (Transistor) Global IQ10 IQ17 I_.10 I_.17 Säker Ingång Global Q_.10 Q_.17 Ickesäker Utgång Lokal _ = Pluto nummer 7 2TLC172001M3411_
Ingångar, individuellt säkra Digitala/analoga Ingångar, individuellt säkra Ingångar, individuellt säkra I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 Matningsspänning I7 I I I SR41 SR45 SR46 I30 Pluto 46, S46 I31 I32 I33 I34 I35 I36 I37 I40 I41 I42 I43 I44 I45 I46 I47 Q0 Q1 0L ID Identifierare IDFIX Säkerhetsutgångar Q4 1L CH CL 1) Pluto-buss Q5 4L IQ10 IQ11 IQ12 IQ13 IQ14 IQ15 IQ16 IQ17 IQ20 IQ21 IQ22 IQ23 IQ24 IQ25 IQ26 IQ27 Q2 Q3 1) Ej S46-6 I/O-översikt PLUTO 46 och S46 Säkra ingångar / Utgångar (ej säkra) / Dynamiska utgångar Ingångar och utgångar för Pluto 46 och S46 Plint på Pluto In-/Utgångsnamn i programvara Typ av I/O Lokal/Global I0 I7 I_.0 I_.7 Säker Ingång Global I30 I37 I_.30 I_.37 Säker Ingång Lokal I40 I47 I_.40 I_.47 Säker Ingång Lokal Q0 Q_.0 Säker Utgång (Relä) Global Q1 Q_.1 Säker Utgång (Relä) Global Q2 Q_.2 Säker Utgång (Transistor) Global Q3 Q_.3 Säker Utgång (Transistor) Global Q4 Q_.4 Säker Utgång (Relä) Lokal Q5 Q_.5 Säker Utgång (Relä) Lokal IQ10 IQ17 I_.10 I_.17 Säker Ingång Global Q_.10 Q_.17 Ickesäker Utgång Lokal IQ20 IQ27 I_.20 I_.27 Säker Ingång Lokal Q_.20 Q_.27 Ickesäker Utgång Lokal _ = Pluto nummer 8 2TLC172001M3411_
Ingångar, individuellt säkra nalogingångar 0-1/4-20m Snabbräknare Ingångar, individuellt säkra Ingångar, individuellt säkra ID CH CL DI I I0 Identifierare IDFIX CS (Shield) DI I I1 DI I I2 DI I I3 Matningsspänning Pluto-buss DI I I4 DI I I5 DI I I6 DI I I7 Pluto D45 I30 I31 I32 I33 I34 I35 I36 I37 I40 I41 I42 I43 I44 I45 I46 Säkerhetsutgångar Q0 Q1 Q4 Q5 I47 0L 1L 4L IQ10 IQ11 IQ12 IQ13 IQ14 IQ15 IQ16 IQ17 IQ20 IQ21 IQ22 IQ23 IQ24 IQ25 IQ26 Q2 Q3 I/O overview PLUTO D45 Säkra ingångar / Utgångar (ej säkra) / Dynamiska utgångar Ingångar och utgångar för Pluto D45 Plint på Pluto In-/Utgångsnamn i programvara Typ av I/O Lokal/Global I0 I3 I_.0 I_.3 Säker Ingång/ Global Säker nalogingång 4-20m/0-1/ Räknaringång I4 I7 I_.4 I_.7 Säker Ingång/ Global Säker nalogingång 4-20m/0-1/ I30 I37 I_.30 I_.37 Säker Ingång Lokal I40 I47 I_.40 I_.47 Säker Ingång Lokal Q0 Q_.0 Säker Utgång (Relä) Global Q1 Q_.1 Säker Utgång (Relä) Global Q2 Q_.2 Säker Utgång (Transistor) Global Q3 Q_.3 Säker Utgång (Transistor) Global Q4 Q_.4 Säker Utgång (Relä) Lokal Q5 Q_.5 Säker Utgång (Relä) Lokal IQ10 IQ17 I_.10 I_.17 Säker Ingång Global Q_.10 Q_.17 Ickesäker Utgång Lokal IQ20 IQ26 I_.20 I_.26 Säker Ingång Lokal Q_.20 Q_.26 Ickesäker Utgång Lokal _ = Pluto nummer 9 2TLC172001M3411_
S-Interface Inputs, individual failsafe Digital/nalogue Inputs, individual failsafe Inputs, individual failsafe Si+ Si- ID Identifier IDFIX CH CL CS (Shield) Power supply I0 Pluto bus I1 I2 I3 I I I SR41 SR45 SR46 I30 I31 I32 I33 I34 I35 I36 Pluto 42 S-i I37 I40 I41 I42 I43 I44 I45 I46 I47 Safety outputs Q0 Q1 Q4 Q5 0L 1L 4L IQ10 IQ11 IQ12 IQ13 IQ14 IQ15 IQ16 IQ17 IQ20 IQ21 IQ22 IQ23 IQ24 IQ25 IQ26 IQ27 Q2 Q3 I/O-översikt PLUTO 42 S-i Failsafe inputs / Outputs (not failsafe) / Dynamic outputs Ingångar och utgångar för Pluto 42 S-i Plint på Pluto In-/Utgångsnamn i programvara Typ av I/O Lokal/Global I0 I3 I_.0 I_.3 Säker Ingång Global I30 I37 I_.30 I_.37 Säker Ingång Lokal I40 I47 I_.40 I_.47 Säker Ingång Lokal Q0 Q_.0 Säker Utgång (Relä) Lokal Q1 Q_.1 Säker Utgång (Relä) Lokal Q2 Q_.2 Säker Utgång (Transistor) Lokal Q3 Q_.3 Säker Utgång (Transistor) Lokal Q4 Q_.4 Säker Utgång (Relä) Lokal Q5 Q_.5 Säker Utgång (Relä) Lokal IQ10 IQ17 I_.10 I_.17 Säker Ingång Lokal Q_.10 Q_.17 Ickesäker Utgång Lokal IQ20 IQ27 I_.20 I_.27 Säker Ingång Lokal Q_.20 Q_.27 Ickesäker Utgång Lokal Si+ - S-i buss - Si- _ = Pluto nummer 10 2TLC172001M3411_
Matningsspänning Identifierare IDFIX Pluto-buss S-Interface Ingångar, individuellt säkra ID CH CL SI+ SI- I0 I1 I2 I3 IQ10 DI IQ11 IQ12 IQ13 I DI I DI I DI I Pluto S-i 0L Q0 1L Q1 Q2 Q3 Säkra ingångar / naloga ingångar Utgångar (ej säkra) / Dynamiska utgångar Säkerhetsutgångar I/O-översikt PLUTO S-i Ingångar och utgångar för Pluto S-i Plint på Pluto In-/Utgångsnamn i programvara Typ av I/O Lokal/Global I0 I_.0 Säker Ingång Global I1 I3 I_.1 I_.3 Säker Ingång Lokal Q0 Q_.0 Säker Utgång (Relä) Global Q1 Q_.1 Säker Utgång (Relä) Global Q2 Q_.2 Säker Utgång (Transistor) Global Q3 Q_.3 Säker Utgång (Transistor) Global IQ10 IQ13 I_.10 I_.13 Säker Ingång Lokal Q_.10 Q_.13 Ickesäker Utgång Lokal Si+ - S-i buss - Si- _ = Pluto nummer Pluto S-i kan även läsa ingångar och styra utgångar hos S-i slavar anslutna till S-i bussen. De olika slavtyperna finns beskrivna i kapitel 4.5.2 Slavtyper, och konfigureringen av dessa finns beskrivna i programmeringsmanualen. 11 2TLC172001M3411_
Felsäkra ingångar Dynamisk utgång Utgång, ej felsäk 24V, 1.5 25C, 5 CL CH CSh I0 IQ10 33 34 13 14 23 24 Pluto O2 Säker utgångsmodul Q0 Q1 ID I1 IQ11 33 34 13 14 23 24 Matningsspänning Utgång, ej felsäk Dynamisk utgång 24V, 1.5 25C, 5 I/O-översikt PLUTO O2 Felsäkra ingångar Ingångar och utgångar för Pluto O2 Plint på Pluto In-/Utgångsnamn i programvara Typ av I/O Lokal/Global I0, I1 I_.0, I_1 Säker Ingång (för övervakning) Global Q0.13 Q0.34 Q_.0 Säker Utgång (Relä) Global Q1.13 Q0.34 Q_.1 Säker Utgång (Relä) Global IQ10, IQ11 I_.10, I_.11 Säker Ingång Global Q_.10, Q_.11 Ickesäker Utgång Lokal _ = Pluto nummer Pluto O2 är en säker utgångsmodul med två reläutgångsgrupper med tre kontakter vardera. Pluto O2 är även utrustad med två säkra ingångar för övervakning, samt två kombinerade säkra in-/icke-säkra utgångar (IQ). 4.1 I.. Digitala säkerhetsingångar Varje ingång är separat ansluten till båda processorerna vilket medger inkoppling av såväl enkanaliga som tvåkanaliga säkerhetsfunktioner. Ingångarna kan drivas av eller någon av de dynamiska utgångssignalerna, eller C. 12 2TLC172001M3411_
4.2 IQ.. Digitala säkerhetsingångar/digitala utgångar (ej felsäkra) IO-typen har fyra funktioner. Varje anslutningsplint är ansluten till båda processorerna och kan därmed användas som säkerhetsingång. Varje anslutningsplint är också kopplad till en utgångstransistor vilket gör att användaren kan välja att konfigurera plintarna som säkerhetsingångar eller som ej felsäkra utgångar. Utgångarna är tänkta för funktioner som inte kräver redundans t.ex. indikeringslampor. CPU PLC-utgångar, ej felsäkra Säkerhetsingångar Dynamiska utgångar Strömövervakning 4.2.1 Dynamiska signaler IQ-plintarna kan konfigureras som dynamiska utgångar, eller C för att driva ingångar. När en utgång konfigureras som dynamisk genereras ett unikt pulståg. En säker ingång kan konfigureras för att endast acceptera detta pulståg som ingångsvillkor och systemet kan då detektera externa kortslutningar. (Se separat beskrivning). 4.2.2 Övervakning av IQ16, IQ17 (Endast 20) Se 6.9 13 2TLC172001M3411_
4.3 naloga ingångar 4.3.1 naloga ingångar 0-1 / 4-20m (Pluto D20 och D45) Pluto D20 är utrustad med 4, och Pluto D45 med 8, säkra 4-20m/0-1 analoga ingångar. Dessa ingångar (D20: I0 I3, D45: I0 I7) kan konfigureras som vanliga säkra ingångar, som analoga 0-1 ingångar, eller som analoga 4-20m ingångar. (För D45 kan I0 I3 även konfigureras som räknaringångar, se nedan.) För att en applikation ska uppnå SIL 3/PL e krävs att två parallella givare med en ingång var används. Se Pluto Programmeringsmanual. 4.3.1.1 Säkerhet i applikationen Varje ingång är ansluten till bägge processorer för att kunna använda dem som fristående säkerhetsingångar. Det finns dock vissa fel som kan ge fel mätvärde, t.ex. avbrott i kontaktblock eller avbrott i ledare mellan givare och Pluto, som leder till att Pluto läser ett värde nära 0. För att uppnå en högre säkerhetsnivå, eller redundans, för en komplett applikation finns ett antal krav och föreslagna lösningar. 4.3.1.1.1 Tvåkanalig lösning En komplett tvåkanalig lösning med två givare och två ingångar, en för varje givare, och där de två värdena jämförs med varandra kan uppnå kategori 4/PL e och SIL 3. Generellt gäller att de fysiska värdena måste vara dynamiska och inte statiska. I fall där värdena är nästan statiska krävs för kategori 4 att ett test genomförs dagligen. Om ett sådant test inte görs kan applikationen endast betraktas som kategori 3/PL d. Sensor 4..20m / 0..1 = Sensor 4..20m / 0..1 = Tvåkanalig applikation Pluto Ix µ µ Ix µ µ I en applikation finns vanligtvis en funktion för att lösa ut då värdet passerar en viss gräns, som t.ex. övertemperatur, övertryck etc. Då det inom processindustrin finns applikationer som inte löser ut vid normal drift krävs att en testprocedur, speciellt för test av givarna, implementeras. Ett sådant test kan vara ett manuellt test som utförs en gång per år. 4.3.1.1.2 Enkanalig lösning En säkerhetsfunktion med en givare och en ingång kan uppnå kategori 2, PL b..c, SIL 2. Faktorer som påverkar säkerhetsnivån är: - Om det finns ett förutsägbart dynamiskt beteende i applikationen. - Om kabelbrott eller andra signalavbrott upptäcks. Ingångsvärden nära och 0m kan användas som feltillstånd genom att t.ex. använda 4..20m som korrekt värde. - Om värdet från givaren kan jämföras med värdet från en annan källa. (Detta kan dock betraktas som en tvåkanalig lösning.) - Skyddade kablar. Kablarna kan skyddas mot mekanisk åverkan samt separeras från andra kablar. - Säkerhetscertifierad givare. Maximalt Kategori 2, PL d, SIL2 kan uppnås med certifierade givare. 14 2TLC172001M3411_
4.3.1.2 0 Volt Generellt gäller att 0 eller nära 0 volt/m inte kan betraktas som en giltig signal. Undantag är då det finns ett dynamiskt beteende i applikationen som gör det möjligt att utvärdera giltigheten. Det finns två skäl till detta: - 0 kan vara en konsekvens av ett intern fel i Pluto. Variabler i PLC-koden sätts då ofta till 0. - Ett analogt värde nära 0, 0..0.5V/ 0..0.5m kan vara orsakat av kabelbrott eller annat avbrott från den anslutna givaren. Det är därför rekommenderat att använda området 4-20m eller 2-1. OS: Om 0-signaler används måste giltigheten av dessa utvärderas av applikationsprogrammet. 4.3.2 Möjliga arkitekturer, uppnåeliga säkerhetsnivåer och förutsättningar Denna tabell ger en översikt över säkerhetsnivåer för olika applikationer. Uppnåelig SIL / PL beror på givaren som används i applikationen. Struktur Uppnåelig SIL / PL Förutsättningar, nödvändig diagnostik som skall realiseras i applikationsprogrammet 1 standardgivare SIL 1 / PL c Mätvärden < 3.0m resp. < 1.5V måste hanteras som feltillstånd. 1 säkerhetscertifierad givare (SIL 2 / PL d) 1 säkerhetscertifierad givare (SIL 3 / PL e) 2 standardgivare (homogen redundans) 2 standardgivare (diversifierad redundans) SIL 2 / PL d SIL 2 / PL d (DC 60%) Mätvärden < 3.0m resp. < 1.5V måste hanteras som feltillstånd. Eventuella extra diagnostiska åtgärder enligt givarens säkerhetsmanual. Mätvärden < 3.0m resp. < 1.5V måste hanteras som feltillstånd. Eventuella extra diagnostiska åtgärder enligt givarens säkerhetsmanual. SIL 2..3 / PL d Mätvärden < 3.0m resp. < 1.5V måste hanteras som feltillstånd. Övervakning, kontroll av att mätvärdena från bägge kanaler överensstämmer. (DC 60%) SIL 3 / PL e Mätvärden < 3.0m resp. < 1.5V måste hanteras som feltillstånd. Övervakning, kontroll av att mätvärdena från bägge kanaler överensstämmer. (DC 90%) 15 2TLC172001M3411_
4.3.2.1 nslutning av analoga givare med spänningsutgång (0-1) Det är viktigt att ledaren från analoggivaren ansluts direkt till plinten på Pluto, och inte till någon annanstans. nnars finns risk att strömmar i ledaren påverkar det uppmätta analogvärdet. Sensor 0..1 Signal Output I0 I1 I2... Pluto D20/D45 0..1 Givare med 0-1 utgång. till givare skall anslutas direkt till på Pluto. Vid långa kabellängder från analoggivaren är en givare med strömutgång att föredra framför en med spänningsutgång. Detta eftersom långa ledningar kan ge ett spänningsfall. En strömslinga (4-20 m) påverkas inte av detta. 4.3.3 naloga ingångar (0 27V) eroende av Pluto-typ så finns det en eller flera analoga ingångar. Dessa ingångar är anslutna till de digitala ingångsplintarna (t.ex. 20 - I5, 46-6 I5,I6,I7). De analoga ingångarna läses av båda processorena och kan därför användas i säkerhetsapplikationer. I PLC-programmet kan värdet läsas av i systemregistren. Se programmeringsmanual. 16 2TLC172001M3411_
4.4 Räknaringångar Pluto D45 För Pluto D45 kan I0 I3 även konfigureras som räknaringångar (pulsräknare) som fungerar för frekvenser upp till 14000 Hz. Som räknaringångar kan I0 I3 användas på två sätt, som Upp-räknare ( Up counting ) eller som Upp/ned-räknare ( Up/Down counting ). Ingång konfigurerad som räknaringång (counter input). 4.4.1 Upp-räknare När ingången är konfigurerad som Upp-räknare ( Up count ) räknar Pluto pulserna på ingången. Via ett funktionsblock fås pulsfrekvensen, vilken t.ex. kan representera en hastighet. Givaren är typiskt en induktiv givare, en fotocell eller en inkrementell pulsgivare (HTL, 24V). För beskrivning av funktionsblockens användning se Pluto Programmeringsmanual. Pluto I0 µ µ T I1 µ R µ I3 µ µ I4 µ µ Exempel på hastighetsövervakning. Givarna kan t.ex. vara induktiva givare eller fotoceller. Vilken som av ingångarna I0..I3 kan användas. 17 2TLC172001M3411_
4.4.2 Upp/Ned-räknare Ingång I0 och I2 kan konfigureras som Upp/Ned-räknare ( Up/Down ). Då detta görs kommer nästföljande ingång (I1 eller I3) automatiskt att reserveras för Upp/Ned-räkning. Detta innebär att för Upp/Ned-räkning så är I0-I1 ett par, och I2-I3 ett annat par. För Upp/Ned-räkning krävs att givarna kan ge /-pulser. /-pulser är två fyrkantspulser som är 90 fasförskjutna mot varandra. För beskrivning av funktionsblockens användning se Pluto Programmeringsmanual. Illustration av och pulser. och är 90 fasförskjutna. Typexempel är roterande inkrementella pulsgivare, 24V (HTL). Pluto I0 µ µ I1 µ µ I2 µ I3 µ µ µ Exempel på hastighetsövervakning med inkrementella pulsgivare som ger och pulser till två ingångar, I0-I1 eller I2-I3. Riktningen blir på detta sätt möjlig att mäta. Två pulsgivare med två ingångar var används i detta exempel för att uppnå redundans. För övervarvsövervakning (säker lågfart/safe low speed, SLS) uppnås normalt kategori 4 och PL e. För stilleståndsövervakning kan kategori 3 och PL d uppnås beroende på applikation. 18 2TLC172001M3411_
4.4.3 Givare - utgångstyper Push-pull / HTL - givarutgång Typiskt för inkrementella pulsgivare Open collector / PNP - givarutgång Typiskt för induktiva givare och fotoceller Inkrementella pulsgivare med HTL utgång, samt andra givare med push-pull utgång, kan användas för frekvenser upp till omkring 14 khz. För givare med open collector, PNP utgång, eller andra utgångar som inte är av push-pull typ ligger den maximala frekvensen typiskt runt 1 4 khz, men gränsen beror på utgångsresistans, kabellängd etc. nledningen till detta är att signalen inte hinner återvända till noll vid högre frekvenser, vilket tolkas av Pluto och funktionsblocket som att hastigheten=0. Output 1 1 1 1 0 0 Givarutgång Signal vid låg frekvens Signal vid för hög frekvens (Pluto läser hastigheten som 0.) Signalens utseende för givarutgångar som inte är av push-pull typ. 4.4.4 No Filt - inställning för räknaringångar För Inkrementella pulsgivare med HTL utgång och frekvenser över 4 khz så skall inställningen No Filt väljas. Vid låga frekvenser och användande av t.ex. induktiva givare skall inställningen No Filt ej väljas eftersom filtret ger ett skydd mot störningar. 4.4.5 Hastighetsövervakning med två givare Övervarv, säker lågfart etc. Med en tvåkanalig lösning där två givare övervakar att hastigheten ligger inom visa gränser kan applikationen uppnå Kategori 3/PL d, eller Kategori 4/PL e om diversitet (givare av olika typ) används. Så länge det finns en hastighet kan värdena från de två givarna jämföras med varandra, och om fel uppstår i ena kanalen upptäcks detta eftersom det krävs att bägge ska vara lika. Stilleståndsövervakning, tvåkanal För stilleståndsövervakning med två givare kan kategori 3/PL d uppnås. Detta kräver dock att en rörelse kan detekteras regelbundet så att applikationen testas. En typisk lösning är att för varje gång en rörelse startas så kräver PLC-programmet en signal tillbaks från givaren/hastighetskällan som bekräftelse. 19 2TLC172001M3411_
Observera att maskinvibrationer kan orsaka indikation av låga hastighetsvärden. vbrott i kabeln från givaren leder till att Pluto läser hastighetsvärdet 0 från givaren. Ett sådant fel måste därför upptäckas i applikationen genom att två oberoende givare används. Dessa ska automatiskt cykliskt testas med avseende på detekterad rörelse minst ett par gånger per dag. OS: Vid användande av två pulsgivare som jämförs med varandra kommer fel i den ena att övervakas. Givarna kan normalt sett vara av samma typ då det är osannolikt att fel i bägge uppstår samtidigt. För att uppnå ännu högre säkerhetsnivå kan olika typer användas för att på så sätt erhålla diversitet. 4.4.6 Hastighetsövervakning med en givare Övervarv, säker lågfart etc. Med en givare kan normalt Kategori 2/PL c uppnås. Med övervakning av dynamiskt beteende i applikationen är det möjligt att uppnå Kategori 3/PL d. Sådan övervakning för säker lågfart (SLS) kan vara: 1) Då rörelse i maskinen stoppas kontrollerar Pluto att även givaren indikerar stopp. Då rörelsen startar kontrollerar programmet att värdet från givaren växlar från att indikera stopp till att visa förväntad hastighet. 2) En annan lösning är att jämföra värdet från givaren med värdet från ett annat system som t.ex. en frekvensomriktare. Oberoendet hos den andra källan måste bevisas. Stilleståndsövervakning, enkanalig För stilleståndsövervakning med en givare kan kategori 2/PL c uppnås under förutsättning att givarapplikationen testas automatiskt cykliskt. Intervallet är typiskt flera gånger per dag. En lösning är att läsa hastighetsvärdet vid varje start och stopp av maskincykeln. Varje gång en rörelse av maskinen startar så kräver PLC-programmet en motsvarande reaktion från givaren. Vid start kan programmet kontrollera att värdet från givaren ändras från indikering av stillestånd till förväntad hastighet inom en viss tid. Vid stopp kontrollerar programmet att hastighetsvärdet minskar ned till stillestånd. OS: vbrott i kabeln från givaren leder till att Pluto läser hastighetsvärdet 0 från givaren. Vid stilleståndsövervakning innebär detta förlust av säkerhetsfunktionen om det inträffar under stillestånd. (Detta är dock enligt definitionen av kategori 2.) 20 2TLC172001M3411_
4.4.7 Möjliga arkitekturer, uppnåeliga säkerhetsnivåer och förutsättningar Denna tabell ger en översikt över säkerhetsnivåer för olika applikationer. Uppnåelig Kat / SIL / PL beror på givaren som används i applikationen, samt möjligheten att detektera fel listade i IEC 61800-5-2, tabell D.16. Struktur nvändning Uppnåelig Kat/ PL/ SIL 1 givare/pulsgivare Övervarv Kat 2 / PL c SIL 1 Stilleståndsövervakning Kat 2 / PL c SIL 1 2 givare/pulsgivare Övervarv Kat 3 / PL d homogen SIL 3 redundans Stilleståndsövervakning Kat 3 / PL d SIL 2 2 givare/pulsgivare Övervarv Kat 4 / PL e diversifierad SIL 3 redundans Stilleståndsövervakning Kat 3 / PL d SIL 2 Förutsättningar, nödvändig diagnostik som skall realiseras i applikationsprogrammet Övervakning av dynamiskt beteende. (T.ex. Stillestånd är från vid förväntad rörelse) Övervakning av dynamiskt beteende. Stillestånd skall inte vara mer än ca en timme. Övervakning av dynamiskt beteende. (T.ex. Stillestånd är från vid förväntad rörelse) Övervakning av dynamiskt beteende. Stillestånd skall inte vara mer än ca en timme. Övervakning av dynamiskt beteende. (T.ex. Stillestånd är från vid förväntad rörelse) Övervakning av dynamiskt beteende. Stillestånd skall inte vara mer än ca en timme. 4.4.7.1 pplikationsexempel med en och med två givare Exempel med två inkrementella pulsgivare. Exempel med en absolutgivare samt en andra kanal från en frekvensomriktare. (Kat 3/PL d/sil2) 21 2TLC172001M3411_
4.5 Säkra utgångar 4.5.1 Reläutgångar Varje potentialfri reläutgång är enskilt redundant genom seriedubblering av två reläkontakter, styrda av vardera processorn. ortsett från risken för yttre kortslutningar i t ex kablage, kan en ensam utgång användas för att styra en säkerhetsfunktion. Förutom att reläerna styrs av separata transistorer genereras spänningen till reläspolarna av en s.k. laddpump. (För laddpumpens funktion, se beskrivning för transistorutgångar.) Princip för reläutgångar 4.5.2 Transistorutgångar Varje digital säkerhetsutgång är enskilt säker och kan därmed ensam styra en säkerhetsfunktion. Utspänningen är nominellt 24V. Den negativa utspänningen beror på att laddpumpsprincipen tillämpas. Laddpumpen är en konstruktion där utspänning genereras av en kondensator som kontinuerligt laddas och laddas ur av två transistorer. De båda transistorerna leder växelvis. En av transistorerna öppnar till pluspotential (+), laddar kondensatorn och stänger sedan. Den andra transistorn öppnar till noll volt och laddar ur. Under urladdningsfasen suger kondensatorn ström från utgången och därav den negativa spänningen på utgången. Genom att konstruktionen kräver alla komponenter fungerar och kontinuerligt växlar tillstånd i rätt fas leder ett fel i någon av de ingående komponenterna till att genereringen av utgångsspänning upphör omedelbart. En fördel för användaren med negativ spänning på utgången är, att det är normalt ingen spänning som finns i ett elsystem. Pluto kan därför upptäcka externa kortslutningar mellan utgång och främmande spänningar eftersom utgångens spänningsnivå övervakas. 22 2TLC172001M3411_
4.5.2.1 Testpulser För att kunna utföra interna tester och externa kortslutningstester bryts utgångarna Q2 och Q3 cykliskt under 100..200 µs, så kallade testpulser. Princip för säkra halvledarutgångar. Diagrammet visar utgångsspänningen med testpulser 4.5.2.1.1 Frånkoppling av testpulser För Pluto 20 v2, 20 v2, S20 v2 och Pluto D20 kan testpulserna kopplas från via Pluto Manager. Se Pluto Programmeringsmanual. 23 2TLC172001M3411_
C H I1 I3 C L I0 I2 I4 K I6 IQ10 IQ11 Q2 IQ12 IQ14 IQ16 Q0 Q1 IQ13 IQ15 IQ17 I5 ID I7 Q3 C H I1 I3 C L I0 I2 I4 K IQ13 IQ15 IQ17 I5 I6 ID I7 IQ10 IQ11 Q2 IQ12 IQ14 IQ16 Q0 Q1 Q3 4.6 S-Interface buss (S-i) Endast för Pluto S-i och 42 S-i Som framgår av I/O översikten har Pluto S-i endast 8 digitala I/O men är utrustad med anslutning för S-i buss. S-i är en standardiserad industribuss där både kraft och data överförs via samma tvåledarkabel. Det finns två organisationer som ansvarar för standardiseringen av S-i; S-International ssociation som står för den generella specifikationen, samt konsortiet Safety t Work (SW) som står för säkerhetsprotokollet. Denna manual förklarar endast hur S-i kan användas tillsammans med Pluto. Generell information om S-i bussen finns tillgänglig på http://www.as-interface.net/, och i litteratur som S-interface, The utomation Solution. S-i bus Pluto us (To other Pluto units) Pluto S-i Pluto (3DC) PLUTO PLUTO S-i Power External master (Optional) us Master / Monitor only / Monitor/slave 1-channel Safety module Safety E-stop Safety switch 2-channel Safety module Safety light curtain Non-safe standard slave max 4in/4out Non-safe extended slaves (/) max 4in/3out Pluto med S-i buss och exempel på S-i slavtyper. (Obs: För äldre Pluto S-i, av version 1, gäller att / slavar endast kan hanteras i Monitor mode. ) 4.6.1 S-i anslutning Det är rekommenderat att endast använda två av de fyra S-i anslutningarna på Pluto. Koppla alla S-i + ledare till samma S-i + anslutning på Pluto, och alla S-i - ledare till samma S-i - anslutning. (Om alla fyra anslutningar används kommer S-i slingan att brytas då kontaktblocket lossas.) 24 2TLC172001M3411_
4.6.2 vläsning av säkerhetsslavar Det huvudsakliga syftet med Pluto S-i är att läsa och utvärdera data från säkerhetsslavarna med sina dubbla CPU. En standard slav kan ha 4 ingångsvariabler som läses separat av mastern. En säkerhetsslav har också 4 ingångsvariabler, men fysiskt bara en enkel- eller tvåkanalig ingång. De 4 ingångsvariablerna används för att skicka en säkerhetskod, unik för varje slav. Säkerhetskoden överförs under 8 cykler. Pluto läser säkerhetskoden och jämför den med koden den har i minnet, och om de överensstämmer anses säkerhetsslavens ingång vara till (1). En inlärningsprocedur måste utföras vid installation eller utbyte av en säkerhetsslav för att lära Pluto varje säkerhetsslavs korrekta kod. (Se programmeringsmanual). 4.6.3 Slavtyper Pluto behöver konfigureras för den typ av slav(ar) som skall anslutas till S-i bussen. Denna konfigurering görs via Pluto Manager och finns beskriven i programmeringsmanualen. Nedan följer en kort beskrivning över de olika slavtyper som Pluto stödjer: Säker ingångsslav Detta är en säker slav med en enkel eller tvåkanalig ingång. För den tvåkanaliga varianten gäller att det fysiskt finns två kanaler in till slaven, men i Pluto/Pluto Manager konfigureras den som en enda ingång. Slaven kan även ha upp till 4 ickesäkra utgångar. S-i profil: S-x. där x beror på I/O konfigurationen. Standardslav, ej säker En ickesäker standardslav kan ha upp till 4 ickesäkra ingångar och/eller upp till 4 ickesäkra utgångar. I Pluto är både ingångarna och utgångarna lokala. S-i profil: S-x.F där x beror på I/O konfigurationen. Standard / slav, ej säker Två /-slavar (en -slav + en -slav) delar på samma adressnummer. Detta innebär att upp till 62 st. /-slavar kan anslutas till ett nät, istället för 31 st. som är det maximala antalet för andra slavtyper. En ickesäker /-slav kan ha upp till 4 ingångar och/eller upp till 3 utgångar. I Pluto är både ingångarna och utgångarna lokala. S-i profil: S-x. där x beror på I/O konfigurationen. Combined Transaction / slav Pluto stödjer Combined Transaction slavar med 4 ingångar och 4 utgångar. S-i profil: S-7..7 nalog ingångsslav Detta är en ickesäker analog ingångsslav med upp till 4 ingångskanaler. Pluto stödjer naloga slavar med S-i profil: S-7.3.x där x kan vara C F beroende på antal kanaler. C = 1 kanal, D = 2 kanaler, E = 4 kanaler, F = 4 kanaler. nalog utgångsslav Detta är en ickesäker analog utgångsslav med upp till 4 utgångskanaler. Maximalt 8 analoga utgångsslavar är tillåtna i ett projekt. Pluto stödjer naloga slavar med S-i profil: S-7.3.x där x kan vara 4 6 beroende på antal kanaler. 4 = 1 kanal, 5 = 2 kanaler, 6 = 4 kanaler. Säker utgångsslav Detta är en säker slav med (i nuläget) en säker utgång. Ett speciellt funktionsblock krävs för PLC programmet. Denna slav brukar ofta kombineras med en ickesäker slav för återkoppling av statusinformation. Även om denna ickesäkra slav är kombinerad med den säkra slaven i samma hölje så har de olika adresser, och betraktas av Pluto som två separata slavar. Pluto kan hantera upp till 16 PlutosSafeInput + säkra utgångsslavar. 25 2TLC172001M3411_
Pluto som säker ingångsslav ( Pluto as Safe Input ) Detta är inställningen för en Pluto som används som säker ingångsslav. Ett speciellt funktionsblock, PlutosSafeInput, krävs för PLC programmet. Konfigurationen för den säkra ingången och de ickesäkra utgångarna är samma som för en vanlig säker ingångsslav. Pluto kan hantera upp till 16 PlutosSafeInput + säkra utgångsslavar. 4.6.4 Driftsätt Pluto kan köras i tre olika driftsätt över S-i bussen: us Master Pluto styr S-i bussen. Via PLC programmet kan Pluto läsa slavarnas ingångar, samt styra dess utgångar. Monitor I detta läge kan Pluto endast avlyssna busstrafiken vilken styrs av en extern master. I normalfallet är denna master ett icke-säkert PLC-system för styrning av icke säkerhetsrelaterade delar av applikationen. I monitor mode kan Pluto läsa alla I/O på S-i bussen men inte styra några utgångar då det är den externa mastern som styr bussen. Monitor/Slave Detta är samma driftsätt som Monitor, men med tillägget att Pluto även kan vara slav till den externa mastern. Pluto och den externa mastern kan kommunicera med varandra, 4 bitar i varje riktning. S-i profile: S-7.F 4.6.5 Utbyte av säkra slavar efter driftsättning Systemet tillåter utbyte av säkerhetsslavar utan verktyg (PC) för modifiering av PLC-program eller andra inställningar. Kravet är att alla slavar, utom den som skall bytas, fungerar och är anslutna till S-i bussen. Det är även nödvändigt att IDFIX:en är av typ IDFIX-DT eller IDFIX-PROG. Vissa S-i enheter innehåller två S-i adresser/slavar. För dessa enheter är det nödvändigt att först programmera dessa två adresser till samma två adresser som i enheten den ska ersätta. dressen kan programmeras med ett speciellt programmeringsverktyg eller via Pluto Manager (Tools/S-i/Change S-i slave address). Proceduren är: - Tryck in K knappen i 2 sekunder. - Om en säkerhetsslav saknas blinkar displayen CC -> [slav nummer] - Tryck in K knappen ytterligare en gång för att bekräfta. Displayen visar nu konstant CC. - Den nya säkerhetsslaven kan nu anslutas, och när ingången går till kommer displayen att visa CF (Code found). (Om samma slav sätts tillbaks igen visar displayen Cd (Code duplicate), vilket betyder att koden redan finns lagrad i Plutos kodtabell.) - Genom att trycka på K en sista gång lagrar Pluto den nya koden och gör automatiskt en omstart. 4.6.5.1 Utbyte av icke-säkra slavar efter driftsättning Vid utbyte av icke-säkra slavar är kravet att alla slavar, utom den som skall bytas, fungerar och är anslutna till S-i bussen. - Tag bort den slav som skall ersättas.. - Sätt dit den nya slaven. 26 2TLC172001M3411_
5 nslutning av ingångar 5.1 Dynamiska signaler IQ-utgångarna kan konfigureras som dynamiska utgångar avsedda att användas för spänningsförsörjning till ingångarna. Om tre av utgångarna är konfigurerade som dynamiska genererar dessa tre unika pulståg enligt nedanstående diagram. Systemet är avsett för att detektera olika former av kortslutningar i externt kablage samt övervakning av givare. Det möjliggör anslutning av produkter som ljusbom SPOT och beröringsfria givare EDEN vilka inverterar ingångssignalen. I mjukvaran måste man sedan göra en konfiguration av ingångarna där man bestämmer vilken typ av insignal som ingången skall acceptera som logisk etta. Övriga insignaler som inte stämmer överens med den konfigurerade signalen behandlas som logisk nolla. 5.1.1 nslutning av ingångar av typen I.. Ingångar av typen I_ kan anslutas till:,, C, -invers, -invers, C-invers eller. ilden nedan visar anslutningsmöjligheterna samt hur de deklareras i mjukvaran. Dyn, or C IQ_ Konfigurerad som dynamisk utgång Exempel på mjukvarudeklaration:! Q0.10, a_pulse I_ Direkt anslutning till dynamisk utgång Konfigurerad som dynamisk ingång, icke inverterad Exempel på mjukvarudeklaration:! I0.0,a_pulse, non_inv I_ I_ nslutning till dynamisk ingång med invertering av antingen inverterare eller inverterande givare Exempel på mjukvarudeklaration:! I0.0,a_pulse I_ I_ I_ Direkt anslutning till eller säkerhetsmodul med transistorutgång Exempel på mjukvarudeklaration:! I0.0,static OS! ilden visar endast möjlig elektrisk inkoppling och skall inte ses som anvisning om hur specifika skyddsanordningar skall vara anslutna. 27 2TLC172001M3411_
5.1.2 nslutning av in-/utgångar av typen IQ.. För I/O av typen IQ finns det några restriktioner. Om de skall användas som felsäkra enkanaliga ingångar måste de konfigureras som dynamiska;, -invers,, -invers, C eller C- invers. För vissa tvåkanaliga säkerhetsanordningar kan även användas. IQ_ Konfigurerad som dynamisk utgång OK OK OK IQ_ IQ16 IQ_ IQ15 Systemet accepterar inte en direkt anslutning mellan en dynamisk utgång och en annan IQ plint En komponent eller modul som blockerar ström från ingången måste anslutas Exempel på mjukvarudeklaration! I0.15,a_pulse! I0.16,a_pulse,non_inv (med diod) IQ_ IQ_ IQ_ IQ-plintar enbart anslutna till uppfyller inte kraven för kategori 4 OK IQ_ IQ-plintar anslutna till uppfyller säkerhetskraven om de används för återställning, start mm. Exempel på mjukvarudeklaration! I0.17,static OK IQ_ I IQ-plintar anslutna till uppfyller kategori 4 genom en kombination med en dynamisk ingångsignal OS! ilden ovan visar endast möjlig elektrisk inkoppling och skall inte ses som anvisning om hur specifika skyddsanordningar skall vara anslutna. 28 2TLC172001M3411_
6 Inkoppling av säkerhetsanordningar 6.1 Tvåkanaliga system Det klassiska sättet att uppnå felsäkerhet är att använda tvåkanaliga komponenter och system. Pluto erbjuder ett antal inkopplingssätt för tvåkanaliga säkerhetsanordningar. Nedanstående bilder visar exempel på tvåkanals lösningar. Exempel på ett tvåkanaligt system med kortslutningsövervakning. Normal inkoppling av flera tvåkanals kretsar. En dynamisk signal kombineras med statisk. 29 2TLC172001M3411_
6.2 Enkanaliga system I stället för att använda tvåkanaliga system kan man i vissa fall använda principen dynamisk övervakning. Genom att koppla en dynamisk signal som insignal till en elektronisk krets kan man upptäcka fel i de ingående komponenterna genom att den ger en statiskt hög eller låg utsignal i stället för en dynamisk. Genom att invertera signalen i eller vid givaren kan man även upptäcka yttre kortslutningar förbi givaren. + - + - dam Eva Dyn. Dyn. Dyn. C I_ IQ_ I_ IQ_ I_ IQ_ IQ_ IQ_ IQ_ OS! - Seriekoppling av givare är tillåtet, men kortslutning över ett jämnt antal givare upptäcks inte. - En direkt kortslutning mellan två plintar av IQ..-typ upptäcks alltid. - Direkt kortslutning mellan en utgång IQ.. och en ingång I.. upptäcks inte. Se 13.1 tekniska data för maximalt antal seriekopplade givare. 6.3 Nödstopp Eftersom nödstoppsfunktioner ofta inte används under långa perioder blir funktionerna heller inte övervakade. Det är därför starkt rekommenderat att man utför periodisk, manuell test av nödstoppsystem, samt att det ingår i instruktionerna för underhåll av maskinen. 30 2TLC172001M3411_
6.4 Övervakning av extern kortslutning Systemet erbjuder tre huvudsakliga metoder för att förhindra att kortslutningar i yttre kablage påverkar skyddsfunktionen. Nedan illustreras de tre olika metoderna för inkoppling av nödstoppsknappar. - Den översta knappen har två NC-kontakter spänningsmatade med en dynamisk signal och. Genom att ingångarna konfigureras så att de endast accepterar den förväntade signalen upptäcks en kortslutning mellan kanalerna eller till en främmande spänning. - Den mittersta knappen har en slutande och brytande kontakt som matas med DC. Mjukvaran kräver att de båda ingångarna har motsatt insignal d.v.s. en av dem skall ha insignal medan den andra skall vara bruten. En kortslutning i kabeln leder till att båda ingångarna i vissa lägen, eller alltid, är till vilket systemet inte accepterar. - Den nedre nödstoppsknappen använder en kortslutningssäker enkanalig teknik. En dynamisk signal ändras av en inverterare, monterad nära kontakten. Ingången är konfigurerad att endast acceptera det inverterade resultatet av den dynamiska signalen. En kortslutning i kabeln resulterar i en felaktig signal vid ingången vilket inte accepteras av systemet. 31 2TLC172001M3411_
6.5 Säkerhetsanordningar med transistorutgångar En del på marknaden förekommande säkerhetsanordningar som ljusridåer, ljusbommar, scanners, etc., har dubblerade 24VDC transistorutgångar med övervakning. Dessa apparater övervakar sina egna utgångskretsar genom korta avbrott i utgångssignalen. åda kanalerna kan anslutas till Pluto som statiska ingångar, fel upptäcks av den inkopplade säkerhetsanordningen istället för av Pluto. Notera att minst en av ingångarna måste vara av I/O-typ I_. De korta avbrotten i utgångssignalen filtreras bort av Plutos ingångsfiltersystem. OSSD2 OSSD1 OSSD2 OSSD1 OSSD2 OSSD1 I0.0 I0.1 I0.2 IQ0.10 Mjukvarudeklaration ( Pluto 0 ) I0.0, static I0.2, static I0.1, static I0.10, static IQ0.12 IQ0.13 OS! Endast en av ingångarna får vara av I/O-typ IQ_. 6.6 Kontaktmatta och klämlist Kontaktmattor och klämlister måste matas med två olika dynamiska signaler och kopplas in till två ingångar. När de aktiveras kommer de båda ingångarna att få en felaktig insignal och ge logisk nolla som resultat i mjukvaran. Programmeringen kan göras på samma sätt som för andra tvåkanaliga funktioner. Dyn. Dyn. Dyn. C nsluten till.. Seriekoppling I_ IQ_ I_ IQ_ I_ IQ_ I_ IQ_ I_ IQ_ I_ IQ_ IQ_ IQ_ IQ_ nslutningsexempel för kontaktmatta. Dioderna skall placeras före mattan (enligt bilden). 32 2TLC172001M3411_
6.7 Tvåhandsmanöver Tvåhandsmanöverdon kan anslutas på många sätt beroende på kontakttyper och vilka ingångar i Pluto som används. Nedan finns ett antal exempel på lösningar. Samtliga exempel uppfyller kraven för typ IIIC enligt EN574. Classic two-hand Safeball Dyn Dyn Exempel på tvåhandsmanöverdon 33 2TLC172001M3411_
6.8 Lamptryckknappsfunktion Det är möjligt att ansluta både en indikeringslampa och en brytare samtidigt till plintarna IQ.., t.ex. en lamptryckknapp. En diod måste anslutas lokalt vid knappen. Funktionen är i huvudsak avsedd för återställningsknappar och minskar antalet använda I/O. Dynamisk signal Lamptryckknapp Ingång/Utgång IQ10...IQ17 Observera att utgångsspänningen är en fyrkantvåg med amplituden 24 volt som gör att den effektiva spänningen till lampan reduceras till ett medelvärde av 75%. En glödtrådslampa eller lysdiod konstruerad för 24 VDC kan användas. 6.9 Övervakning av förbikopplingslampa (endast 20) Systemet kan mäta strömmen på utgång IQ16 och IQ17. Funktionen är avsedd för övervakning av strömmen i en förbikopplingslampa, men annan användning är inte utesluten. Eftersom hårdvaran för övervakning av strömmen inte är fullt redundant måste funktionen användas på ett dynamiskt sätt om den används för säkerhetsfunktioner. Det betyder att strömmen måste avläsas och utvärderas både när utgången går till och från. 34 2TLC172001M3411_
7 nslutning av utgångar Nedan finns exempel på anslutning av utgångar som ger olika grad av skydd mot kortslutning. När och var de kan användas beror på typ av applikation (risknivå) och elektrisk installation. 7.1 nslutningsexempel Utgångsexempel 1: nslutning och övervakning av kontaktorer. Q0 Övervakning Övervakning I_/IQ_ Q2 I_/IQ_ /IQ_ /IQ_ (-) (-) (+) (+) Ett fel i en kontaktor kommer inte att leda till förlust av skyddsfunktionen och är övervakat genom att NC-kontakterna är anslutna till en ingång. Notera att en del kortslutningar från och -24V till en utgång kan dra båda kontaktorerna och därmed förlust av skyddsfunktionen. nslutningsexemplen kan användas där den högsta säkerhetsnivån inte krävs och där risken för kortslutning är liten eller helt kan uteslutas, t.ex. inuti ett elskåp. Exempel på sådan applikation är automatiska maskiner där säkerhetsfunktioner används vid inställningar, justeringar o.s.v. 35 2TLC172001M3411_
Utgångsexempel 2: Expansion av kontakter med expansionsreläer och säkerhetsreläer. Q0 Q1 Övervakning I_/IQ_ Q2 Övervakning I_/IQ_ +24 /IQ_ -24V (Minus) +24 /IQ_ In In Test Exemplet ger samma grad av säkerhet och har samma fördelar och nackdelar som utgångsexempel 1 och kan användas för samma typ av applikationer. Utgångsexempel 3: Kortslutningskyddad Q0 Q1 Övervakning I_/IQ_ Q2 Övervakning I_/IQ_ Q2 Övervakning Q3 I_/IQ_ +24 /IQ_ +24 /IQ_ +24 /IQ_ (-) (-) (-) (-) U (+) (+) (+) (+) nslutning och övervakning av kontaktorer med skydd mot kortslutning, för applikationer med väldigt höga krav på säkerhetskategori (kategori 4). I exemplet där utgång Q2 används är ledaren skyddat med en skärm som är ansluten till jord. Exempel är applikationer för att skydda operatören vid manuellt styrda maskiner som pressar och kantpressar. 36 2TLC172001M3411_
Utgångsexempel 4: Polariserade säkerhetsreläer Q2 Q3 Övervakning I_/IQ_ +24 /IQ_ In In Test När säkerhetsreläer för expansion av utgång Q2 och Q3 används är anslutningen mellan Plutoutgångarna och säkerhetsreläet felsäker mot kortslutning till främmande. Förklaringen är att Plutos utgång driver säkerhetsreläet med -24V och eftersom säkerhetsreläet är polariserat kan det inte slå till med. Så länge inte en annan -24V potential finns i skåpet (vilket inte är det normala) är kopplingen felsäker. 37 2TLC172001M3411_
8 pplikationsexempel + - + - Sändare Mottagare Mutinggivare 1 Mutinggivare 2 Spot Ljusbom Återställning IQ12 IQ13 I0 I1 IQ14 IQ10 Q2 Q3 I2 (-) (-) (+) (+) Kontaktor Kontaktor 38 2TLC172001M3411_
C H I1 I3 C L I0 I2 I4 K IQ13 IQ15 IQ17 I5 I6 ID I7 IQ10 IQ11 Q2 IQ12 IQ14 IQ16 Q0 Q1 Q3 C H I1 I3 I6 IQ10 Q2 C L I0 I2 I4 I5 I7 IQ11 Q3 K IQ12 IQ14 IQ16 Q0 Q1 IQ13 IQ15 IQ17 ID C H I1 I3 C L I0 I2 I4 K I6 IQ10 IQ11 Q2 IQ12 IQ14 IQ16 Q0 Q1 IQ13 IQ15 IQ17 I5 ID I7 Q3 C H I1 I3 C L I0 I2 I4 K IQ13 IQ 15 IQ17 I5 I6 ID I7 IQ10 IQ11 Q2 IQ12 IQ14 IQ16 Q0 Q1 Q3 C H I1 I3 C L I0 I2 I4 K I6 IQ10 IQ11 Q2 IQ12 IQ14 IQ16 Q0 Q1 IQ13 IQ15 IQ17 I5 ID I7 Q3 C H I1 I3 C L I0 I2 I4 K IQ13 IQ15 IQ17 I5 I6 ID I7 IQ10 IQ11 Q2 IQ12 IQ14 IQ16 Q0 Q1 Q3 9 usskommunikation Upp till 32 Pluto-enheter kan kopplas samman med en CN-buss. Pluto-enheterna kan därefter läsa varandras in- och utgångar. När bussen är ansluten exekverar varje Pluto sitt eget individuella program, men den kan läsa andra enheters in- och utgångar. Ett avbrott på bussen resulterar i att I/O i enheten som tappat kommunikationen ses som 0 av andra enheter på bussen. I en sådan situation kommer alla enheter att fortsätta programexekveringen med konsekvenser beroende på hur användarens PLC-program är konstruerat. T ex om ett nödstopp anslutet till en enhet, används av en annan enhet som ett villkor för att sätta en utgång, kommer utgången att slå ifrån om kommunikationen försvinner. Utgångar som sätts av I/O i den egna enheten påverkas inte av avbrott i kommunikationen. 9.1 Kabelanslutning Maximal längd beror på överföringshastigheten. Vid grundinställningen 400 kbit/s är maximal längd 150m. (Denna längd kan ökas genom att använda Gateways som bryggor. Se Pluto Gateway Manual kapitel 1 General och kapitel 8 CN bridge mode ). I varje ända av bussen ska ett termineringsmotstånd på 120 Ω anslutas. När en Plutoenhet arbetar ensam och ingen busskabel är ansluten måste den ändå utrustas med ett termineringsmotstånd. usskommunikationen ska anslutas med en partvinnad och skärmad kabel till CH och CL plintarna (CH CH, CL CL). 120 W 120 W 120 W CL CH CL CH PLUTO PLUTO PLUTO CL CH PLUTO CL CH Stub CL CH CL CH PLUTO PLUTO Inkoppling av CN-buss: CH till CH och CL till CL. Ett termineringsmotstånd måste finnas i varje ände av bussen. Förgreningar (stub) har en viss maxlängd och skall inte ha något termineringsmotstånd. 39 2TLC172001M3411_