TRICONEX 4507 Hochleistungs-Eingabe/Ausgabe-Sicherheitsmodul

TRICONEX 4507 Hochleistungs-Eingabe/Ausgabe-Sicherheitsmodul

I. Kernarchitektur: Triple Modular Redundancy (TMR) Design

Hardware-Redundanzdesign

• Das Modul enth?lt drei unabh?ngige Verarbeitungskan?le (Kanal A, B und C), von denen jeder in der Lage ist, Eingabe/Ausgabe-Signale unabh?ngig zu verarbeiten.

• Jeder Kanal ist mit einer unabh?ngigen CPU, einem Speicher und I/O-Schaltungen ausgestattet, wodurch eine physische dreifache Redundanz entsteht.

Signalverarbeitungsmechanismus

• Eingangssignale werden gleichzeitig an die drei Kan?le übertragen. Nach der unabh?ngigen Verarbeitung durch jeden Kanal führt die interne Abstimmungsschaltung eine "Zwei-von-Drei"-Abstimmung durch (d. h. das Ausgangsergebnis ist nur gültig, wenn zwei oder mehr Kan?le übereinstimmende Ergebnisse liefern).

• Wenn ein Kanal ausf?llt (z. B. Signalst?rung, Hardwarebesch?digung), blockiert der Abstimmungsmechanismus automatisch den fehlerhaften Kanal, und die verbleibenden zwei normalen Kan?le bleiben in Betrieb, um einen unterbrechungsfreien Systembetrieb sicherzustellen.

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II. EingangssignalverarbeitungsflussSignalaufzeichnung und Isolierung

• Unterstützt verschiedene Eingangssignaltypen (z. B. Trockenkontakte, Analogsignale, TTL-Pegel, NPN/PNP-Signale usw.) und verhindert durch Hardware-Isolationsschaltungen (z. B. optoelektronische Isolierung und Transformatorisolierung), dass externe St?rungen die internen Schaltungen beeintr?chtigen.

• Eingangssignale werden gefiltert, verst?rkt, in digitale Signale umgewandelt und jeweils an die drei Kan?le übertragen.

Dreifache Verarbeitung und Abstimmung

• Die drei Kan?le nehmen unabh?ngig voneinander Proben von den Eingangssignalen, kodieren sie und führen eine logische Verarbeitung durch, um Verarbeitungsergebnisse zu generieren.

• Die Abstimmungsschaltung vergleicht die Ergebnisse der drei Kan?le. Wenn zwei oder mehr Kan?le übereinstimmende Ergebnisse haben, wird das Ergebnis ausgegeben; wenn das Ergebnis eines Kanals mit den anderen in Konflikt steht, bestimmt das System, dass der Kanal fehlerhaft ist und l?st eine Diagnosewarnung aus.

Fehlertoleranz und Diagnose

• Jeder Kanal führt kontinuierlich eine Selbstdiagnose durch (z. B. Speicherprüfung, CPU-Betriebsprüfung, I/O-Schaltungsprüfung). Wenn ein Fehler erkannt wird, markiert er sich selbst aktiv als "fehlerhaft", um zu vermeiden, dass falsche Signale an der Abstimmung teilnehmen.

• Das Modul unterstützt das Online-Austauschen fehlerhafter Kan?le (Hot-Swap) ohne Beeintr?chtigung des gesamten Systembetriebs.

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III. AusgangssignalverarbeitungsflussAbstimmungsausgabe und Leistungsantrieb

• Die Ausgangsinstruktionen nach den Systemlogikoperationen werden von den drei Kan?len abgestimmt, um ein einheitliches Ausgangssignal zu generieren.

• Das Ausgangssignal wird durch eine Leistungsantriebsschaltung (z. B. Relais, Transistoren) verst?rkt, um externe Ger?te (z. B. Ventile, Motoren, Indikatoren usw.) anzutreiben.

Fail-Safe-Mechanismus

• Wenn in dem Ausgangskanal ein Fehler erkannt wird (z. B. Kurzschluss oder Unterbrechung der Antriebsschaltung), zwingt das Modul die Ausgabe in einen sicheren Zustand (z. B. Abschalten des Relais, Ausgabe von 0V) gem?? dem voreingestellten "Fail-Safe"-Modus, um gef?hrliche Aktionen aufgrund von Fehlern zu verhindern.

• Unterstützt die Funktion "Output Inhibition", die die Ausgabe w?hrend der Wartung oder in Notf?llen sperren kann, um Fehlbedienungen zu vermeiden.

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IV. Kommunikations- und SynchronisierungsmechanismusMehrprotokoll-Kommunikationsschnittstelle

• Das Modul unterstützt industrielle Kommunikationsprotokolle wie Modbus, Profibus, Ethernet/IP und DeviceNet und kommuniziert über Ethernet- oder RS-485-Schnittstellen mit übergeordneten Computern, PLCs oder anderen Sicherheitssystemen.

• W?hrend der Kommunikation werden die Daten von den drei Kan?len übertragen und abgestimmt, um die Genauigkeit und Integrit?t der Kommunikationsdaten sicherzustellen.

Uhrzeitsynchronisierung und Datenkonsistenz

• Die drei Kan?le halten die Zeitübereinstimmung durch einen internen Uhrzeitsynchronisierungsmechanismus aufrecht, um Abstimmungsfehler aufgrund von Uhrzeitabweichungen zu vermeiden.

• Schlüsselinformationen (z. B. Konfigurationsparameter und Diagnoseinformationen) werden in Echtzeit zwischen den drei Kan?len gespiegelt und gesichert, um sicherzustellen, dass keine Datenverluste beim Fehlerwechsel auftreten.

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V. Sicherheitszertifizierung und SchutzdesignSicherheitsintegrit?tsstufe (SIL)

• Das Modul entspricht Sicherheitsstandards wie IEC 61508 und IEC 61511, unterstützt SIL 3-Sicherheitssystemanwendungen und erfüllt die Sicherheitsanforderungen von Hochrisiko-Industrieszenarien.

Umweltschutz und Diagnose

• Mit einem IP65-Schutzgrad kann es Staub, Spritzwasser und raue industrielle Umgebungen widerstehen; es hat einen weiten Betriebstemperaturbereich (z. B. -40°C bis 70°C) und ist an Hoch- und Niedertemperatur-Szenarien angepasst.

• überwacht in Echtzeit Parameter wie Netzspannung, Temperatur und Kanalstatus und gibt den Gesundheitszustand des Moduls über LED-Indikatoren (z. B. Betrieb, Fehler, Kommunikationsstatus) und Diagnoseprotokolle (z. B. Modbus-Diagnoseregister) zurück, um Wartungspersonal zu helfen, Fehler schnell zu lokalisieren.

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VI. Zusammenfassung des typischen Arbeitsablaufs

• Eingabephase: Externes Signal → Isolierung und Filterung → Unabh?ngige Verarbeitung durch dreifache Kan?le → Zwei-von-Drei-Abstimmung → Generierung gültiger Eingangsdaten.

• Betriebsphase: Eingangsdaten und Systemlogikoperation → Generierung von Ausgangsinstruktionen durch dreifache Kan?le → Abstimmung zur Best?tigung des Ausgangsergebnisses.

• Ausgabephase: Ausgangsinstruktionen nach der Abstimmung → Leistungsantrieb → Steuerung externer Ger?te; wenn fehlerhaft, Ausl?sung des Fail-Safe-Mechanismus.

• Kommunikation und Diagnose: Echtzeitkommunikation mit dem übergeordneten Computer → Rückmeldung von Statusdaten → Selbstdiagnose und Fehlermeldung.