بيت
>
المنتجات
>
جهاز تحكم منطقي قابل للبرمجة
>
|
| مكان المنشأ | ألمانيا |
| اسم العلامة التجارية | SIMENS |
| إصدار الشهادات | CE RoHS |
| رقم الموديل | 6ES7138-4FB04-0AB0 |
الـ Siemens 6ES7138-4FB04-0AB0 هي وحدة مخرجات رقمية آمنة من الفشل بأربع قنوات لنظام الإدخال/الإخراج الموزع SIMATIC ET 200S — أحد أكثر التطبيقات المادية المدمجة للتبديل الآمن المعتمد المتاح للأنظمة المتصلة بـ PROFIBUS.
حيث تقوم وحدات المخرجات الرقمية القياسية ببساطة بتبديل 24VDC إلى المشغلات بأمر من PLC، تضيف وحدة F-DO طبقة كاملة من المراقبة الذاتية، والمقارنة بين القنوات، وسلوك استجابة الأعطال المعتمد الذي يسمح للنظام بإثبات لهيئات الاعتماد أن وظيفة السلامة — قطع الطاقة عن مشغل خطير — يتم تحقيقها باحتمالية فشل مقدرة تلبي متطلبات SIL 3 أو PL e.
تنتمي هذه الوحدة إلى عصر الإدخال/الإخراج الآمن الموزع الذي أحدث تحولاً في كيفية تنفيذ السلامة الوظيفية في أتمتة العمليات والآلات خلال العقدين الأول والثاني من القرن الحادي والعشرين. قبل الإدخال/الإخراج الآمن الموزع PROFIsafe، كان تحقيق تبديل المخرجات SIL 3 يتطلب مرحلات أمان مخصصة موصلة بالأسلاك — ضخمة، باهظة الثمن، غير مرنة، ويصعب إعادة تكوينها.
مع الوحدات التي تدعم PROFIsafe مثل 6ES7138-4FB04-0AB0، تقع وظيفة السلامة في وحدة بعرض 30 مم على محطة ET 200S، ويتم التعامل مع اتصالات السلامة بواسطة ملف تعريف PROFIsafe الذي يعمل فوق كابل PROFIBUS DP القياسي الذي يحمل بالفعل بيانات الإدخال/الإخراج القياسية.
يتم تحقيق شهادة السلامة من خلال الجمع بين بنية المراقبة الداخلية للأعطال للوحدة وتدابير السلامة الخاصة ببروتوكول اتصالات PROFIsafe.
| المعلمة | القيمة |
|---|---|
| قنوات F-DO | 4 |
| جهد الخرج | 24VDC |
| تيار الخرج | 2A لكل قناة |
| عرض الوحدة | 30 مم |
| مستوى السلامة (ISO 13849) | حتى PL e |
| مستوى السلامة (IEC 61508) | حتى SIL 3 |
| البروتوكول | PROFIsafe عبر PROFIBUS DP |
| متوافق أيضًا مع | PROFINET عبر IM 151-3 PN HF |
| الحالة | قطعة غيار متوقفة (أكتوبر 2020) |
تصنيفات سلامة سلامة الوحدة 6ES7138-4FB04-0AB0 ليست مجرد علامات تسويقية — إنها تقييمات كمية لاحتمالية فشل الوحدة في أداء وظيفة السلامة الخاصة بها عند الطلب.
يعرّف IEC 61508 مستوى سلامة السلامة 3 (SIL 3) على أنه احتمالية فشل خطير عند الطلب (PFD) في النطاق من 10⁻⁴ إلى 10⁻³ سنويًا لوظائف السلامة ذات الطلب المنخفض — بعبارة أخرى، احتمالية فشل الخرج في إلغاء تنشيطه عند الأمر تتراوح بين 0.01% و 0.1% سنويًا.
يتوافق مستوى الأداء e (PL e) في EN ISO 13849-1 مع احتمالية فشل خطير في الساعة (PFHd) أقل من 10⁻⁷ — أقل من فشل خطير واحد لكل 10 ملايين ساعة للوظائف المستمرة وذات الطلب العالي.
يتطلب تحقيق SIL 3 أو PL e بوحدة خرج واحدة التكرار والتغطية التشخيصية داخل الوحدة نفسها. في 6ES7138-4FB04-0AB0، تستخدم كل قناة خرج بنية تبديل مزدوجة القناة: مفتاحان مستقلان لأشباه الموصلات (عادةً جهاز P-channel وجهاز N-channel في سلسلة، أو ترانزستوران تبديل مستقلان مع مراقبة متقاطعة) يجب أن يتفق كلاهما لتنشيط الخرج.
إذا فشل أحد المفاتيح في الفتح عند الأمر، فإن المفتاح الآخر يلتقط العطل ويجبر الخرج على حالة آمنة (غير نشطة).
تقوم التشخيصات الداخلية للوحدة بمراقبة كلا المفتاحين باستمرار بحثًا عن دوائر قصيرة، ودوائر مفتوحة، وأعطال دوائر متقاطعة — تكتشف الأعطال التي قد تمنع إلغاء التنشيط الآمن قبل أن تصبح خطيرة.
عند اكتشاف عطل، تقوم الوحدة بالإبلاغ عنه عبر PROFIsafe إلى F-CPU، والتي يمكنها بعد ذلك بدء استجابة السلامة المناسبة (بدء حالة آمنة، تشغيل إنذار، تسجيل حدث العطل).
PROFIsafe هو ملف تعريف تطبيق PROFIBUS/PROFINET، معتمد من IEC 61784-3-3، يضيف طبقة اتصالات سلامة فوق بنية تلغراف PROFIBUS أو PROFINET القياسية.
بينما يحمل تلغراف PROFIBUS القياسي بيانات الإدخال/الإخراج بين سيد DP ومحطة ET 200S دون أي ضمان للسلامة، يضيف تلغراف PROFIsafe فحص التكرار الدوري (CRC) المحسوب على بيانات السلامة ورقم تسلسلي، بالإضافة إلى آلية مهلة مراقبة — مما يضمن اكتشاف البيانات التالفة، والحزم القديمة المعاد تشغيلها، والحزم المفقودة والاستجابة لها بأمان.
تتبادل وحدة F-DO في ET 200S تلغرافات PROFIsafe مع F-CPU (وحدة المعالجة المركزية الآمنة من الفشل). تقوم F-CPU بتنفيذ برنامج السلامة — المكتوب في STEP 7 F-FBs (كتل وظائف آمنة من الفشل) باستخدام مكتبات F القياسية — وترسل أوامر الخرج إلى F-DO عبر PROFIsafe.
إذا فقدت اتصالات PROFIsafe (عطل كابل، انقطاع المحطة، خطأ CRC)، تنتقل وحدة F-DO تلقائيًا إلى حالة الخرج الآمنة (غير نشطة) دون انتظار أمر من وحدة المعالجة المركزية (التي لم يعد بإمكانها الوصول إليها) — تظل سلامة الخرج محفوظة حتى عند فشل مسار الاتصال.
هذا السلوك "إلغاء التنشيط عند فقدان الاتصال" أساسي لملف تعريف PROFIsafe وهو ما يسمح بتنفيذ وظائف السلامة عبر البنية التحتية القياسية للحقل دون الحاجة إلى أن تكون شبكة الحقل نفسها معتمدة للسلامة الجوهرية.
يعود عرض وحدة 6ES7138-4FB04-0AB0 البالغ 30 مم (ضعف العرض القياسي 15 مم) إلى الإلكترونيات الداخلية الأكثر تعقيدًا المطلوبة لبنية تبديل مزدوجة القناة وتشخيصات ذاتية شاملة.
يستوعب العرض الإضافي ترانزستور التبديل الثاني لكل قناة، ودائرة المراقبة المتقاطعة، ودوائر توليد نبضات الاختبار اللازمة لممارسة مسار التبديل بشكل دوري والتحقق من أن كل ترانزستور يمكنه بالفعل الفتح والإغلاق.
الأهم من ذلك، أن وحدة F-DO لا يتم تركيبها على وحدة طرفية قياسية لـ ET 200S.
تتطلب وحدة الطرفية الآمنة من الفشل TM-PF30S47-F1 (3RK1 903-3AA00)، وهي مصممة لدعم متطلبات الأسلاك مزدوجة القناة لوحدة F-DO وتكوين الموصل الخاص بها. وحدات الطرفية القياسية TM-P أو TM-E غير متوافقة مع وحدات F-DO ولا يمكن أن تحل محل TM-PF30S47-F1.
هذه تفاصيل مهمة للشراء: عند البحث عن بديل لـ 6ES7138-4FB04-0AB0، يجب التحقق من وحدة الطرفية المقابلة — إذا كانت مثبتة بالفعل في المحطة من البناء الأصلي، فإنها تظل في مكانها عند استبدال وحدة إلكترونيات F-DO؛ إذا كانت وحدة الطرفية تالفة أيضًا أو تحتاج إلى استبدال، فيجب الحصول على TM-PF30S47-F1 بشكل منفصل.
بينما يستخدم وضع التشغيل القياسي لـ ET 200S وحدات الواجهة IM 151-1 أو IM 151-3 على PROFIBUS DP، فإن 6ES7138-4FB04-0AB0 متوافق أيضًا مع وحدة الواجهة IM 151-3 PN HF (High Feature PROFINET)، والتي تمكن محطة ET 200S من الاتصال عبر PROFINET IO بدلاً من PROFIBUS DP.
في تكوينات PROFINET التي تستخدم IM 151-3 PN HF، تستمر وحدة F-DO في الاتصال عبر PROFIsafe — ولكن الآن عبر وسيط PROFINET بدلاً من PROFIBUS.
تظل شهادة السلامة صالحة في وضع PROFINET؛ تنطبق تدابير السلامة لبروتوكول PROFIsafe بشكل متطابق على طبقات النقل PROFIBUS و PROFINET.
يتيح هذا التوافق مع PROFINET دمج وحدة F-DO في أنظمة السلامة الجديدة المصممة حول بنية PROFINET، ويسمح بتحديث محطات ET 200S F-DO الحالية باتصال PROFINET عن طريق تغيير وحدة الواجهة فقط، دون لمس وحدة F-DO أو أسلاك وحدة الطرفية الخاصة بها.
س 1: ما هو الفرق بين وحدة الإخراج الرقمي القياسية ET 200S ووحدة F-DO الآمنة من الفشل هذه من حيث الأسلاك والبرمجة ومتطلبات الشهادات؟
الاختلافات كبيرة عبر الأبعاد الثلاثة.
في الأسلاك: تحتوي وحدة DO القياسية على طرف إخراج واحد لكل قناة؛ يتم توجيه مخرجات وحدة F-DO عبر بنية تبديل مزدوجة داخليًا، ولكن من منظور أسلاك الحقل، يظهر الخرج كطرف 24V واحد ومشترك.
ومع ذلك، تتطلب بعض تطبيقات السلامة تصويت 2oo2 (اثنان من اثنين) في أسلاك الحقل — توصيل الحمل بالتوالي مع قناتي F-DO بحيث يجب تنشيط كليهما لتنشيط الحمل. توفر وحدة الطرفية TM-PF30S47-F1 تكوين الأسلاك المناسب لبنيات السلامة F-DO.
في البرمجة: يتم الوصول إلى وحدات DO القياسية كبايتات إخراج عادية في صورة العملية، وتتم كتابتها بواسطة تعليمات STEP 7 القياسية في OB المستخدم القياسي. يتم الوصول إلى وحدات F-DO حصريًا داخل برنامج السلامة، والذي يعمل في بيئة تشغيل F المخصصة لوحدة F-CPU في OB سلامة منفصل (عادةً OB35 أو OB السلامة المُكوّن). يجب إنشاء كتل برنامج السلامة باستخدام F-FBs من Siemens من مكتبة F ولا يمكن برمجتها إلا بواسطة مهندسين أكملوا تدريب برمجة F لسلامة STEP 7 من Siemens.
في الشهادات: وحدات DO القياسية ليس لديها شهادة سلامة ولا يمكن استخدامها في وظائف السلامة المُجهزة.
شهادة SIL 3 / PL e لوحدة F-DO موثقة في دليل السلامة الخاص بها (مقدم من Siemens)، والذي يحدد قيود البنية، ومتطلبات التغطية التشخيصية، وفترات اختبار الإثبات اللازمة لتحقيق كل مستوى شهادة في تطبيق حقيقي.
يجب على مدمج النظام التحقق من أن مزيج F-CPU و PROFIsafe و F-DO يلبي متطلبات SIL/PL المطلوبة لوظيفة السلامة المحددة التي يتم تنفيذها.
س 2: ماذا يحدث لمخرجات F-DO أثناء فشل اتصال PROFIBUS DP بين F-CPU ومحطة ET 200S التي تحتوي على وحدة F-DO؟
يؤدي فشل الاتصال إلى تشغيل أحد أهم سلوكيات السلامة الأساسية لـ PROFIsafe.
عندما يفقد سيد PROFIBUS DP (واجهة DP لوحدة F-CPU) الاتصال بمحطة ET 200S التابعة — بسبب عطل كابل، أو خطأ في إنهاء الناقل، أو فقدان طاقة المحطة، أو أي سبب آخر يمنع وصول تلغرافات PROFIsafe صالحة إلى وحدة F-DO — تنتهي صلاحية مؤقت المراقبة الداخلي لوحدة F-DO.
عند انتهاء الصلاحية، تقوم الوحدة بإلغاء تنشيط جميع مخرجات F-DO الأربعة بشكل غير مشروط وتدخل في حالة آمنة، دون انتظار أمر صريح من وحدة المعالجة المركزية (التي لم يعد بإمكانها الوصول إليها). هذا السلوك السلبي للفشل إلى حالة آمنة هو متطلب أساسي لملف تعريف PROFIsafe وإطار عمل IEC 61508.
تكتشف وحدة المعالجة المركزية وقت التشغيل F وقت التشغيل F فقدان الاتصال وتولد استجابة برنامج السلامة المناسبة (عادةً الانتقال إلى وضع الإيقاف أو منطق الإغلاق الآمن). تظل مخرجات F-DO غير نشطة حتى يتم استعادة الاتصال، ويتم التحقق من حالة الوحدة، ويقوم برنامج السلامة بإعادة تنشيط المخرجات بشكل صريح من خلال إجراء تشغيل متعمد أو تسلسل إعادة تشغيل.
لا يوجد إعادة تنشيط تلقائي لمخرجات F-DO بعد فشل الاتصال، حتى بعد إعادة تأسيس الاتصال — يلزم إعادة التنشيط المتعمد لتأكيد التحقق من الظروف الآمنة.
س 3: الوحدة مصنفة لـ SIL 3. هل هذا يعني أن أي تطبيق يستخدم وحدة F-DO هذه يحقق تلقائيًا SIL 3، أم أن هناك متطلبات إضافية؟
تصنيف الوحدة هو شرط ضروري ولكنه غير كافٍ لتحقيق SIL 3 في تطبيق سلامة حقيقي.
توفر الوحدة بنية الأجهزة والتغطية التشخيصية لدعم SIL 3، ولكن يجب تقييم وظيفة السلامة المُجهزة (SIF) بأكملها — من المشغل النهائي مرورًا بوحدة F-DO، عبر اتصالات PROFIsafe، عبر برنامج السلامة لوحدة F-CPU، عبر منطق السلامة، إلى المستشعر البادئ — كحلقة سلامة كاملة.
تشمل المتطلبات الإضافية الرئيسية: استخدام وحدة F-CPU قادرة على SIL 3 مع تحمل أعطال الأجهزة المناسب؛ استخدام PROFIsafe عبر PROFIBUS مع تلبية التكوين لمتطلبات توقيت PROFIsafe؛ كتابة برنامج السلامة باستخدام F-FBs معتمدة وفقًا لقيود البرمجة في دليل سلامة Siemens؛ إجراء حساب سلامة السلامة (PFD/PFHd) لحلقة السلامة بأكملها باستخدام معدلات الفشل من دليل السلامة لكل مكون؛ تنفيذ اختبارات الإثبات على فترات زمنية محددة في دليل السلامة؛ وضمان أن هندسة التطبيق يتم إجراؤها بواسطة مهندسي سلامة وظيفية مؤهلين (يفضل أن يكونوا مهندسي سلامة معتمدين من TÜV).
دليل سلامة 6ES7138-4FB04-0AB0، المتاح من دعم Siemens الصناعي عبر الإنترنت، هو المرجع الرسمي لجميع هذه المتطلبات ويجب مراجعته كجزء من أي تطوير لتطبيق السلامة.
س 4: كيف تعمل آلية نبضات الاختبار في F-DO، وهل يمكن أن تسبب انقطاعات قصيرة في الخرج قد تتداخل مع الأحمال المتصلة؟
تولد وحدة F-DO نبضات اختبار دورية — نبضات إلغاء تنشيط قصيرة ومتحكم بها على كل قناة خرج — للتحقق من أن ترانزستورات تبديل الخرج تعمل بشكل صحيح ويمكنها بالفعل إلغاء التنشيط عند الأمر.
هذه آلية تشخيص قياسية في وحدات الخرج الآمنة من الفشل، مطلوبة لتحقيق التغطية التشخيصية (DC) اللازمة لـ SIL 3 / PL e. عادةً ما تكون نبضات الاختبار في نطاق الميكروثانية — قصيرة بما يكفي بحيث لا يكون لدى الحمل المتصل (مرحل أمان، ملف تلامس، أو ملف لولبي) وقت لإلغاء التنشيط وإعادة التنشيط أثناء النبضة، لأن القصور الذاتي الكهرومغناطيسي للحمل يمنع تغيير الحالة في مثل هذه الانقطاعات القصيرة.
ومع ذلك، يعتمد هذا على خصائص الحمل: قد تكتشف الأحمال ذات أوقات الاستجابة السريعة جدًا (بعض الأجهزة الإلكترونية ذات الحث الأدنى) نبضة الاختبار كخلل قصير. يحدد دليل سلامة وحدة F-DO الحد الأقصى لمدة نبضة الاختبار والحد الأدنى للحث / وقت الاستجابة للحمل المطلوب لضمان عدم تسبب نبضات الاختبار في تبديل مزعج للحمل.
بالنسبة لمعظم ملفات ملفات المرحلات الآمنة والتلامسات الكهروميكانيكية المستخدمة في الآلات ومعدات العمليات، فإن مدة نبضة الاختبار أقل بكثير من وقت انقطاع الملف، ولا يحدث أي تداخل مع تشغيل الحمل.
س 5: تم إيقاف الوحدة في أكتوبر 2020. ما هو البديل الموصى به للتركيبات الجديدة، وهل يمكن صيانة وحدات 6ES7138-4FB04-0AB0 الحالية بقطع غيار؟
لتصميمات الأتمتة الآمنة الجديدة، توصي Siemens بنظام الإدخال/الإخراج الموزع SIMATIC ET 200SP مع وحدات F-DQ (مخرجات رقمية آمنة من الفشل) المناسبة، مثل وحدة F-DQ 4×24VDC/2A PPM لـ ET 200SP.
منصة ET 200SP هي الجيل الحالي الذي يخلف ET 200S، وتوفر وظائف سلامة مكافئة بعرض وحدات أصغر، وتكوين أسرع، وتوافق مع TIA Portal و STEP 7 Safety Advanced.
يمكن الاستمرار في صيانة التركيبات الحالية التي تستخدم 6ES7138-4FB04-0AB0 باستخدام وحدات قطع غيار من سوق الفائض الصناعي — مخزونات وحدات السلامة المتوقفة من Siemens راسخة جيدًا في شبكة قطع الغيار الصناعية. عند شراء وحدات F-DO مجددة أو مستعملة لتطبيقات السلامة، يجب التحقق من تاريخ اختبار الوحدة الكامل، وسلامة ختم السلامة، وإصدار البرنامج الثابت قبل التركيب.
يتطلب دليل السلامة التحقق من صلاحية شهادة السلامة لأي وحدة بديلة وأن يتم اختبار وظيفة السلامة بعد الاستبدال.
يجب النظر في مشروع ترحيل إلى ET 200SP إذا كانت محطة ET 200S المثبتة تحتاج إلى تعديل كبير أو إذا كان عدد وحدات F-DO في التركيب كبيرًا بما يكفي لتبرير استثمار الهندسة قبل نهاية توفر قطع الغيار.
اتصل بنا في أي وقت
