Wprowadzenie
Sterowniki Fail-Safe (np. SIMATIC S7-1200/1500) wymagają specjalnych modułów wejściowych F-DI, które są przeznaczone do obsługi sygnałów z urządzeń bezpieczeństwa – takich jak przyciski awaryjne, rygle, kurtyny świetlne czy czujniki krańcowe.
W tym artykule omówimy:
- budowę i działanie modułu SM 1226 F-DI,
- mechanizmy diagnostyki i testów,
- różne sposoby konfiguracji wejść (1oo1, 1oo2),
- jak osiągnąć odpowiednie poziomy bezpieczeństwa SIL/PL.
Moduł SM 1226 F-DI 16 × 24 V DC
Moduł SM 1226 F-DI posiada 16 kanałów wejściowych 24 V DC przystosowanych do współpracy z:
- czujnikami/przełącznikami bezpieczeństwa,
- czujnikami zbliżeniowymi 3/4-przewodowymi (np. BERO Siemens).
Spełnia normę EN 61131-2, typ 1
Wyposażony jest w dwa wyjścia zasilające dla czujników (każde obsługuje do 8 wejść)
Dzięki temu możemy budować złożone układy bezpieczeństwa z redundancją.
Struktura i konfiguracja wejść
Każdy moduł F-DI zawiera dwa mikroprocesory, które niezależnie monitorują grupy wejść (a.0…a.7 oraz b.0…b.7).
Możliwe konfiguracje:
- 16 × 1oo1 (jeden z jednego) → SIL 2 / Kat. 3 / PL d
- 8 × 1oo2 (jeden z dwóch) → SIL 3 / Kat. 3 lub 4 / PL e
- konfiguracje mieszane (część 1oo1, część 1oo2)
1oo2 (one out of two) polega na tym, iż sygnał musi być zgodnie wykryty przez dwa niezależne wejścia (np. a.0 i b.0). Rozbieżność powoduje błąd bezpieczeństwa.
Mechanizmy diagnostyczne
Moduł SM 1226 F-DI posiada szereg funkcji zwiększających bezpieczeństwo:
- Test zwarcia (short-circuit test) – chwilowe wyłączenie zasilania czujnika i sprawdzenie, czy sygnał wejściowy również się wyłączy.
- Podwójne monitorowanie – dwa mikroprocesory testują swoje układy wejściowe.
- Wykrywanie rozbieżności (discrepancy error) – CPU przechodzi w stan bezpieczny, jeżeli sygnały 1oo2 różnią się w czasie dłuższym niż dozwolony.
Poziomy bezpieczeństwa SIL/PL
Możliwości modułu zależą od sposobu podłączenia czujników.
Tabela poniżej pokazuje, jakie SIL/PL można osiągnąć:
- 1oo1, 1 kanał → max PL d (SIL 2/3)
- 1oo2, dwa kanały równoważne → max PL e (SIL 3)
- Połączenia 3/4-przewodowe → max PL e z dodatkowym wykrywaniem zwarć
Odpowiednio dobrane czujniki i konfiguracja wejść pozwalają na budowę układów zgodnych z wymaganiami norm ISO 13849-1 i IEC 62061.
Przykłady połączeń
- 1oo1 – pojedynczy kanał
- Proste układy, max PL d.
- 1oo2 – jeden czujnik podwójny
- Wyższe bezpieczeństwo, redundancja.
- 1oo2 – dwa niezależne czujniki
- Najczęściej stosowane w układach awaryjnych zatrzymań.
- 1oo2 – czujniki 3- i 4-przewodowe
- Stosowane w kurtynach świetlnych, skanerach i bardziej złożonych systemach.
Podsumowanie
Moduł SM 1226 F-DI jest kluczowym elementem systemów bezpieczeństwa opartych o sterowniki SIMATIC S7-1200.
Dzięki możliwości pracy w konfiguracji 1oo1 i 1oo2, podwójnemu monitorowaniu mikroprocesorów oraz testom diagnostycznym, pozwala spełniać wysokie wymagania SIL/PL w aplikacjach przemysłowych.
