TRICONEX AI6700 Analog Input Module

I. überblick

Er ist streng nach der IEC 61508-Funktionssicherheitsnorm konzipiert (unterstützt bis zu SIL 3) und hat im Vergleich zu gew?hnlichen hochdichten DI-Modulen drei Kernvorteile:

1. Hochdichte Redundanterfassung: Ein einzelnes Modul integriert 32 unabh?ngige Kan?le, von denen jeder die TMR-Dreifacherfassung unterstützt, um die Anzahl der Messpunkte und die Sicherheitsredundanz auszugleichen;

2. Fehlerdiagnose auf Hardwareebene für alle Kan?le: Eingebaute Schaltkreise zur Erkennung von Unterbrechungen, Kurzschlüssen und Kanalabdrift mit einer Diagnoseabdeckung von ≥99,5%, um die Echtzeitlokalisierung von St?rungen in einem einzelnen Kanal zu erm?glichen;

3. Anpassung an raue industrielle Umgebungen: Mit einem breiten Temperaturbereich, verbesserter St?rfestigkeit und korrosionsbest?ndigen Materialien ist er für Hochtemperatur-, starke elektromagnetische St?rungen und hohe Luftfeuchtigkeit geeignet. Die mittlere Zeit zwischen Ausf?llen (MTBF) betr?gt mehr als 2,2 Millionen Stunden, was ihn zur Kernkomponente für die Erfassung in Sicherheitsüberwachungsszenarien mit mehreren Messpunkten macht.

II. Technische Parameter

1. Grundspezifikationen

2. Leistungsparameter

Signalaufzeichnungseigenschaften

Redundanz- und Sicherheitseigenschaften

• TMR Redundante Architektur: Jedes Eingangssignal entspricht drei unabh?ngigen optoelektrischen Isolationsschaltkreisen, Signalaufbereitungseinheiten und Statuserfassungskan?len. Die gesammelten Daten werden von der "2oo3"-Abstimmungslogik des Systems verarbeitet (gültige Ergebnisse werden ausgegeben, wenn die Zust?nde von zwei beliebigen Kan?len übereinstimmen). Ein St?rfall in einem einzelnen Kanal (z. B. Besch?digung des Optokopplers) beeintr?chtigt nicht die Gesamtaufzeichnung des Signals, und die verbleibenden zwei Kan?le behalten weiterhin die normale Abstimmung bei;

• Fehlerdiagnosef?higkeit: Kann 7 Arten von Fehlern erkennen, einschlie?lich "Kanalunterbrechung" (kein Signal bei Trockenkontakten, Nasskontaktspannung

• Sicherer Ausgangszustand: Wenn das Modul einen schwerwiegenden Fehler erkennt (z. B. gleichzeitiger Ausfall von zwei Kan?len oder abnormale Gesamtstromversorgung des Moduls), gibt ein einzelner Kanal automatisch einen "fehlersicheren Wert" aus (vorab einstellbar auf "0" oder "1", Standard "0", entspricht dem "Ger?t ausgeschaltet/Verriegelung ausgel?st" Zustand), um die korrekte Aktion der nachgeschalteten Sicherheitslogik sicherzustellen.

St?rfestigkeits- und Isolationseigenschaften

• Optoelektrische Isolation: Der Signalstromkreis jedes Kanals und der interne Logikstromkreis des Moduls verwenden optoelektrische Isolation (Isolationsspannung 2500V AC für 1 Minute), um zu verhindern, dass ?u?ere Signalst?rungen in den Systemkern gelangen;

• Elektromagnetische Vertr?glichkeit (EMV): Strahlungsemission entspricht der EN 55022 Klasse B-Norm; Immunit?t entspricht der EN 61000-6-2-Norm (Elektrostatische Entladung ±8kV Kontakt/±15kV Luft, Elektrische schnelle Transienten ±2kV, überspannung ±4kV);

• Stromisolierung: Die 24V DC Signalstromversorgung und die +5V DC Logikstromversorgung verwenden ein unabh?ngiges Isolationsdesign (Isolationsspannung 1500V DC), um gegenseitige St?rungen durch Stromschwankungen zu verhindern (z. B. 24V Schwankungen beeintr?chtigen nicht die Stabilit?t des Logikstromkreises).

III. Funktionsmerkmale

1. Hochdichte Redundante Erfassung und Sicherheitsabstimmung

• 32-Kanalige Unabh?ngige TMR-Erfassung: Das Modul integriert 32 Kan?le in einer kompakten Gr??e, und jeder Kanal ist mit drei unabh?ngigen Optokopplern und Signalverarbeitungsschaltkreisen ausgestattet. Beispielsweise wird beim Erfassen des "Laufend/Angehalten"-Zustands von 32 Pumpen das Kontaktsignal jeder Pumpe von drei Kan?len erfasst und dann der "2oo3"-Abstimmung unterzogen. Selbst wenn ein Erfassungskanal ausf?llt, kann der reale Zustand weiterhin über die anderen zwei Kan?le best?tigt werden, um Fehlurteile aufgrund eines Fehlers an einer einzigen Stelle zu vermeiden (z. B. f?lschlicherweise "Angehalten" als "Laufend" zu beurteilen). Gleichzeitig erfüllt es die raumsparende Anforderung für Szenarien mit mehreren Messpunkten (verringert die Belegung eines Schachts im Vergleich zu 2 16-Kanal-DI-Modulen);

• Kanalgruppenverwaltung: Unterstützt die Gruppierung von 32 Kan?len nach Funktion (z. B. "Pumpengruppe 1-8 Kan?le", "Ventilgruppe 9-16 Kan?le") über die TriStation 1131-Software. Parameter wie Entprellzeit und fehlersicherer Wert k?nnen gruppenweise konfiguriert werden, um verschiedenen Arten von Anlagentechnik vor Ort anzupassen (z. B. Einstellung einer Entprellzeit von 100ms für Pumpenkan?le mit h?ufigen Schwingungen, 10ms Entprellzeit für stabile Ventilkan?le), um den Parameterkonfigurationsprozess zu vereinfachen;

• Fehlersisolierung und Kanaldeaktivierung: Wenn in einem Kanal ein Fehler (z. B. ein Kurzschluss) erkannt wird, markiert das Modul den Kanal automatisch als "fehlerhaft" und isoliert ihn, ohne die Funktion anderer Kan?le in derselben Gruppe zu beeintr?chtigen. Es unterstützt auch die manuelle Deaktivierung fehlerhafter Kan?le (z. B. Reservemesspunkte mit langfristigen Fehlern) über die Software, um zu verhindern, dass sie Systemressourcen belegen oder ungültige Alarme ausl?sen.

2. Vollst?ndige Fehlerdiagnose und intelligente Alarme

• Fehlererkennung in Echtzeit auf Hardwareebene: Eingebaute unabh?ngige Fehlererkennungsschaltkreise, jeder Kanal überwacht den Signalzustand und seinen eigenen Gesundheitszustand in Echtzeit. Beispielsweise wird, wenn ein Nasskontaktkanal einen Strom >150mA erkennt, ein "Kurzschlussfehler" festgestellt, der Kanalstatusleuchte blinkt innerhalb von 50ms rot und sendet einen Fehlercode (z. B. F05 = Kanal 5 Kurzschluss) an die HMI. Wenn ein Trockenkontaktkanal kein Signal erkennt, aber die Kabelkontinuit?t normal ist, wird es als "Ger?t nicht aktiviert" festgestellt, um falsche Alarme von "Unterbrechungsfehlern" zu vermeiden und die Diagnosegenauigkeit zu verbessern;

• Hierarchischer Alarmsmechanismus: Unterstützt hierarchische Alarme basierend auf der Schwere des Fehlers (z. B. "Kanalfehler" ist ein lokaler Alarm, der nur den Wartungspersonal auffordert, Ma?nahmen zu ergreifen; "24V Stromversorgungsst?rung" ist ein globaler Alarm, der eine systemweite Frühwarnung ausl?st). Gleichzeitig zeigt die HMI den Standort des fehlerhaften Kanals, den Fehlertyp und die Zeit des Auftretens an, um eine schnelle Lokalisierung zu erm?glichen (z. B. "Kanal 22 Unterbrechung" zeigt direkt auf die Anlagentechnik vor Ort, die dem Kanal 22 entspricht);

• Fehlerprotokollierung und Nachverfolgung: Unterstützt die Speicherung von bis zu 200 Fehlerprotokollen (einschlie?lich Kanalnummer, Fehlertyp, Signalwert zum Zeitpunkt des Fehlers und Wiederherstellungszeit). Die Protokolle werden in einem fehlersicheren Flash-Speicher gespeichert (keine Batterie erforderlich) und k?nnen über die Software als Excel-Dateien exportiert werden, um die Ursache des Fehlers zu analysieren (z. B. Z?hlen h?ufiger Unterbrechungen von Kan?len in einem bestimmten Bereich, um Probleme mit der Kabelverlegung zu untersuchen).

3. Industrieübliche Zuverl?ssigkeit und Anpassung an die Umwelt

• Breiter Temperaturbereich und Widerstand gegen raue Umgebungen: Der Betriebstemperaturbereich von -40°C ~ 70°C deckt Au?enkabinette in kalten Regionen (z. B. SIS-Kabinette an Bohrk?pfen in nordlichen ?lfeldern) und Bereiche in der N?he von Hochtemperaturequipment (z. B. neben Heizern in Raffinerieeinheiten) ab, ohne zus?tzliche Temperaturssteuerungsausrüstung zu erfordern. Die Leiterplatte verwendet eine milit?rische Konformationsbeschichtung (feuchtigkeitsbest?ndig, korrosionsbest?ndig, staubbest?ndig), um die Lebensdauer in feuchten Umgebungen (95% relative Luftfeuchtigkeit, keine Kondensation) und ?l- und gasreichen Szenarien in petrochemischen Werkst?tten auf mehr als 12 Jahre zu verl?ngern;

• Verbesserte St?rfestigkeitsauslegung: Doppelschutz durch optoelektrische Isolation für Signalstromkreise und unabh?ngige Isolation für Stromversorgungen, der elektromagnetische St?rungen von Frequenzumrichtern und Hochspannungsmotoren an industriellen Standorten widerstehen kann (z. B. keine falschen Zustandsüberg?nge von 32 Kan?len unter ±2kV elektrischen schnellen Transientenst?rungen). Das Modulgeh?use besteht aus einem feuerhemmenden ABS-Material (UL94 V-0-Klasse), das sich bei Feuer selbstl?scht und die industriellen Brandschutzanforderungen erfüllt;

• Dauerhaftes Materialauswahl: Verwendet langlebige industrielle Optokoppler (Lebensdauer ≥100.000 Stunden @40°C), vergoldete Anschlüsse (Steckzyklen ≥1000, Kontaktwiderstand<50mΩ), and a 2A self-resetting fuse built into the 24V power supply circuit to prevent module burnout due to overcurrent. The Mean Time Between Failures (MTBF) is ≥2.2 million hours, meeting the requirements of high-reliability scenarios.

4. Convenient Operation & Maintenance and Compatibility

• Visual Status Monitoring: The front panel is equipped with 32 channel status lights (green steady on = "1" state, green off = "0" state, red flashing = channel fault) + 2 power lights (yellow = +5V normal, blue = 24V normal) + 1 redundancy status light (white steady on = TMR normal). The status of each channel can be intuitively judged without accessing software (e.g., red flashing of Channel 10 indicates a fault in that channel). The channel lights are arranged in groups of 8 for easy quick localization;

• Remote Configuration and Testing: Channel parameter configuration (type, debounce time, fail-safe value) and "channel testing" (software-forced input of "1"/"0" signals to verify downstream logic response) can be completed remotely via TriStation 1131 software, without on-site module disassembly or equipment wiring disconnection (e.g., testing Channel 25 corresponding to the "emergency stop button" without pressing the actual button);

• Spare Part Compatibility and Hot-swapping: Compatible with other high-density DI modules in the TRICON series (e.g., DI6502), with consistent module size, interface definition, and communication protocol, enabling direct replacement and reducing spare part inventory costs. Some TRICON racks support hot-swapping, allowing module replacement without power-off, and the system maintains TMR operation to avoid production interruption.

IV. Operation, Maintenance and Troubleshooting

Daily Maintenance Points

• Status Monitoring: Check the module's operating status via the TRICON HMI daily to confirm that the status of 32 channels is consistent with on-site equipment (no abnormal "1"/"0") and there are no fault alarms. Inspect the indicator lights on-site to ensure the power lights and redundancy light are steady on, and no channel lights are flashing red. Focus on channels corresponding to key equipment (such as the emergency stop button channel);

• Wiring and Power Supply Inspection: Monthly check the 24V signal power supply terminals of the module and the wiring of 32 channels (especially the tightness of terminal block screws), and re-tighten the screws (torque 0.5-0.8N·m) to avoid loose wiring caused by vibration (increased contact resistance leading to false open-circuit alarms). Measure the 24V power supply voltage to ensure it is within the range of 22V ~ 26V DC, with a fluctuation ≤±5%;

• Debounce and Fault Testing: Quarterly perform "channel debounce testing" (simulating contact bounce signals to verify whether the module filters correctly) and "fault injection testing" (simulating channel open-circuit/short-circuit to verify whether alarms are triggered) via software. Increase the testing frequency (once a month) for key channels (such as safety interlock contacts);

• Environmental Control: Ensure the temperature inside the cabinet is within the range of -40°C ~ 70°C. Regularly clean the dust from the module's heat dissipation holes (blow along the heat dissipation direction with compressed air, avoiding vertical blowing to prevent dust from entering the interior). Check the cabinet's sealing to prevent oil, gas, and dust from entering the module terminals and affecting contact performance (e.g., in petrochemical workshops, check the terminal oxidation status quarterly and wipe with alcohol cotton).

Common Faults and Solutions