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पीएलसी प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर
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| उत्पत्ति के प्लेस | जर्मनी |
| ब्रांड नाम | SIMENS |
| प्रमाणन | CE RoHS |
| मॉडल संख्या | 6ES7138-4FB04-0AB0 |
दसीमेंस 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.
जहां मानक डिजिटल आउटपुट मॉड्यूल केवल पीएलसी से आदेश पर 24 वीडीसी को एक्ट्यूएटर पर स्विच करते हैं, एफ-डीओ मॉड्यूल स्व-निगरानी, क्रॉस-चैनल तुलना की एक पूरी परत जोड़ता है, 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.
यह मॉड्यूल वितरित सुरक्षा I/O के युग से संबंधित है जिसने 2000 और 2010 के दशक के दौरान प्रक्रिया और मशीनरी स्वचालन में कार्यात्मक सुरक्षा को लागू करने के तरीके को बदल दिया।PROFIsafe से पहले वितरित सुरक्षा I/O, SIL 3 आउटपुट स्विचिंग को प्राप्त करने के लिए समर्पित हार्ड वायर्ड सुरक्षा रिले की आवश्यकता होती है, जो भारी, महंगी, अस्थिर और फिर से कॉन्फ़िगर करने में मुश्किल होती है।
PROFIsafe-सक्षम मॉड्यूल जैसे कि 6ES7138-4FB04-0AB0 के साथ, सुरक्षा कार्य ET 200S स्टेशन पर 30 मिमी चौड़े मॉड्यूल में स्थित है,सुरक्षा संचार PROFIsafe प्रोफ़ाइल द्वारा संचालित मानक PROFIBUS DP केबल पर चल रहा है जो पहले से ही मानक I/O डेटा ले जाता है.
सुरक्षा प्रमाणन मॉड्यूल के आंतरिक दोष निगरानी वास्तुकला और PROFIsafe संचार प्रोटोकॉल के स्वयं के सुरक्षा उपायों के संयोजन के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।
| पैरामीटर | मूल्य |
|---|---|
| एफ-डीओ चैनल | 4 |
| आउटपुट वोल्टेज | 24 वीडीसी |
| आउटपुट करंट | 2A प्रति चैनल |
| मॉड्यूल चौड़ाई | 30 मिमी |
| सुरक्षा स्तर (ISO 13849) | पीएल ई तक |
| सुरक्षा स्तर (आईईसी 61508) | SIL 3 तक |
| प्रोटोकॉल | PROFIsafe PROFIBUS DP पर |
| इसके साथ भी संगत | आईएम 151-3 पीएन एचएफ के माध्यम से PROFINET |
| स्थिति | बंद किया गया स्पेयर (अक्टूबर 2020) |
6ES7138-4FB04-0AB0 की सुरक्षा अखंडता रेटिंग विपणन लेबल नहीं हैं ️ वे मॉड्यूल की संभावना के मात्रात्मक आकलन हैं कि जब मांग की जाती है तो वह अपने सुरक्षा कार्य को पूरा करने में विफल रहता है.
आईईसी 61508 सुरक्षा अखंडता स्तर 3 (एसआईएल 3) को कम मांग वाले मोड सुरक्षा कार्यों के लिए प्रति वर्ष 10−4 से 10−3 की सीमा में मांग पर खतरनाक विफलता (पीएफडी) की संभावना के रूप में परिभाषित करता है।संभावना है कि आउटपुट आदेश के दौरान ऊर्जा बंद करने में विफल रहता है 0 के बीच है.01% और 0.1% प्रति वर्ष।
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.
एक एकल आउटपुट मॉड्यूल के साथ SIL 3 या PL e प्राप्त करने के लिए मॉड्यूल के भीतर ही रिडंडेंसी और नैदानिक कवरेज की आवश्यकता होती है।प्रत्येक आउटपुट चैनल दो-चैनल स्विचिंग आर्किटेक्चर का उपयोग करता है: दो स्वतंत्र अर्धचालक स्विच (आमतौर पर एक पी-चैनल और एक एन-चैनल डिवाइस श्रृंखला में,या क्रॉस मॉनिटरिंग के साथ दो स्वतंत्र स्विचिंग ट्रांजिस्टर) जो दोनों आउटपुट को सक्रिय करने के लिए सहमत होना चाहिए.
यदि एक स्विच कमांड पर खोलने में विफल रहता है, तो दूसरा गलती को पकड़ लेता है और आउटपुट को सुरक्षित (निष्क्रिय) स्थिति में मजबूर करता है।
मॉड्यूल के आंतरिक निदान लगातार शॉर्ट सर्किट, खुले सर्किट के लिए दोनों स्विच की निगरानीऔर क्रॉस सर्किट दोषों को पता लगाना जो खतरनाक होने से पहले सुरक्षित डी-एनेर्जीकरण को रोकते हैं.
जब कोई दोष पता चलता है, तो मॉड्यूल इसे PROFIsafe के माध्यम से F-CPU को रिपोर्ट करता है, जो फिर उपयुक्त सुरक्षा प्रतिक्रिया शुरू कर सकता है (सुरक्षित स्थिति शुरू करना, अलार्म ट्रिगर करना,दोष की घटना को रिकॉर्ड करना).
PROFIsafe एक PROFIBUS/PROFINET एप्लिकेशन प्रोफ़ाइल है, जिसे IEC 61784-3-3 प्रमाणित किया गया है, जो मानक PROFIBUS या PROFINET टेलीग्राम संरचना के ऊपर एक सुरक्षा संचार परत जोड़ता है।
जबकि मानक PROFIBUS टेलीग्राम किसी भी सुरक्षा गारंटी के बिना DP मास्टर और ET 200S स्टेशन के बीच I/O डेटा ले जाता है,PROFIsafe टेलीग्राम सुरक्षा डेटा और एक अनुक्रम संख्या दोनों पर गणना की गई एक CRC (चक्रगत अतिरेक जांच) जोड़ता है, साथ ही एक वॉचडॉग टाइमआउट तंत्र यह सुनिश्चित करता है कि दूषित डेटा, पुराने पैकेट और खोए हुए पैकेट सभी का पता लगाया जाए और सुरक्षित रूप से प्रतिक्रिया दी जाए।
ET 200S पर F-DO मॉड्यूल F-CPU (फेल-सेफ CPU) के साथ PROFIsafe टेलीग्राम का आदान-प्रदान करता है।एफ-सीपीयू मानक एफ प्रोग्रामिंग लाइब्रेरी का उपयोग करके स्टेप 7 एफ-एफबी (फेल-सेफ फंक्शन ब्लॉक) में लिखे गए सुरक्षा कार्यक्रम को निष्पादित करता है और PROFIsafe के माध्यम से एफ-डीओ को आउटपुट कमांड भेजता है.
यदि PROFIsafe संचार खो गया है (केबल की खराबी, स्टेशन ड्रॉपआउट, CRC त्रुटि),एफ-डीओ स्वचालित रूप से सीपीयू कमांड की प्रतीक्षा किए बिना अपने आउटपुट को सुरक्षित स्थिति में स्थानांतरित कर देता है.
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.
अतिरिक्त चौड़ाई प्रत्येक चैनल के लिए दूसरे स्विचिंग ट्रांजिस्टर, क्रॉस मॉनिटरिंग सर्किट,और परीक्षण पल्स उत्पादन सर्किट आवधिक रूप से स्विचिंग पथ का अभ्यास करने और सत्यापित करने के लिए आवश्यक है कि प्रत्येक ट्रांजिस्टर वास्तव में खोलने और बंद कर सकते हैं.
महत्वपूर्ण बात यह है कि एफ-डीओ मॉड्यूल को मानक ईटी 200एस टर्मिनल मॉड्यूल पर नहीं लगाया जाता है।
इसके लिए विशिष्ट विफलता-सुरक्षित टर्मिनल मॉड्यूल TM-PF30S47-F1 (3RK1 903-3AA00) की आवश्यकता होती है, जिसे F-DO की दो-चैनल वायरिंग आवश्यकताओं और इसके विशेष कनेक्टर कॉन्फ़िगरेशन का समर्थन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।मानक टीएम-पी या टीएम-ई टर्मिनल मॉड्यूल एफ-डीओ मॉड्यूल के साथ संगत नहीं हैं और टीएम-पीएफ 30एस 47-एफ 1 के विकल्प नहीं हो सकते हैं.
यह एक महत्वपूर्ण खरीद विवरण हैः जब एक प्रतिस्थापन 6ES7138-4FB04-0AB0 खरीदते हैं,संबंधित टर्मिनल मॉड्यूल को सत्यापित किया जाना चाहिए यदि यह पहले से ही मूल निर्माण से स्टेशन में स्थापित है, यह F-DO इलेक्ट्रॉनिक मॉड्यूल को बदलने के बाद भी मौजूद रहता है; यदि टर्मिनल मॉड्यूल भी क्षतिग्रस्त हो गया है या इसे बदलने की आवश्यकता है, तो TM-PF30S47-F1 को अलग से खरीदना होगा।
जबकि मानक ET 200S ऑपरेटिंग मोड PROFIBUS DP पर IM 151-1 या IM 151-3 इंटरफ़ेस मॉड्यूल का उपयोग करता है,6ES7138-4FB04-0AB0 IM 151-3 PN HF (High Feature PROFINET) इंटरफ़ेस मॉड्यूल के साथ भी संगत है, जो ET 200S स्टेशन को PROFIBUS DP के बजाय PROFINET IO के माध्यम से कनेक्ट करने में सक्षम बनाता है।
IM 151-3 PN HF का उपयोग करने वाले PROFINET कॉन्फ़िगरेशन में, F-DO मॉड्यूल PROFIsafe के माध्यम से संवाद करना जारी रखता है, लेकिन अब PROFIBUS के बजाय PROFINET माध्यम पर।
सुरक्षा प्रमाणीकरण प्रोफाइन मोड में वैध रहता है; प्रोफाइन प्रोटोकॉल के सुरक्षा उपाय प्रोफाइन और प्रोफाइन ट्रांसपोर्ट दोनों परतों पर समान रूप से लागू होते हैं।
यह PROFINET संगतता F-DO मॉड्यूल को PROFINET वास्तुकला के आसपास डिजाइन की गई नई सुरक्षा प्रणालियों में शामिल करने की अनुमति देती है,और मौजूदा ET 200S F-DO स्टेशनों को केवल इंटरफ़ेस मॉड्यूल को बदलकर PROFINET कनेक्टिविटी के साथ बाद में लैस करने की अनुमति देता है, F-DO मॉड्यूल या उसके टर्मिनल मॉड्यूल के वायरिंग को छूने के बिना।
प्रश्न 1: वायरिंग, प्रोग्रामिंग और प्रमाणन आवश्यकताओं के संदर्भ में मानक ET 200S डिजिटल आउटपुट मॉड्यूल और इस विफलता-सुरक्षित F-DO मॉड्यूल के बीच अंतर क्या है?
तीनों आयामों में अंतर काफी है।
वायरिंग में: एक मानक डीओ मॉड्यूल में प्रत्येक चैनल के लिए एक एकल आउटपुट टर्मिनल होता है; एफ-डीओ मॉड्यूल के आउटपुट को आंतरिक रूप से दो-स्विच आर्किटेक्चर के माध्यम से रूट किया जाता है,लेकिन फील्ड वायरिंग परिप्रेक्ष्य से आउटपुट एक एकल 24V टर्मिनल और एक आम के रूप में प्रकट होता है.
हालांकि,कुछ सुरक्षा अनुप्रयोगों के लिए फील्ड वायरिंग में 2oo2 (दो में से दो) मतदान की आवश्यकता होती है ️ दो F-DO चैनलों के साथ श्रृंखला में लोड को जोड़ना ताकि लोड को ऊर्जा देने के लिए दोनों को सक्रिय किया जाना चाहिएTM-PF30S47-F1 टर्मिनल मॉड्यूल F-DO सुरक्षा वास्तुकला के लिए उपयुक्त वायरिंग विन्यास प्रदान करता है।
प्रोग्रामिंग में: मानक डीओ मॉड्यूल को प्रक्रिया छवि में सामान्य आउटपुट बाइट के रूप में संबोधित किया जाता है, जो मानक उपयोगकर्ता ओबी में मानक चरण 7 निर्देशों द्वारा लिखा जाता है।एफ-डीओ मॉड्यूल को विशेष रूप से सुरक्षा कार्यक्रम के भीतर संबोधित किया जाता है, जो F-CPU के समर्पित F रनटाइम वातावरण में एक अलग सुरक्षा OB (आमतौर पर OB35 या कॉन्फ़िगर की गई सुरक्षा OB) में चलता है।सुरक्षा कार्यक्रम ब्लॉक को सीमेंस के F-FBs का उपयोग करके F-लाइब्रेरी से बनाया जाना चाहिए और केवल उन इंजीनियरों द्वारा प्रोग्राम किया जा सकता है जिन्होंने सीमेंस के STEP 7 सुरक्षा F प्रोग्रामिंग प्रशिक्षण को पूरा किया है.
प्रमाणीकरण मेंः मानक डीओ मॉड्यूल में सुरक्षा प्रमाणीकरण नहीं है और उनका उपयोग सुरक्षा उपकरण युक्त कार्यों में नहीं किया जा सकता है।
F-DO मॉड्यूल का SIL 3 / PL e प्रमाणन इसके सुरक्षा मैनुअल (सीमेंस द्वारा प्रदान) में प्रलेखित है जिसमें वास्तुशिल्प बाधाएं, नैदानिक कवरेज आवश्यकताएं,और एक वास्तविक आवेदन में प्रत्येक प्रमाणीकरण स्तर को प्राप्त करने के लिए आवश्यक सबूत परीक्षण अंतराल.
सिस्टम इंटीग्रेटर को यह सत्यापित करना होगा कि F-CPU, PROFIsafe और F-DO का संयोजन लागू किए जा रहे विशिष्ट सुरक्षा कार्य के लिए आवश्यक SIL/PL को पूरा करता है।
प्रश्न 2: एफ-सीपीयू और एफ-डीओ मॉड्यूल युक्त ईटी 200एस स्टेशन के बीच प्रोफिबस डीपी संचार विफलता के दौरान एफ-डीओ आउटपुट का क्या होता है?
संचार की विफलता सबसे बुनियादी PROFIsafe सुरक्षा व्यवहारों में से एक को ट्रिगर करती है।
जब PROFIBUS डीपी मास्टर (एफ-सीपीयू के डीपी इंटरफेस) के कारण संपर्क खो देता है ET 200S दास स्टेशन के साथ √ केबल की खराबी, बस समापन त्रुटि, स्टेशन बिजली की हानि,या कोई अन्य कारण जो वैध PROFIsafe टेलीग्राम को F-DO मॉड्यूल तक पहुंचने से रोकता है F-DO मॉड्यूल का आंतरिक वॉचडॉग टाइमर समाप्त हो जाता है.
समाप्त होने पर, मॉड्यूल बिना शर्त सभी चार एफ-डीओ आउटपुट को डी-एनेर्जी करता है और सीपीयू से स्पष्ट कमांड की प्रतीक्षा किए बिना सुरक्षित स्थिति में प्रवेश करता है (जिस तक यह अब नहीं पहुंच सकता है) ।यह निष्क्रिय विफलता-सेफ व्यवहार PROFIsafe प्रोफ़ाइल और IEC 61508 ढांचे की एक मुख्य आवश्यकता है.
सीपीयू का एफ रनटाइम एक साथ संचार हानि का पता लगाता है और उचित सुरक्षा कार्यक्रम प्रतिक्रिया उत्पन्न करता है (आमतौर पर STOP या सुरक्षित बंद लॉजिक पर संक्रमण) ।संचार बहाल होने तक एफ-डीओ आउटपुट बंद रहेंगे।, मॉड्यूल की स्थिति सत्यापित की जाती है, और सुरक्षा कार्यक्रम स्पष्ट रूप से एक जानबूझकर ऑपरेटर कार्रवाई या फिर से शुरू अनुक्रम के माध्यम से आउटपुट को फिर से सक्रिय करता है।
संचार की खराबी के बाद F-DO आउटपुट का स्वचालित पुनः सक्रियण नहीं होता है,संचार बहाल होने के बाद भी ∙ सुरक्षित परिस्थितियों का सत्यापन करने के लिए जानबूझकर पुनः सक्रियण आवश्यक है.
प्रश्न 3: क्या इसका मतलब यह है कि इस F-DO मॉड्यूल का उपयोग करने वाले किसी भी एप्लिकेशन को स्वचालित रूप से SIL 3 प्राप्त होता है या अतिरिक्त आवश्यकताएं हैं?
मॉड्यूल रेटिंग एक वास्तविक सुरक्षा अनुप्रयोग में SIL 3 प्राप्त करने के लिए एक आवश्यक लेकिन पर्याप्त शर्त नहीं है।
मॉड्यूल हार्डवेयर आर्किटेक्चर और SIL 3 का समर्थन करने के लिए नैदानिक कवरेज प्रदान करता है, लेकिन अंतिम एक्ट्यूएटर से वापस F-DO के माध्यम से पूरे सुरक्षा उपकरण समारोह (SIF)PROFIsafe संचार के माध्यम से, एफ-सीपीयू सुरक्षा कार्यक्रम के माध्यम से, सुरक्षा तर्क के माध्यम से, प्रारंभ सेंसर के लिए, एक पूर्ण सुरक्षा लूप के रूप में मूल्यांकन किया जाना चाहिए।
प्रमुख अतिरिक्त आवश्यकताओं में शामिल हैंः उचित हार्डवेयर दोष सहिष्णुता के साथ एक SIL 3-सक्षम F-CPU का उपयोग करना; PROFIsafe की तुलना में PROFIBUS का उपयोग करना, जिसमें प्रोफिसैफ टाइमिंग आवश्यकताओं को पूरा करने वाली कॉन्फ़िगरेशन;सीमेंस सुरक्षा मैनुअल में प्रोग्रामिंग बाधाओं के अनुसार प्रमाणित एफ-एफबी का उपयोग करके सुरक्षा कार्यक्रम लिखना; प्रत्येक घटक के सुरक्षा मैनुअल से विफलता दरों का उपयोग करके पूरे सुरक्षा लूप के लिए सुरक्षा अखंडता गणना (PFD/PFHd) करना;सुरक्षा पुस्तिका में निर्दिष्ट अंतराल पर प्रूफ परीक्षण लागू करनाऔर यह सुनिश्चित करना कि आवेदन इंजीनियरिंग योग्य कार्यात्मक सुरक्षा इंजीनियरों (आदर्श रूप से TÜV-प्रमाणित FSEs) द्वारा की जाती है।
6ES7138-4FB04-0AB0 की सुरक्षा पुस्तिका, जो कि Siemens Industry Online Support से उपलब्ध है।इन सभी आवश्यकताओं के लिए आधिकारिक संदर्भ है और किसी भी सुरक्षा अनुप्रयोग विकास के हिस्से के रूप में समीक्षा की जानी चाहिए.
Q4: F-DO में टेस्ट पल्स तंत्र कैसे काम करता है, और क्या यह संक्षिप्त आउटपुट रुकावटों का कारण बन सकता है जो जुड़े हुए भारों में हस्तक्षेप कर सकता है?
एफ-डीओ मॉड्यूल समय-समय पर परीक्षण आवेग उत्पन्न करता हैप्रत्येक आउटपुट चैनल पर नियंत्रित डी-एनेर्जीकरण पल्स यह सत्यापित करने के लिए कि आउटपुट स्विचिंग ट्रांजिस्टर सही ढंग से काम कर रहे हैं और कमांड पर वास्तव में डी-एनेर्जी कर सकते हैं.
यह SIL 3 / PL e के लिए आवश्यक नैदानिक कवरेज (DC) प्राप्त करने के लिए आवश्यक विफलता-सुरक्षित आउटपुट मॉड्यूल में एक मानक नैदानिक तंत्र है।परीक्षण आवेग आम तौर पर माइक्रोसेकंड रेंज में होते हैं, जो कि कनेक्टेड लोड (एक सुरक्षा रिले) के लिए पर्याप्त कम होते हैं।, संपर्कक कॉइल, या सोलेनोइड) के पास धड़कन के दौरान ऊर्जा हटाने और पुनः ऊर्जा प्राप्त करने का समय नहीं होता है, क्योंकि भार की विद्युत चुम्बकीय जड़ता इतने कम अंतराल में स्थिति परिवर्तन को रोकती है।
हालांकि, यह भार की विशेषताओं पर निर्भर करता है: बहुत तेज़ प्रतिक्रिया समय वाले भार (कुछ इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में न्यूनतम प्रेरण क्षमता) परीक्षण धड़कन को एक संक्षिप्त खराबी के रूप में पहचान सकते हैं। 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.
मशीनों और प्रक्रिया उपकरणों में प्रयोग किए जाने वाले अधिकांश सुरक्षा रिले कॉइल्स और इलेक्ट्रोमैकेनिकल संपर्ककर्ताओं के लिए, परीक्षण धड़कन की अवधि कॉइल ड्रॉपआउट समय से काफी कम है,और लोड ऑपरेशन में कोई हस्तक्षेप नहीं होता है.
Q5: मॉड्यूल का उत्पादन अक्टूबर 2020 में बंद कर दिया गया था। नई स्थापनाओं के लिए क्या सिफारिश की गई प्रतिस्थापन है, और क्या मौजूदा 6ES7138-4FB04-0AB0 इकाइयों को स्पेयर पार्ट्स के साथ बनाए रखा जा सकता है?
नए सुरक्षा स्वचालन डिजाइनों के लिए, सीमेंस उपयुक्त F-DQ (फेल-सेफ डिजिटल आउटपुट) मॉड्यूल के साथ SIMATIC ET 200SP वितरित I/O प्रणाली की सिफारिश करता है,जैसे कि F-DQ 4×24VDC/2A PPM मॉड्यूल ET 200SP के लिए.
ईटी 200एसपी प्लेटफार्म ईटी 200एस की वर्तमान पीढ़ी का उत्तराधिकारी है, जो कम मॉड्यूल चौड़ाई, तेज विन्यास के साथ समकक्ष सुरक्षा कार्यक्षमता प्रदान करता है,और टीआईए पोर्टल और स्टेप 7 सुरक्षा उन्नत के साथ संगतता.
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 networkसुरक्षा अनुप्रयोगों के लिए नवीनीकृत या प्रयुक्त एफ-डीओ मॉड्यूल प्राप्त करते समय, इकाई के पूर्ण परीक्षण इतिहास, सुरक्षा सील अखंडता और फर्मवेयर संस्करण को स्थापना से पहले सत्यापित किया जाना चाहिए।
सुरक्षा पुस्तिका में कहा गया है कि प्रतिस्थापन मॉड्यूल को उसके सुरक्षा प्रमाणपत्र की वैधता के लिए सत्यापित किया जाना चाहिए और प्रतिस्थापन के बाद सुरक्षा कार्य को प्रूफ-टेस्ट किया जाना चाहिए।
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.
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