ЖУРНАЛ «СТА» №2/2008

поступает информация о неисправности. Тип неисправности выдаётся на пульт оператора системы автоматизации и зано сится в журнал ошибок. В ряде случаев достаточно иметь упрощённую схему диаг ностики. Например, если на рис. 6 а убрать резисторы R 2 и R 3 (рис. 6 б ), то при замкнутом датчике получим напряжение на входе модуля, равное при разомкнутом состоя нии датчика, при обрыве линии и при к.з. на землю – одно и то же напряжение, равное нулю; при к.з. на шину питания – E пит . Таким образом, вместо пяти состояний на входе получа ем только три. Предположим, что датчик используется в системе охраны и его нормальным состоянием является разомкнутое. Тогда об рыв линии связи и к.з. на землю останутся незамеченными, поскольку их невозможно отличить от нормального состоя ния датчика. Предположим теперь, что нормальным состоя нием датчика является замкнутое, как показано на рис. 6 б . Тогда при любом из перечисленных отказов линии связи сиг нализация сработает, то есть отказа, приводящего к несраба тыванию функции безопасности, произойти не может. По этому такая упрощённая схема контроля может быть исполь зована в системах безопасности только с датчиками, у кото рых нормальным состоянием считается замкнутое. При выборе упрощённых схем диагностики следует учиты вать, что в правильно спроектированной системе безопасно сти срабатывание датчика не должно быть блокировано не исправностями линии связи, а если такая блокировка воз можна, то она должна быть обнаружена системой контроля. Для обнаружения неисправностей модуля ввода может ис пользоваться автоматическое тестирование во время крат ковременного отключения источников сигнала и нагрузок путём подачи на вход тестовых комбинаций логических уровней (см. раздел «Общие принципы резервирования»). Резервирование модулей вывода Резервирование модулей вывода принципиально отлича ется от резервирования модулей ввода тем, что устройства вывода в большинстве случаев являются источниками энер гии, в то время как устройства ввода являются приёмниками информации (сигналов). Поэтому если для переключения на резерв в модулях ввода достаточно программно перенапра вить поток принимаемой информации, то в модулях вывода необходимо переключить поток энергии, что невозможно сделать только программными средствами. Резервирование аналоговых модулей вывода Резервированный вывод аналоговых сигналов реализует ся наиболее сложно и в промышленной автоматике исполь зуется редко. Проблема состоит в том, что для переключе 4 пит 4 1 ; R E R R + ния на резерв меха нические реле ис пользовать нежела тельно по причине их низкой надёжно сти, а другие спосо бы (включая метод голосования) поро ждают сложные схе мы, которые также понижают надёж ность системы. По этому модули аналогового вывода чаще всего просто отсут ствуют в промышленных резервируемых системах. Для резервирования линий связи при выводе и передаче аналоговых сигналов в нагрузку используют преимуществен но стандарт 4 20 мА, поскольку он позволяет обнаружить к.з. и обрыв линии. Непосредственно у самой нагрузки ( R н ) уста навливают диоды, которые предотвращают шунтирование нагрузки при к.з. на землю в соседнем канале (рис. 8 а ). До наступления отказа каждый источник выдаёт ток, рав ный половине тока нагрузки ( I н /2). При к.з. или обрыве ли нии связи ток через диод в этом канале становится равным нулю и срабатывает алгоритм резервирования, который уста навливает в исправном канале ток, равный I н . Использова ние половины тока ( I н /2) для каждого канала уменьшает ам плитуду паразитных выбросов во время переходного процес са после отказа. Описанная схема не пригодна для резервирования самих модулей вывода, поскольку в результате отказа источника на его выходе может установиться ток, не равный нулю. Контроль целостности линии связи и диагностика отка за в модулях вывода тока 4 20 мА выполняется, как показа но на рис. 8 б . Выходной каскад модуля не только выводит ток но и измеряет напряжения V 0 = R 0 i н и V 1 , которые с помощью АЦП преобразуются в цифровую форму и передаются в процессор модуля вывода. При правильном функционировании цепи, включающей нагрузку R н , должно выполняться равенство V 0 = V in . Если оно не выполняется, то при V 0 = 0 имеет место к.з. на землю или обрыв, при V 0 = V 1 — к.з. между линиями или в нагрузке, при V 1 = E пит – к.з. верх ней (по схеме) линии на шину питания, а при V 0 = E пит – к.з. нижней линии. При V 0 > V in сопротивление нагрузки превы шает допустимое значение, и операционный усилитель нахо дится в состоянии насыщения. Резервирование модулей дискретного вывода и нагрузки Резервирование модулей дискретного вывода, кабелей и нагрузки обычно выполняется методом голосования. Для этого дискретные выходы соединяются параллельно через н 0 , in V i R = 97 СТА 2/2008 www.cta.ru В ЗАПИСНУЮ КНИЖК У ИНЖЕ Н Е РА E пит R 1 R 4 Модуль дискретного ввода R 2 E пит к.з. на питание к.з. на землю обрыв R 3 V а Рис. 6. Схема обнаружения обрыва и к.з. в цепи датчика с пятью различимыми состояниями ( а ) и с тремя состояниями ( б ) E пит R 1 R 4 Модуль дискретного ввода E пит к.з. на питание к.з. на землю обрыв V б R 1 R 4 Модуль дискретного ввода R 2 E пит к.з. на питание к.з. на землю обрыв R 3 V Рис. 7. Схема обнаружения обрыва и к.з. в цепи датчика