Analogový vstupní modul EATON řady MTL454

ZAVEDENÍ

• Analogové vstupní moduly typu MTLx541A/MTLx541AS (jednokanálový) a MTLx544A/MTLx544AS (dvoukanálový) jsou jiskrově bezpečné izolátory, které propojují měřicí převodníky procesů umístěné v nebezpečné oblasti procesního závodu.
• Jsou také navrženy a posouzeny dle normy IEC 61508 pro použití v bezpečnostních přístrojových systémech až do úrovně SIL 2.
• MTLx541A poskytuje vstup pro samostatně napájený 4/20mA vysílač umístěný v nebezpečné oblasti a opakuje proud vysílače do zátěže v bezpečné oblasti. MTLx544A podporuje dva identické kanály pro použití se dvěma samostatnými vysílači.
• Verze MTLx541AS a MTLx544AS fungují jako odběr proudu pro připojení v bezpečné oblasti, spíše než aby proud přiváděly do zátěže.
• Všechny moduly umožňují obousměrný přenos komunikačních signálů HART superponovaných na proud smyčky 4/20 mA, takže vysílač lze dotazovat buď z operátorské stanice, nebo pomocí ručního komunikátoru (HHC).
• Na modulech nejsou žádné konfigurační přepínače ani ovládací prvky, které by bylo možné nastavit. Tyto moduly patří do produktové řady MTL4500 a MTL5500.

Popis varianty

• Funkčně jsou moduly řady MTL4500 a MTL5500 stejné, ale liší se v následujícím:
  • Moduly MTL4500 jsou určeny pro aplikace montované na základní desku.
  • Moduly MTL5500 jsou určeny pro montáž na DIN lištu.
• U obou modelů jsou připojení pro nebezpečné prostředí (svorky 1, 2 a volitelně 4, 5) provedena pomocí odnímatelných modrých konektorů, ale připojení pro bezpečné prostředí a napájení pro moduly MTL454xA/MTL454xAS jsou provedena pomocí konektoru na základně, zatímco moduly MTL554xA/MTL554xAS používají odnímatelné šedé konektory na horní a boční straně modulu.

Poznámka že čísla svorek pro připojení do bezpečné oblasti se liší mezi modely pro montáž na základní desku a modely pro montáž na lištu DIN.

• Modely analogových vstupů, které jsou popsány v této příručce, jsou:

Poznámka: Aby se předešlo opakování, další použití označení MTLx54xA a MTLx54xAS v tomto dokumentu lze chápat tak, že zahrnuje jak modely pro montáž na DIN lištu, tak i modely pro montáž do základní desky. Jednotlivá čísla modelů budou použita pouze tam, kde je nutné je rozlišovat.

• Všechny typy modulů popsané v této příručce mají stejnou konektivitu pro signály z pole a podporují 4vodičové procesní vysílače nebo proudy ze zdrojů v nebezpečném prostředí.
• Připojení opakovaných proudových signálů do vstupních měřicích kanálů pro bezpečnostní logický systém se řídí uspořádáním znázorněným na následujícím diagramu.
• Když vstupní kanály bezpečnostního přístrojového systému (SIS) napájejí smyčku, varianty „S“ izolačních modulů se používají k „odvádění“ měřicího proudu.
• V ostatních případech izolační moduly „získavají“ měřicí proud, který teče do zatěžovacího odporu uvnitř vstupní karty bezpečnostního přístrojového systému.

Revize sestavení produktu, na které se vztahuje tato příručka

• Informace uvedené v této příručce platí pro revize produktů uvedené v následující tabulce:

• Revize sestavení produktu je identifikována polem „CC“ v identifikačním čísle produktu modulu, které se nachází v levém dolním rohu bočního štítku:
• Pole CC bezprostředně předchází poli se sedmimístným sériovým číslem, DDDDDDD. Např.ampten:

Konfigurace systému

Modul MTLx54x lze použít v jednokanálových (1oo1) bezpečnostních funkcích až do úrovně SIL 2. Pracovní exampÚdaje v této příručce se týkají aplikace SIL 2.
Níže uvedený obrázek znázorňuje konfiguraci systému a specifikuje podrobná rozhraní k bezpečnostním i bezpečnostním komponentám systému. Jeho cílem není zobrazit všechny podrobnosti o vnitřní struktuře modulů, ale má za cíl podpořit pochopení aplikace.

• Moduly MTLx54xA/MTLx54xAS jsou navrženy tak, aby přijímaly aktivní signál 4–20 mA ze samostatně napájených procesních vysílačů v nebezpečném prostředí a aby opakovaly proud protékající v polní smyčce do zátěže v bezpečném prostředí.
• Stínovaná oblast označuje připojení bezpečnostního systému, zatímco připojení napájení s bezpečností nesouvisí. Termín „logický řešič“ se používá k označení bezpečnostního systému, který provádí monitorovací funkci proměnné procesní smyčky.

Poznámka: Při použití dvoukanálových modulů MTLx544A/MTLx544AS není vhodné používat oba kanály ve stejné smyčce nebo pro stejnou bezpečnostní funkci, protože to vytváří obavy ohledně poruch se společnou příčinou.

• Je také třeba zvážit vliv poruch se společnou příčinou, pokud jsou obě smyčky dvoukanálového modulu použity pro různé bezpečnostní funkce.

Související systémové komponenty

• Mezi komponentami smyčky existuje mnoho paralel, které je nutné posoudit z hlediska jiskrové bezpečnosti i funkční bezpečnosti.
• V obou situacích se příspěvek každé části posuzuje ve vztahu k celku.
• Moduly MTLx54xA/MTLx54xAS jsou komponenty v signálové cestě mezi bezpečnostními procesními vysílači a bezpečnostními řídicími systémy.
• Vysílač nebo jiné polní zařízení musí být vhodné pro daný proces a musí být nezávisle posouzeno a ověřeno pro použití v aplikacích funkční bezpečnosti.
• Polní přístroj a analogová vstupní karta logického řešiče by měly mít normální provozní rozsah 4–20 mA, ale měly by být schopny pracovat v rozšířeném rozsahu 3 až 22 mA pro podkročení a nadkročení rozsahu.
• Logický řešič musí být schopen detekovat a signalizovat vstupní proudy vyšší než prahová hodnota 21 mA a nižší než prahová hodnota 3.6 mA, aby určil stavy mimo rozsah.

Poznámka že přenos dat HART není považován za součást bezpečnostní funkce a je z této analýzy vyloučen.

• Aby však mohla probíhat datová komunikace HART, musí být vstupní impedance přijímacího zařízení alespoň 240R.

Výběr produktu a jeho důsledky

• Výstupní signál bezpečné oblasti z modulů MTLx541A/AS a MTLx544A/AS je za normálních podmínek v provozním rozsahu 4–20 mA. Pokud je zapojení k převodníku nebo spojení mezi izolátorem a logickým řešičem přerušené, proud smyčky klesne na méně než 3.6 mA a blíží se nule.
• Pokud dojde ke zkratu v propojení polních vodičů mezi převodníkem a izolátorem, proud smyčky klesne také pod 3.6 mA.
• U modulů typu MTLx541A a MTLx544A, které generují signál 4–20 mA v obvodu bezpečné oblasti, klesne proud zaznamenaný logickým řešičem na méně než 3.6 mA a blíží se nule, pokud dojde ke zkratu mezi izolátorem a logickým řešičem.
• U modulů typu MTLx541AS a MTLx544AS, které odvádějí signál 4–20 mA v obvodu bezpečné oblasti, se proud zaznamenaný logickým řešičem zvýší na hodnotu větší než 21 mA, pokud dojde ke zkratu mezi izolátorem a logickým řešičem.
• V obou případech musí být poruchový stav detekován logickým řešičem v aplikacích funkční bezpečnosti. To by mělo zahrnovat i detekci výpadku napájení, který způsobí pokles výstupu izolátoru na nulu mA.

Posouzení funkční bezpečnosti

Integrita bezpečnosti hardwaru

• Hardwarové posouzení ukazuje, že moduly MTLx541A/MTLx541AS a MTLx544A/MTLx544AS:
• mají toleranci hardwarových chyb (HFT) 0
• jsou klasifikovány jako zařízení typu A („nekomplexní“ součástka s dobře definovanými režimy selhání)
• nemají žádné vnitřní diagnostické prvky

Míra poruchovosti těchto modulů při okolní teplotě 45 °C je následující:

• Data spolehlivosti pro tuto analýzu jsou převzata z normy IEC TR 62380:2004, Příručka dat spolehlivosti.
• Rozložení poruchových režimů je převzato především z normy IEC 62061:2005 Bezpečnost strojních zařízení.
• Uvedené míry poruchovosti pro dvoukanálové moduly platí pro jeden kanál.

Předpokládá se, že modul je napájen z nominálního stejnosměrného napájení 24 V a pracuje při maximální okolní teplotě 45 °C.

• Systematická integrita bezpečnosti
  • Moduly MTLx54x mají systematickou míru integrity bezpečnosti SC 2. Ta byla stanovena pomocí shody Route 1S, jak je popsáno v normě IEC 61508-2: 2010, oddíl 7.4.2.2 c.
• SIL schopnosti
  • Vzhledem k integritě hardwarové bezpečnosti i systematickým možnostem to umožňuje použití modulů v bezpečnostních funkcích až do úrovně SIL 2 v simplexní architektuře (HFT=0), za předpokladu, že v dané aplikaci platí SFF ≥60 %.
  • Posouzení integrity bezpečnosti hardwaru bylo provedeno v souladu s požadavky Route 1H, jak je popsáno v normě IEC 61508-2:2010, oddíl 7.4.4. (Viz příkladampníže.)
• Poznámka:
  • Nezávisle na architektuře hardwaru a systematických úvahách o schopnostech je třeba pro danou aplikaci vypočítat pravděpodobnost selhání hardwaru pro celou bezpečnostní funkci, aby se zajistilo splnění požadované hodnoty PFH (pro bezpečnostní funkci s vysokým nebo trvalým požadavkem) nebo PFDAVG (pro bezpečnostní funkci s nízkým požadavkem) pro úroveň zabezpečení (SIL).

Examppoužití v bezpečnostní funkci

• V tomto examptj. předpokládá se, že kontext aplikace je:
  • Bezpečnostní funkcí je opakovat proud v rozmezí ±2 %
  • Logický řešič diagnostikuje proudy nad 21 mA a pod 3.6 mA jako chyby a provede příslušná opatření.

Výše uvedené režimy selhání lze pak definovat jako:

Míra poruchovosti MTL4541A a MTL5541A pro tyto kategorie je tedy (FIT):

V tomto examptj. podíl bezpečné poruchy (SFF) je 84.4 %.

se nepoužívá při výpočtu SFF. Definování poruchového režimu „výstupní proud je v rozmezí ±2 %“ jako
představuje konzervativní přístup k výpočtu SFF. Lze zvážit i interpretaci tohoto režimu selhání jako su (bezpečný, nezjištěný), což vede k hodnotě SFF 87.7 %.
V souladu s tím jsou SFF všech typů modulů popsaných v této příručce, pokud jsou použity ve stejné aplikaci, následující:

EMC

• Moduly MTL4500 a MTL5500 jsou navrženy pro provoz v běžném průmyslovém elektromagnetickém prostředí, ale v souladu s osvědčenými postupy by měly být moduly namontovány tak, aby nebyly vystaveny nepřiměřenému vedení nebo vyzařování. Příslušné normy a úrovně naleznete v dodatku A.

Environmentální

• Moduly MTL4500 a MTL5500 pracují v teplotním rozsahu od -20 °C do +60 °C a při relativní vlhkosti až 95 % bez kondenzace.
• Moduly jsou určeny k montáži v běžném průmyslovém prostředí bez nadměrných vibrací, jak je specifikováno pro produktové řady MTL4500 a MTL5500. Příslušné normy a úrovně naleznete v dodatku A.
• Trvalý spolehlivý provoz bude zajištěn, pokud bude vystavení teplotě a vibracím v rámci hodnot uvedených ve specifikaci.

Instalace

Při instalaci modulů MTL4500 nebo MTL5500 je třeba zvážit dva konkrétní bezpečnostní aspekty:

• Funkční bezpečnost
• Vlastní bezpečnost

Je nutné se řídit příslušnými částmi návodu k obsluze pro řadu MTL4500 (INM4500) nebo MTL5500 (INM5500), které obsahují základní pokyny pro instalaci rozhraní pro splnění požadavků na jiskrovou bezpečnost. V mnoha zemích existují specifické kodexy postupů spolu s průmyslovými směrnicemi, které je nutné dodržovat.
Za předpokladu dodržení těchto instalačních požadavků neexistují žádné další faktory, které by splňovaly potřeby použití produktů pro účely funkční bezpečnosti.
Aby se zabránilo účinkům prachu a vody, měly by být moduly namontovány v krytu s krytím alespoň IP54, nebo by místo montáže mělo poskytovat ekvivalentní ochranu, například uvnitř rozvaděče.
V aplikacích s řadou MTL4500, kde je prostředí s vysokou vlhkostí, by měly být montážní desky opatřeny konformním povrchem.

Údržba

• Aby bylo možné dodržovat pokyny pro provoz a údržbu jiskrově bezpečných zařízení v nebezpečném prostředí, jsou podle různých předpisů prováděny pravidelné každoroční audity instalace.
• Kromě toho by se v intervalech stanovených posouzením bezpečnostních případů mělo provádět ověřování provozu smyčky, aby splňoval požadavky na funkční bezpečnost.
• Zkoušky spolehlivosti musí být provedeny podle požadavků aplikace, ale doporučuje se je provádět alespoň jednou za tři roky.
• Postup ověřovacího testování modulů MTLx541A/AS a MTLx544A/AS naleznete v Dodatku B.

Upozorňujeme, že v postupu provozní údržby E/E/PE mohou být stanoveny také specifické požadavky pro celou instalaci.

Pokud se během uvedení do provozu nebo během běžné životnosti produktu zjistí vada modulu MTLx541A/AS a MTLx544A/AS, je třeba takové závady nahlásit místní pobočce MTL.
V případě potřeby bude vypracována zpráva o incidentu se zákazníkem (CIR). fileSpolečnost Eaton vydá záruční list, aby bylo možné jednotku vrátit do továrny k analýze. Pokud je jednotka v záruční době, bude zaslána náhradní jednotka.
Je třeba zvážit životnost zařízení tohoto typu, která se pohybuje kolem deseti let.
Provozování modulů MTLx541A/AS a MTLx544A/AS po delší dobu, než je tato doba, by mohlo zneplatnit analýzu funkční bezpečnosti, což znamená, že celková bezpečnostní funkce již nesplňuje cílovou úroveň SIL.
Pokud je zjištěna vysoká míra poruchovosti modulů MTL, což naznačuje, že vstoupily do „fáze konce životnosti“ své životnosti, měly by být neprodleně vyměněny.

Dodatky

Dodatek A: Souhrn platných norem

• Tato příloha uvádí všechny normy, na které se odkazuje v předchozích částech tohoto dokumentu:

Dodatek BPostup zkušebního testu, moduly MTLx541A/AS, MTLx544A/AS

• Potvrzení testováním, že bezpečnostní funkce bude fungovat tak, jak je navrženo, je nezbytnou pravidelnou činností k zajištění zachování pravděpodobnosti poruchy na vyžádání (PFDavg).
• V některých aplikacích může uživatel preferovat provedení ověřovací zkoušky celkové bezpečnostní instrumentační funkce bez demontáže nebo odpojení jednotlivých komponent instrumentace, aby se zabránilo narušení integrity instalace.
• Pokud je však považováno za žádoucí provést ověřovací testy modulů MTL jednotlivě, lze použít následující postup. Poté je nutné provést ověřovací testy ostatních komponent smyčky.
  v souladu s pokyny jejich výrobců, aby byla zachována integrita celkové bezpečnostní funkce. Mohou být navrženy a použity alternativní ověřovací testy za předpokladu, že poskytují podobnou úroveň pokrytí testy, která je vhodná pro bezpečnostní funkci.
• Zde popsané testy – viz obrázek 7.1 – porovnávají výstupní proud izolátoru MTL se vstupním proudem (A1) v požadovaném provozním rozsahu a měří „chybový proud“, tj. rozdíl mezi těmito dvěma hodnotami – jak je uvedeno na obrázku A2. Testy by měly být provedeny pro každý kanál dle potřeby.
• Ampérmetr A2 musí být schopen měřit proudy obou polarit. Pokud se nejedná o přístroj s automatickým přepínáním rozsahu, nastavte jej před zapnutím na vysoký rozsah a poté upravte citlivost pro dosažení požadované hodnoty.

Postup důkazního testu

Testovací sekvence:

1. Systém – Test normálního provozu
2. Test funkční bezpečnosti vstupní/výstupní charakteristiky
3. Systém – Test normálního provozu

Systém – Test normálního provozu

• Ujistěte se, že testovaný modul v cílovém systému funguje normálně, bez chyb a v napájeném režimu. Pokud se modul nachází v vadné nebo odpojené smyčce, před testováním obnovte normální bezporuchový a napájený provoz.

Zkouška funkční bezpečnosti vstupní/výstupní charakteristiky

• Při manipulaci se zařízením během testování zařízení dodržujte běžná antistatická opatření.
• Odpojte jednotku od cílového systému a připojte ji, jak je znázorněno na obrázku 7.2.
• Tento obrázek znázorňuje uspořádání jednokanálových modulů MTLx541A/AS; ekvivalentní zapojení pro dvoukanálové moduly MTLx544A/AS naleznete v příslušných datových listech produktů.
• Upozorňujeme, že je přijatelné ponechat jednotku v cílovém systému, ale pouze po zajištění, že všechny vstupní a výstupní svorky pro nebezpečné prostředí byly odpojeny od systému a jsou k dispozici pro testování. Alternativně lze pro moduly řady MTL4500 montované na zadní desku použít samostatnou zadní desku pro přístup k napájecím a výstupním připojením.
• Upozorňujeme, že kombinaci 24V napájení a proměnného rezistoru RV1 v připojení do nebezpečného prostředí lze zajistit vhodným průmyslovým simulátorem proudu, který bude pravděpodobně snáze dostupný.
• Rezistor 250R také nemusí být přesného typu; postačí jakákoli hodnota v rozsahu 200-300R, například standardní hodnota 240R.
• Pokud je pro testování variant modulů MTLx541AS nebo MTLx544AS použit druhý zdroj napájení, mějte na paměti, že oba zdroje napájení musí být plovoucí a nesmí sdílet společné 0V připojení.
• Během testování by mělo být mezi svorky 13 a 14 připojeno jmenovité systémové napájení 24 V v rozsahu 20.0 až 35.0 V (+pól ke svorce 14).

Měření
Proveďte následující měření. Doporučuje se zaznamenat výsledky do tabulky, jako je ta na další straně.

1. Nastavením rezistoru RV1 se mění proud smyčky (měřený ampérmetrem A1) v rozsahu 4 až 20 mA. (Testy 1–5 v tabulce)
2. Naměřená proudová nerovnováha (měřeno ampérmetrem A2) v tomto rozsahu by neměla překročit ±50 μA.
3. Nastavením RV1 změňte proud (A1) na 3.5 mA a poté na 21.5 mA (testy 6 a 7 v tabulce).
4. Naměřená proudová nerovnováha (A2) při těchto proudech by neměla překročit ±200 μA.
5. Zaznamenejte objem dodávkytage vs.

V případě potřeby opakujte tato měření pro kanál 2.

Systém – Test normálního provozu

1. Odpojte testovací nastavení od jednotky a znovu připojte původní konfiguraci systému. Ujistěte se, že testovaná jednotka funguje v cílovém systému normálně jako předtím, bez chyb a v režimu pod napětím.

• Datum: ______/_____/__________
• Typ modulu: _________________
• Napájecí objemtage Vs: ______________V dc
• Sériové číslo: _______________________________

Kanál 1

Kanál 2

Další informace

Pokud potřebujete další pomoc, kontaktujte prosím autorizovaného distributora MTL, prodejní kancelář nebo oddělení zákaznických služeb.

AUSTRÁLIE

• Eaton Electrical (Australia) Pty Ltd, 10 Kent Road, Mascot, Nový Jižní Wales, 2020, Austrálie
• Tel: +61 1300 308 374 Fax: +61 1300 308 463
• E-mail: mtlsalesanz@eaton.com

INDIE

• MTL India, č. 36, Nehru Street, u staré Mahabalipuram Road, Sholinganallur, Čennaí – 600 119, Indie
• Tel: +91 (0) 44 24501660 /24501857
• Fax: +91 (0) 44 24501463
• E-mail: mtlindiasales@eaton.com

AMERIKY

• Cooper Crouse-Hinds MTL Inc. 3413 N. Sam Houston Parkway W. Suite 200, Houston TX 77086, USA
• Tel: +1 281-571-8065 Fax: +1 281-571-8069
• E-mail: mtl-us-info@eaton.com

NORSKO

• Norex AS Fekjan 7c, Postboks 147, N-1378 Nesbru, Norsko
• Tel: +47 66 77 43 Fax: +80 47 66 84 55
• E-mail: info@norex.č

Eaton Electric Limited, Great Marlings, Butterfield, Luton, Beds, LU2 8DL, Spojené království.

• Tel: + 44 (0)1582 723633
• Fax: + 44 (0) 1582 422283
• E-mail: mtlenquiry@eaton.com
• www.eaton.com
• 2024 Eaton
• Všechna práva vyhrazena
• Číslo publikace SM4541A/AS, 5541A/AS, 4544A/AS

EVROPA (EMEA):

• +44 (0)1582 723633
• mtlenquiry@eaton.com

AMERIKA:

• +1 800 835 7075
• mtl-us-info@eaton.com

ASIE-PACIFIK:

• +65 6 645 9888
• sales.mtlsing@eaton.com
• Uvedené údaje slouží pouze jako popis produktu a neměly by být považovány za zákonnou záruku vlastností nebo záruku. V zájmu dalšího technického vývoje si vyhrazujeme právo na konstrukční změny.

Spojte se s Eaton, MTL:

Často kladené otázky

Otázka: Jsou na modulech nějaké konfigurační přepínače?

A: Ne, moduly neobsahují žádné konfigurační přepínače ani ovládací prvky. Jsou navrženy pro snadné použití bez ručního nastavování.

Otázka: Jaký je účel verzí AS modulů?

A: Verze AS fungují jako odběr proudu pro připojení v bezpečné oblasti, spíše než aby proud přiváděly do zátěže, což poskytuje flexibilitu při instalaci.

Dokumenty / zdroje

Analogový vstupní modul EATON řady MTL454 [pdfNávod k obsluze MTL4541A, MTL4541AS, MTL5541A, MTL5541AS, MTL4544A, MTL4544AS, MTL5544A, MTL5544AS, Analogový vstupní modul řady MTL454, Řada MTL454, Analogový vstupní modul, Vstupní modul, Modul

Reference

• Uživatelská příručka