seguridad XPSMF3AIO8401 Manual del hardware
07/2007
Información de seguridad . . . 5
Acerca de este libro . . . 7
Capítulo 1 Descripción general: XPSMF3AIO8401 . . . 9
Presentación . . . 9
Introducción. . . 10
Representación . . . 11
Dimensiones . . . 12
Instalación . . . 14
Capítulo 2 Uso y funcionamiento . . . 25
Presentación . . . 25
Puesta en servicio inicial . . . 26
Aplicación . . . 27
Función . . . 28
Prueba de comprobación fuera de línea . . . 44
Capítulo 3 Descripción del aparato . . . 45
Presentación . . . 45
Elementos de la carcasa . . . 46
Botón de reinicialización . . . 49
Comunicaciones . . . 50
LED . . . 54
Cableado . . . 57
Direcciones IP e ID del sistema . . . 59
SafeEthernet . . . 60
Condiciones de funcionamiento . . . 66
Características técnicas . . . 69
Apéndices . . . 75
Presentación . . . 75
Apéndice A Diagramas de conexión, ejemplos de aplicación y códigos de error. . . 77
Presentación . . . 77
Códigos de error . . . 78
Ejemplos de cableado . . . 82
Configuración de interfaces Ethernet. . . 88
Glosario . . . 91
Índice . . . 95
§
Información importante
AVISO Lea atentamente estas instrucciones y observe el equipo para familiarizarse con el dispositivo antes de instalarlo, utilizarlo o realizar su mantenimiento. Los mensajes especiales que se ofrecen a continuación pueden aparecer a lo largo de la documentación o en el equipo para advertir de peligros potenciales o para ofrecer información que aclare o simplifique los distintos procedimientos.
La inclusión de este icono en una etiqueta de peligro o advertencia indica un riesgo de descarga eléctrica, que puede provocar lesiones si
no se siguen las instrucciones.
Éste es el icono de alerta de seguridad. Se utiliza para advertir de posibles riesgos de lesiones. Observe todos los mensajes que siguen a este icono para evitar posibles lesiones o incluso la muerte.
PELIGRO indica una situación inminente de peligro que, si no se evita, provocará lesiones graves o incluso la muerte.
PELIGRO
ADVERTENCIA indica una posible situación de peligro que, si no se evita, puede provocar daños en el equipo, lesiones graves o incluso la muerte.
ADVERTENCIA
Información de seguridad
TENGA EN CUENTA
Sólo el personal de servicio cualificado podrá instalar, utilizar, reparar y mantener el equipo eléctrico. Schneider Electric no asume las responsabilidades que pudieran surgir como consecuencia de la utilización de este material.
© 2007 Schneider Electric. Todos los derechos reservados.
Presentación
Objeto En este manual se describe el módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401.
En este manual se tratan los siguientes aspectos del XPSMF3AIO8401:
z Dimensiones e instalación
z Uso y funcionamiento
z Descripción del aparato
z Ejemplos de aplicaciones
Campo de aplicación
El módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401 ha sido probado y certificado por TÜV en cuanto a seguridad funcional según CE y las normas mencionadas a continuación:
z TÜV Anlagentechnik GmbH Automation, software, and information technology Am Grauen Stein 51105 Colonia
z Certificado e informe de pruebas n.º 968/EZ 128.04/03 Dispositivos de automati- zación relacionados con la seguridad
HIMatrix F3AIO8401
z Normas internacionales:
z IEC 61508, partes 1-7: 2000, hasta SIL 3
z EN 54-2: 1997
z EN 298: 1994
z EN 954-1: 1996, hasta la categoría 4
z EN 61000-6-2: 2000, EN 50082-2: 1996, EN 50081-2: 1993
z EN 61131-2: 1994 y A11: 1996, A12: 2000
z NFPA 72: 1999
Acerca de este libro
El software de programación correspondiente es XPSMFWIN. El software puede ejecutarse en Microsoft Windows 2000/XP. El software ayuda al usuario a crear programas relacionados con la seguridad y a operar el sistema electrónico programable (PES).
Advertencia Schneider Electric no asume ninguna responsabilidad por los errores que puedan aparecer en este documento. Si tiene sugerencias de mejoras o modificaciones en esta publicación o bien detecta errores en la misma, le agradeceríamos que nos lo notificara.
No se puede reproducir ninguna parte de este documento de ninguna forma ni por cualquier medio, sea electrónico o mecánico, incluida la fotocopia, sin el permiso explícito por escrito de Schneider Electric.
Al instalar y utilizar este producto se deben cumplir todas las normativas de seguridad locales, regionales o estatales pertinentes. Por motivos de seguridad y a fin de garantizar la conformidad con los datos del sistema documentados, únicamente el fabricante puede efectuar reparaciones en los componentes.
En caso de no utilizar software de Schneider Electric o software aprobado por Schneider Electric con nuestros productos de hardware, se pueden producir lesiones o daños personales o resultados de funcionamiento incorrectos.
En caso de no cumplir esta advertencia de seguridad relativa al producto se pueden producir lesiones o daños en el equipo.
Comentarios del usuario
Envíe sus comentarios a la dirección electrónica [email protected] Nota: La declaración de conformidad se suministra dentro del embalaje del hardware. Todos los dispositivos poseen el marcado CE.
1
XPSMF3AIO8401
Presentación
Descripción general
Este capítulo contiene una descripción general del módulo de E/S remota XPSMF3AIO8401.
Contenido: Este capítulo contiene los siguiente apartados:
Apartado Página
Introducción 10
Representación 11
Dimensiones 12
Instalación 14
Descripción general
Introducción
Dispositivo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401
El XPSMF3AIO8401 es un dispositivo de entrada/salida remota de seguridad que funciona con la gama de PLC de seguridad XPSMF y no contiene ningún programa de usuario. Se utiliza para ampliar un PLC de seguridad y está diseñado para la vigilancia de funciones de seguridad hasta la categoría 4 de acuerdo con la norma EN 954-1 y SIL 3 de acuerdo con la norma IEC 61508. El XPSMF3AIO8401 es un módulo de E/S remota de seguridad compacto en una carcasa metálica con 8 entradas analógicas y 4 salidas analógicas.
El módulo de E/S remota de seguridad es un producto muy visible, gracias a su carcasa de color rojo. El grado de protección IP general del producto es IP 20. El XPSMF3AIO8401 es un producto de gran versatilidad que se puede utilizar en todas las zonas de una fábrica. Para zonas con condiciones duras, explosivas o peligrosas en general, se dispone de envolventes como protección adicional para optimizar las prestaciones del producto, prolongar su vida útil y mejorar la seguridad en cualquier entorno de fabricación. El XPSMF3AIO8401 es un módulo de E/S remota de seguridad muy potente y muy fácil de programar e instalar.
Representación
Vista frontal En la siguiente imagen se muestra la vista frontal del módulo de E/S remota XPSMF3AIO8401.
24V DC RUN ERROR PROG FORCE FAULT OSL BL
1 10/100BaseT10/100BaseT2
HIMA
L-L-L+L+
25 26 27 28 29 30 19 20 21 22 23 24
13 14 15 16 17 18 7 8 9 10 11 12 S1 I1 S2 I2
1 2 3 4 5 6
HIM atrix F3 AIO
by HIMA
31 32
AI 8/4 01
S3 I3 S4 I4 AI
S5 I5 S6 I6 AI
S7 I7 S8 I8 AI
O1 O2 O3 O4
AO -
+ -
+ +- +- +- + - +- + - + -+ -+ -+ -
L- L- L+ L+
6 5 4 3 2
1 789101112 131415161718 192021222324 2526272829303132
Descripción general
Dimensiones
Descripción general
La sección siguiente contiene información sobre las dimensiones del módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401, así como vistas frontal y lateral.
Vista frontal acotada
La siguiente imagen muestra las dimensiones de la vista frontal del módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401.
24V DC RUN ERROR PROG FORCE FAULT OSL BL
1 10/100BaseT10/100BaseT2
HIMA
L-L-L+L+
25 26 27 28 29 30 19 20 21 22 23 24
13 14 15 16 17 18 7 8 9 10 11 12 S1 I1 S2 I2
1 2 3 4 5 6
HIM atrix F3 AIO
by HIMA
31 32 AI
8/4 01
S3 I3 S4 I4 AI
S5 I5 S6 I6 AI
S7 I7 S8 I8 AI
O1 O2 O3 O4
AO -
+ -
+ +- +- +- +- +- +- +- +-+- +-
L- L- L+ L+
6 5 4 3 2
1 789101112 131415161718 192021222324 2526272829303132
mm inch
202
205 7.95
8.07
Vista lateral acotada
La siguiente imagen muestra las dimensiones de la vista lateral del módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401.
28,5
62
83
37 109 113
3
3
mm inch
1.12
2.44
3.27
0.12
0.12
1.46 4.29 4.45
Descripción general
Instalación
Introducción El módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401 puede instalarse sobre bases de montaje y dentro de cajas cerradas, como en estaciones de control, armarios de cableado y bastidores de control. El XPSMF3AIO8401 se ha desarrollado en conformidad con toda la normativa CEM, climática y medioambiental aplicable.
Procedimiento Para montar el dispositivo de E/S remota, deberá llevar a cabo los siguientes pasos:
Paso Acción
1 Abra la grapa de apertura rápida tirando hacia abajo.
2 Coloque el dispositivo de E/S remota en el riel DIN.
3 Suelte la grapa.
Montaje del módulo de E/S remota
Monte el módulo de E/S remota horizontalmente (de manera que el logo del F3AIO situado en el panel frontal quede de cara al usuario) para que haya suficiente ventilación. Le aconsejamos que no monte el módulo de E/S remota en posición vertical porque en ese caso deberían tomarse medidas adicionales para sujetar el dispositivo.
La distancia mínima a los dispositivos vecinos de otros fabricantes debe ser la siguiente:
z Espacio vertical de 100 mm (3.93 in.) como mínimo.
z Espacio horizontal de 20 mm (0.78 in.) como mínimo.
Separaciones mínimas para el módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401 (dispositivos compactos):
HIMA
HIMatrix
F30by HIMA
HIMA
HIMatrix
F3by HIMA
mm inch
20 0.79
100 3.94
HIMA
HIMatrix
F31by HIMA
HIMA
HIMatrix
F3by HIMA
Descripción general
Nota: La instalación debe realizarse de forma que:
z El dispositivo no esté sometido a las emisiones de calor de dispositivos vecinos.
z El XPSMF3AIO8401 no se vea afectado por equipos que puedan emitir altas interferencias electromagnéticas.
Debe comprobarse la emisión de calor y la compatibilidad electromagnética (CEM) de los dispositivos de otros fabricantes a fin de asegurar que el funcionamiento del dispositivo de E/S remota no se vea afectado por dispositivos externos.
También debe tenerse en cuenta todo el espacio requerido por el cableado para asegurar una suficiente ventilación. Pueden tomarse medidas adicionales, como la instalación de ventiladores de extracción de calor, si la carcasa del producto se calienta.
Circulación de aire
No se deben tapar las ranuras de ventilación de la carcasa. Al instalar el
XPSMF3AIO8401, asegúrese de que la altura de las canaletas de cable no supere los 40 mm (1.57 in.). Si la canaleta de cable tiene una altura superior a 40 mm (1.57 in.), deberán ponerse espaciadores detrás del riel DIN. En la ilustración siguiente se muestra un ejemplo de utilización de espaciadores.
Utilización de canaletas de cable con dispositivos compactos montados horizontalmente en rieles:
mm in.
100 3.94
Dispositivo compacto
Canaleta de cable
100 3.94
Espaciador 1.57
40
1.57 40 H
1 2
Descripción general
Instalación con espaciadores:
La longitud del espaciador requerido se calcula de la manera siguiente:
L = H - 40 mm (1.57 in.) L = longitud del espaciador H = altura de la canaleta de cable
Si hay más de dos dispositivos instalados uno sobre el otro, deberán tomarse medidas de ventilación adicionales con el fin de asegurar una distribución uniforme de la temperatura, incluso si existe una distancia vertical mínima de 100 mm (3.94 in.). La ilustración siguiente muestra las separaciones mínimas si los rieles DIN no están instalados sobre espaciadores.
Nº Descripción
1 La altura de las canaletas de cable es inferior a 40 mm (1.57 in.).
2 La altura de las canaletas de cable es superior a 40 mm (1.57 in.).
En las imágenes siguientes se muestra la separación mínima entre dispositivos de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401:
mm inch
80 3.15
80 3.15 HIMA
HIM atri x F3
by HIMA HIMA
HIM atrix F31
by HIMA
1.57 40
1 2
Descripción general
Separación mínima entre los dispositivos de E/S remota y los PLC de seguridad:
En superficies de montaje al descubierto, observe la separación mínima y asegúrese de que no haya obstáculos a la circulación del aire para ayudar a mantener la temperatura óptima de funcionamiento.
Calor Cuando se integran más componentes electrónicos en piezas más pequeñas, se tienen grandes disipaciones de calor en un área superficial pequeña. La cantidad de calor producida depende de la carga externa del dispositivo. En función del diseño del dispositivo, la instalación, la ubicación proyectada, la circulación del aire y las condiciones ambientales influyen significativamente en la temperatura de funcionamiento del producto.
Es importante que la instalación del dispositivo respete las condiciones ambientales aprobadas. Una reducción de la temperatura de funcionamiento alarga la vida útil del dispositivo y la fiabilidad de los componentes instalados.
Si el XPSMF3AIO8401 necesita una envolvente adicional para aumentar el grado de protección IP, la caja de la envolvente debe estar diseñada de forma que el calor generado dentro pueda disiparse por la superficie de la envolvente. El tipo de envolvente y el lugar de instalación seleccionados deben permitir que se disipe fácilmente el calor. Si es posible, utilice un ventilador para asegurar la buena circulación del aire.
Nº Descripción
1 Instalación con espaciadores: la altura de las canaletas de cable es superior a 40 mm (1.57 in.); aumenta la separación vertical.
2 El dispositivo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401 está montado verticalmente (no recomendado).
Nota: Se requieren medios adicionales para asegurar que el dispositivo de E/S remota no se deslice hacia abajo mientras está funcionando, puesto que cualquier movimiento puede someter el cableado a esfuerzos mecánicos.
Nota: Puede utilizarse una envolvente adicional para aumentar el grado de protección IP del dispositivo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401.
El área superficial de la envolvente, A, se calcula, en función del tipo de montaje o instalación, de la forma descrita a continuación:
La tabla siguiente se emplea para calcular el tamaño recomendado de la envolvente para montar el XPSMF3AIO8401:
Instalación de la caja Cálculo de A [m2] (1 m2=10.76 ft2) Caja única, sin nada alrededor A = 1,8 x H x (W + D) + 1,4 x W x D
Caja única, montaje mural A = 1,4 x W x (H + D) + 1,8 x H x D
Caja final, montaje exento A = 1,4 x D x (W + H) + 1,8 x W x H
Caja final, montaje mural A = 1,4 x H x (W + D) + 1,4 x W x D
Caja central, montaje exento A = 1,8 x W x H + 1,4 x W x D + H x D
Caja central, montaje mural A = 1,4 x W x (H + D) + H x D
Caja central, montaje mural, superficie superior cubierta
A = 1,4 x W x H + 0,7 x W x D + H x D
A Área superficial de la envolvente W Ancho
H Altura D Profundidad
Descripción general
Convección interna
El calor se disipa hacia fuera a través de las paredes de la carcasa gracias a la convección interna. Esto es posible si la temperatura ambiente es más baja que la temperatura en el interior de la carcasa.
En la tabla siguiente se describen las variables empleadas para calcular la convección interna:
* (1 m2=10.76 ft2)
El máximo incremento de temperatura para todos los dispositivos electrónicos en el interior de la carcasa se calcula de la siguiente forma:
La potencia disipada Pv puede calcularse a partir de los valores de consumo eléctrico del controlador y de sus entradas y salidas.
Variable Descripción
Pv [W] Potencia térmica (disipación de calor) de los componentes electrónicos A [m2]* Área superficial efectiva de la carcasa
k [W/m2 K]* Coeficiente de transferencia de calor de la carcasa (p. ej., chapa de acero: aproximadamente 5,5 W/m2 K)*
ΔT
( )máx Pv
k•A ---
=
Estado de temperatura/
temperatura de funcionamiento
Los módulos de E/S remota están pensados para funcionar a una temperatura máxima de 60 oC (140 oF). Los estados de temperatura en PLC y módulos únicos son evaluados por el módulo de CPU o, en sistemas compactos, por la CPU del dispositivo de E/S remota. El estado de temperatura en un módulo o PLC concreto se mide con un sensor. El sensor controla de forma continua y automática el estado de temperatura del dispositivo de E/S remota.
En la tabla siguiente se muestran los rangos de temperatura medida que corresponden a cada estado de temperatura:
El estado de temperatura Temperatura alta indica lo siguiente:
Temperatura de funcionamiento = Temperatura máx. (delta T)máx + Temperatura ambiente >= 60 oC (140 oF).
En este caso, mejore la convección interna aumentando el espacio libre entre los dispositivos de E/S remota o añadiendo rejillas para el paso del aire.
El estado de temperatura Temperatura muy alta indica lo siguiente:
Temperatura de funcionamiento = Temperatura máx. (delta T)máx + Temperatura ambiente >= 70 oC (158 oF).
En este caso, mejore la convección interna integrando elementos activos de refrigeración (ventiladores, enfriadores, etc.) adicionales o aumentando el espacio libre alrededor de los dispositivos de E/S remota.
Si el sensor indica un aumento de temperatura por encima del umbral crítico, el estado de temperatura cambia. Los estados de temperatura pueden evaluarse
Rango de temperatura Estado de temperatura
< 60 oC (140 oF) Normal
De 60 oC (140 oF) a 70 oC (158 oF) Temperatura alta
> 70 oC (158 oF) Temperatura muy alta Vuelta a 64 oC (147.2 oF) Temperatura alta Vuelta a < 54 oC (129.2 oF) Normal
Nota: La diferencia en los rangos de aumento y descenso de la temperatura se debe a la histéresis del sensor, que es de 6 oC (10.8 oF).
Descripción general
2
Presentación
Descripción general
Este capítulo describe la aplicación y la función del módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401.
Contenido: Este capítulo contiene los siguiente apartados:
Apartado Página
Puesta en servicio inicial 26
Aplicación 27
Función 28
Prueba de comprobación fuera de línea 44
Uso y funcionamiento
Puesta en servicio inicial
Descripción general
La sección siguiente contiene información sobre la puesta en servicio inicial del módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401.
Primer encendido
En la tabla siguiente se describe el comportamiento del módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401 la primera vez que se pone en marcha:
Etapa Descripción
1 El LED de alimentación (verde) se ilumina durante 0,5 s.
2 Todos los LED se iluminan durante 5 s.
3 El LED de 24 V CC se ilumina.
El LED PROG (naranja) está parpadeando.
RIESGO DE DESCARGA ELÉCTRICA, EXPLOSIÓN O DESTELLO DE ARCO VOLTAICO
Desconecte toda la corriente antes de realizar mantenimiento en los equipos.
Si no se siguen estas instrucciones provocará lesiones graves o incluso la muerte.
PELIGRO
Aplicación
Descripción general
El dispositivo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401 está certificado según las normas siguientes:
z SIL 3, de acuerdo con la norma IEC 61508
z Categoría 4 de acuerdo con la norma EN 954-1
z IEC 61131-2
z prEN 501156
z DIN V 19250 hasta RC 6
z NFPA 8501, NFPA 8502
La extensa gama de hardware y la transmisión de datos segura permiten que se optimice el sistema para adaptarse a las estructuras de instalación previstas o existentes.
Las comunicaciones relacionadas con la seguridad del dispositivo de E/S remota tienen lugar en Ethernet mediante el protocolo SafeEthernet, que se basa en la tecnología Ethernet estándar y está certificado por TÜV/BG. El medio Ethernet permite transmitir datos seguros relacionados con la seguridad a velocidades de hasta 100 Mbit/s (half-duplex) o 10 Mbit/s (full-duplex) y permite el uso de la gama completa de funciones de Ethernet para aplicaciones en red.
La combinación de un PLC de seguridad de alta velocidad y de un protocolo de bus de seguridad de alta velocidad (SafeEthernet) ofrece nuevos niveles de flexibilidad para las soluciones del proceso de automatización.
Los límites actuales de los sistemas de automatización relacionados con la seguridad están desapareciendo. Se está creando un ámbito de soluciones verdaderamente basadas en aplicaciones.
Características clave del módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401.
z Certificación hasta SIL 3, de acuerdo con la norma IEC 61508.
Categoría 4, EN 954-1.
z Comunicaciones vía SafeEthernet y Modbus TCP/IP.
z Versatilidad. El dispositivo de E/S remota se puede utilizar en cualquier condición ambiental con equipos adicionales.
z Puede utilizarse con sistemas de protección contra incendios.
z Configuración de red rápida y sencilla.
z Interfaces de manejo sencillo.
Uso y funcionamiento
Función
Descripción general
En esta sección se describen las funciones del módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401.
Diagrama de bloques
A continuación se muestra el diagrama de bloques del módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401:
Breve descripción de los componentes del diagrama:
z Entradas: 8 entradas analógicas.
z Salidas: 4 salidas analógicas.
z Sistema de doble procesador: cada procesador procesa los mismos datos por la redundancia del sistema.
z Unidad de control de vigilancia (watchdog): controla el tiempo de ciclo del sistema.
z Conmutador de 2 puertos con función de cruce automático integrada, que permite el uso de cables directos y cruzados.
z 2 conectores RJ 45 para cables directos o cruzados.
8 entradas analógicas AI 1
AI 8 . .
4 salidas analógicas AO 1
AO 4 .
. Vigilancia
(watchdog) Sistema de doble procesador
Conmutador
RJ45
RJ45 con
alimentación de transmisor
Vigilancia de líneas
Las entradas analógicas del XPSMF3AIO8401 pueden utilizarse para vigilar los circuitos abiertos y los cortocircuitos (vigilancia de líneas) desde las salidas digitales DO de otros PLC de seguridad XPSMF. La tensión del transmisor debe configurarse a 26 V (señal Transmitter Voltage[01] a la posición 2).
Condiciones previas:
El control de las salidas digitales de cualquier PLC XPSMF es posible con entradas analógicas de cualquier dispositivo XPSMF analógico:
Siempre y cuando
z Se disponga de tensión del transmisor para entradas analógicas.
z Exista una conexión de una resistencia de medición externa por derivación.
El siguiente esquema de circuito muestra un método de vigilancia de las líneas que van de una salida digital a un actuador (electroválvula):
Nota: El circuito debe adaptarse a los dispositivos de campo empleados y debe comprobarse si funciona correctamente.
L- XPSMF DO XPSMF AI Sx/Tx
26,4 V
RSerie
RParalelo XPSMF AI
Máx. 10 V
12 V Ix
L- RDiodo
Electroválvula 8 W 24 V CC
Terminal de campo
Terminal de campo
Área para controlar cortocircuitos y circuitos abiertos Circuito seguro en caso de producirse cortocircuitos
Uso y funcionamiento
En las tablas siguientes se muestra un ejemplo de parametrización de la vigilancia de líneas de una salida digital (montaje con una electroválvula de 8 W y 24 V CC):
En la tabla siguiente se muestran los valores de tensión de la vigilancia de líneas de DO:
Valores de resistencia
Serie Rserie = 1,6 kΩ
Resistencia de la electroválvula Relectroválvula = 75 Ω
Derivación Rderivación = 10 Ω
Valores de tensión
Tensión del transmisor 26,4 V
Tensión de salida DO (normal) 24 V
Tensión de salida DO en caso de cortocircuito 26,8 V
Caída de la tensión en la electroválvula 21 V
Tensión conmutable del diodo Zener 12 V
Valores medidos de tensión en AI con vigilancia de líneas de DO Caída de tensión
Rserie
Caída de tensión Relectroválvula
Caída de tensión Rderivación
Valores de AI (con resolución FSx000)
FS1000 FS2000
Salida de DO con valor falso o 0 (salida de DO deenergizada)
25,08 V 1,15 V 0,15 V 14 28
Salida de DO con valor verdadero o 1 (salida de DO energizada)
- 21 V 3 V 300 600
Circuito de campo abierto
- - 0 V 0 0
Cortocircuito en circuito de campo o actuador
- 0 V 26,8 V 1.000 2.000
(resolución máxima de las entradas analógicas AI con limitación de tensión del diodo Zener a 12 V)
En este manual se tratan los siguientes aspectos del esquema de circuito y de la tabla anterior:
z Circuito abierto
La tensión de alimentación de la serie (alimentación del transmisor) varía dentro de un rango de tolerancia. Por lo tanto, las caídas de tensión de las resistencias pueden variar ligeramente. Dentro del rango de variación de la tensión del transmisor, se puede dar una caída de tensión detectable en la derivación Rderivación.
El valor de las resistencias en serie (Rserie) es tal que cuando DO = FALSE, se produce una ligera caída de tensión en la electroválvula (la válvula se calienta ligeramente) y la caída de tensión en la derivación es detectable.
El tamaño de la resistencia de la derivación (Rderivación) se determina de acuerdo con la resistencia de la electroválvula. Si hay una salida energizada
(DO = TRUE), la caída de tensión en la electroválvula habrá sobrepasado el umbral de la válvula, es decir, funcionará el solenoide de la válvula.
El tamaño de la resistencia de la derivación (Rderivación) se determina de modo que, de acuerdo con el estado de la salida digital DO (TRUE o FALSE), se produzca siempre una caída de tensión detectable. No se detecta caída de tensión en la derivación si se abre el circuito dentro de la zona marcada de rojo.
La apertura de circuito en la zona marcada de rojo se puede detectar mediante la caída de tensión en la resistencia de la derivación (Rderivación), con un valor de entrada de AI.
Para la vigilancia de líneas el valor de AI se debe evaluar dentro de la lógica del programa de aplicación del XPSMFWIN.
Nota: Conecte la resistencia en serie (Rserie) y la resistencia de derivación (Rderivación) directamente al terminal del controlador o a la E/S remota para maximizar la parte del circuito bajo vigilancia.
Uso y funcionamiento
z Cortocircuito
Un cortocircuito en el circuito del actuador (incluido este) ocasiona una considerable caída de tensión (≤ tensión de salida de DO) por la derivación. Así se puede detectar un cortocircuito (máxima resolución de AI). La protección por sobretensión de las entradas analógicas comienza aproximadamente en 15 V.
Se debe montar un circuito de protección con un diodo Zener en serie, para evitar sobrecargas de la protección interna frente a sobretensión.
La configuración en serie del diodo Zener depende del umbral de la protección frente a sobretensión y debe configurarse de tal manera que la protección por sobretensión interna del XPSMF no se active en caso de cortocircuito.
A continuación se muestra un ejemplo de configuración para cortocircuito:
Rderivación = 10 Ω Relectroválvula = 75 Ω
Umáx. = 26,8 Ω (máxima tensión de salida de la salida digital DO)
z Diodo Zener con tensión conmutable de 12 V.
z Entrada analógica AI con rango de funcionamiento de 0 - 10 V.
z Protección frente a sobretensiones en el módulo de E/S remota con una tensión de entrada de > 15 V.
En una situación normal, sin cortocircuito, ocurre lo siguiente:
z Umáx= Uelectroválvula + Uderivación= 26,8 V = 21 V + 5,8 V
z La tensión Uderivación cae también en el circuito de protección con diodo Zener y en el circuito en serie.
z El diodo Zener no conmuta a 5,8 V, es decir, la caída de tensión de 5,8 V en la derivación es la misma que en la entrada analógica.
CIRCUITO DE PROTECCIÓN
Para proteger el multiplexador de entradas de las entradas analógicas, se debe montar en el circuito de entrada un circuito de protección con un diodo Zener en serie-paralelo con la derivación existente.
Si no se siguen estas instrucciones pueden producirse lesiones personales graves o mortales o daños en el equipo.
ADVERTENCIA
En caso de cortocircuito, ocurre lo siguiente:
z Umáx= Uelectroválvula + Uderivación= 26,8 V = 0 V + 26.8 V
z Si se produce un cortocircuito en un circuito de campo (actuador o línea), la tensión de DO sólo cae en la derivación.
z El umbral de la protección de tensión de AI es aproximadamente 15 V.
z El diodo Zener conmuta a 12 V. La tensión cae en AI, por lo que nunca excederá de 12 V. Se dispone de toda la escala en AI.
z La máxima caída de tensión Udiodo en la serie Rdiodo del Zener tiene como resultado U diodo= 26,8 V - 12 V = 14,8 V.
z La intensidad en el diodo Zener está limitada a 20 mA, de acuerdo con la especificación de este. El valor mínimo para la serie resulta ser
Rdiodo= 14,8 V / 20 mA = 740Ω
z El valor de Rdiodo puede fijarse en 1 kΩ.
z La intensidad máxima que puede atravesar el diodo Zener está limitada por su resistencia, a un valor aproximado de 15 mA.
Un cortocircuito en la zona marcada de rojo (véase diagrama anterior) se puede supervisar mediante la caída de tensión en la resistencia de la derivación Rderivación, es decir, mediante el valor AI.
Para la vigilancia de cortocircuito en líneas el valor de AI se debe evaluar dentro de la lógica del programa de aplicación del XPSMFWIN.
Uso y funcionamiento
Adaptador de derivación
El derivador es un módulo enchufable para entradas analógicas del controlador relacionado con la seguridad XPSMF3AIO8401. El valor de la resistencia es 250 Ω o 500 Ω.
La ilustración siguiente es un diagrama de cableado del adaptador de derivación (250 Ω):
En la tabla siguiente se muestra la ocupación de terminales del adaptador de derivación:
Denominación Función (entradas analógicas) Sa Alimentación del transmisor a
Ia+ Entrada analógica a
Ia- Polo de referencia a Sb Alimentación del transmisor b
Ib+ Entrada analógica b
Ib- Polo de referencia b
Sa Sa
Ia+ Ia+
Ia- Ia-
Sb Sb
Ib+ Ib+
Ib- Ib-
Aplicación XPSMF AI
Ra 250
Rb 250
Entradas analógicas relacionadas con la seguridad
El dispositivo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401 tiene 8 entradas analógicas con alimentación para transmisor para la medida unipolar de tensión, con referencia a L-.
Las entradas siempre funcionan como entradas de medida de tensión. Para medir una corriente, se debe conectar en paralelo una resistencia de 500 ohmios a la entrada.
Las líneas del alimentador no deben exceder los 300 m (984 ft) de longitud y deben tener cables apantallados de par trenzado para cada entrada de medida. Las pantallas deben estar conectadas en ambos extremos.
En la tabla siguiente se muestran los valores disponibles para entradas analógicas:
Si se produce un fallo de circuito abierto durante la medición de la tensión (no hay un control del circuito), se recibirán señales de entrada impredecibles en las entradas de alta resistencia. El valor resultante de esta tensión de entrada fluctuante no es fiable; con entradas de tensión, los canales deben terminar en una resistencia de 10 kΩ. Debe tenerse en cuenta la resistencia interna de la fuente.
Para medidas de intensidad con el derivador conectado en paralelo no se requiere esta resistencia de 10 kΩ.
Canales de entrada
Polaridad Tensión de la corriente
Rango de valores en la aplicación Exactitud de la seguridad
8 Unipolar 0... +10 V 0... 2.000 2 %
8 Unipolar 0,4... 20 mA 0... 1.000 (con adaptador de derivación externo de 250 ohmios)
0... 2.000 (con adaptador de derivación externo de 500 ohmios)
2 %
Nota: Todos los canales de entrada sin usar se han de cortocircuitar con respecto al polo de referencia L-.
Uso y funcionamiento
En la tabla siguiente se muestran las conexiones de las entradas analógicas a los terminales correspondientes:
Nº de terminal Denominación Función (entradas analógicas AI)
1 S1 Alimentación del transmisor 1
2 I1+ Entrada analógica 1
3 I1- Polo de referencia
4 S2 Alimentación del transmisor 2
5 I2+ Entrada analógica 2
6 I2- Polo de referencia
Nº de terminal Denominación Función (entradas analógicas AI)
7 S3 Alimentación del transmisor 3
8 I3+ Entrada analógica 3
9 I3- Polo de referencia
10 S4 Alimentación del transmisor 4
11 I4+ Entrada analógica 4
12 I4- Polo de referencia
Nº de terminal Denominación Función (entradas analógicas AI)
13 S5 Alimentación del transmisor 5
14 I5+ Entrada analógica 5
15 I5- Polo de referencia
16 S6 Alimentación del transmisor 6
17 I6+ Entrada analógica 6
18 I6- Polo de referencia
Nº de terminal Denominación Función (entradas analógicas AI)
19 S7 Alimentación del transmisor 7
20 I7+ Entrada analógica 7
21 I7- Polo de referencia
22 S8 Alimentación del transmisor 8
23 I8+ Entrada analógica 8
Salidas analógicas no relacionadas con la seguridad
El módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401 tiene 4 salidas
analógicas. Las salidas no están relacionadas con la seguridad, pero en caso de un error de módulo interno, todas las salidas se apagarían con seguridad.
Para llegar a SIL 3, los valores de salida deben leerse de nuevo a través de las salidas analógicas no relacionadas con la seguridad y ser evaluados en el programa de aplicación. Las reacciones a los valores de salida incorrectos se han de especificar en el programa de aplicación.
Por razones de seguridad, las 4 salidas analógicas de AO1 a AO4 se ajustan al valor falso por defecto. De este modo, los interruptores de seguridad internos se activan, lo que asegura que no se pasen señales de salida.
En la siguiente ilustración se muestra un ejemplo de aplicación para configurar salidas analógicas relacionadas con la seguridad:
En la tabla siguiente se muestran los valores disponibles para salidas analógicas:
Rango de valores en la aplicación Corriente de salida
0 0,0 mA
2000 20,0 mA
Nota: Las salidas analógicas sólo se pueden emplear como salidas relacionadas con la seguridad si los valores de salida se vuelven a leer con respecto a las entradas analógicas relacionadas con la seguridad y son evaluados en el programa de aplicación.
AI AO
Actuador +
-
+
-
RDerivación
Uso y funcionamiento
Las salidas están conectadas a los siguientes terminales:
Nº de terminal Denominación Función (salidas analógicas AO)
25 1+ Salida analógica 3
26 1- Salida del polo de referencia 3
27 2+ Salida analógica 4
28 2- Salida del polo de referencia 4
29 3+ Salida analógica 3
30 3- Salida del polo de referencia 3
31 4+ Salida analógica 4
32 4- Salida del polo de referencia 4
Desconexión del cable
En una red de PLC de seguridad, las áreas se cubren utilizando la red de seguridad.
Por ello, es posible que se produzcan daños en el cable de comunicaciones o que éste se desconecte. En el sistema que aparece en la parte inferior, la "X" representa un circuito abierto entre el PLC de seguridad 2 y el PLC de seguridad 3. Como resultado, se interrumpirán las comunicaciones entre los sistemas. En
consecuencia, se produce lo siguiente:
z Si el sistema del PLC de seguridad 2 dependía de las entradas del sistema del PLC de seguridad 3, las salidas correspondientes se pondrán automáticamente a "cero".
z Si el sistema del PLC de seguridad 3 dependía de las entradas del sistema del PLC de seguridad 2, las salidas correspondientes se pondrán automáticamente a "cero".
z Si todavía se suministra una alimentación de 24 V CC a los sistemas, los dos sistemas continuarán funcionando con las entradas y salidas restantes de cada sistema por separado.
En el siguiente diagrama se muestra un ejemplo de interrupción en la red del PLC de seguridad:
PLC de seguridad PLC de seguridad PLC de seguridad
E/S remotas
E/S remotas
E/S remotas
E/S remotas
E/S remotas
Uso y funcionamiento
Interrupción de la alimentación
En la tabla siguiente se muestran las reacciones a los cambios en la tensión de alimentación:
Si se interrumpe la alimentación, todas las entradas y salidas vuelven al estado
"seguro".
Reconfiguración del sistema pequeño
El PLC de seguridad puede volverse a configurar mientras la red ejecuta una configuración existente. Se deben detener los equipos que necesiten una reconfiguración. En la tabla siguiente se describe el procedimiento de reconfiguración:
Reconfiguración del sistema grande
En la tabla siguiente se describe el procedimiento de reconfiguración de sistemas grandes:
Nivel de tensión Reacción del controlador De 19,3 V CC a 28,8 V CC Funcionamiento normal
< 18,0 V CC Estado de alarma (se escriben las variables internas y se colocan en las entradas/salidas)
< 12,0 V CC Se apagan las entradas y salidas
Paso Acción
1 Si utiliza el entorno de programación XPSMFWIN, detenga el sistema del PLC de seguridad que requiera una nueva configuración.
2 Descargue la nueva configuración, totalmente controlada por un ingeniero de seguridad cualificado, en el PLC de seguridad o en el módulo de E/S remota a través de un cable Ethernet, cat. 5, grado D o superior.
3 Una vez que se haya vuelto a programar el módulo, inicie el dispositivo.
4 Ejecute la nueva configuración de inmediato.
Paso Acción
1 Detenga los equipos relevantes en la red utilizando el entorno de programación XPSMFWIN; los segmentos pequeños de una red pueden volverse a configurar por etapas.
2 Conecte el PC a cualquier toma Ethernet.
3 Descargue la nueva configuración, totalmente controlada por un ingeniero de seguridad cualificado, en la red del PLC de seguridad a través de un cable
Características de cortocircuito de los canales de salida
Si se produce un cortocircuito en un canal de salida, el dispositivo remoto de seguridad desconecta el canal afectado. Si se producen varios cortocircuitos, se desconectan los canales uno por uno, según su consumo.
Si se supera la corriente máxima permitida para todas las salidas, éstas se desactivan y se van reconectando cíclicamente.
Diagnóstico Mediante el entorno de programación XPSMFWIN, se pueden observar todas las entradas y salidas de un dispositivo de E/S remota de seguridad. Todos los dispositivos remotos de seguridad proporcionan señales de diagnóstico con información de estado, códigos de error y estado del canal.
Dentro de XPSMFWIN toda la información de diagnóstico se puede ver de dos formas:
z Mediante la función de prueba On-line: puede supervisar los valores de las señales y las variables a nivel lógico mientras los sistemas ejecutan el programa.
z Mediante la ventana Diagnóstico, que muestra todos los estados de los módulos de E/S, COM y CPU.
CONDICIÓN DE CORTOCIRCUITO
Los terminales del circuito de salida no deben conectarse con la carga conectada.
En presencia de cortocircuitos, la sobrecarga resultante puede dañar los terminales.
Si no se siguen estas instrucciones pueden producirse lesiones personales graves o mortales o daños en el equipo.
ADVERTENCIA
Uso y funcionamiento
Sustitución de módulos con fallos
Si se produce un error en un dispositivo de E/S remota de seguridad, se debe utilizar el siguiente procedimiento de sustitución:
Comprobación de interferencias de tensión y defectos a tierra en entradas y salidas
Con un tester universal se pueden medir interferencias de tensión no admisibles.
Se recomienda comprobar que no haya interferencias de tensión no admisibles en ningún terminal.
Cuando se comprueba la resistencia de aislamiento, cortocircuitos y circuitos abiertos en el cableado externo, se debe desconectar un extremo del cable que se esté midiendo para evitar fallos o dañar el XPSMF3AIO8401 a causa de tensiones excesivas.
Los defectos a tierra se deben comprobar antes de conectar el cableado de campo a los dispositivos. Se debe desconectar la tensión de alimentación de los sensores, así como la del polo negativo y los actuadores. Si el polo negativo está conectado a tierra durante el funcionamiento, cuando se comprueben los defectos a tierra, la conexión a tierra debe estar desconectada. Esto también se aplica a la conexión a tierra de los detectores de defectos de aislamiento existentes. Los terminales sólo se pueden probar respecto a tierra con un medidor de resistencia o un instrumento similar.
Paso Acción
1 Desconecte la alimentación del módulo afectado.
2 Desconecte todos los terminales (no es necesario extraer los cables de entrada o salida).
3 Desconecte las comunicaciones: cable Ethernet del módulo de E/S remota.
4 Afloje la grapa del riel DIN y desmonte el módulo.
5 Monte el módulo nuevo y suelte la grapa del riel DIN.
6 Vuelva a conectar la alimentación.
7 Conecte al PC que está ejecutando XPSMFWIN a través del cable Ethernet.
8 Introduzca la nueva configuración de comunicaciones para las direcciones MAC e IP.
9 Descargue la configuración utilizada en el módulo anterior.
10 Conecte todos los terminales de E/S al nuevo módulo. No es necesario volver a cablear, pero se debe inspeccionar los terminales para asegurar que estén en buen estado de funcionamiento.
11 Vuelva a establecer la conexión de red.
12 Ejecute el módulo.
Mantenimiento El módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401 está diseñado para aplicaciones industriales. La disponibilidad de cada uno de los componentes es muy alta; además, éstos cumplen con los requisitos de PFD y de PFH para SIL3 establecidos en IEC 61508.
Reparación de módulos de E/S remota
El dispositivo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401 no se puede reparar.
Se deben enviar los dispositivos defectuosos a Schneider Electric para su reparación.
La validez del certificado de seguridad expirará si se realizan reparaciones no autorizadas en el dispositivo. El fabricante declina toda responsabilidad sobre las reparaciones no autorizadas. Además, las reparaciones no autorizadas cancelarán todas las garantías del dispositivo.
Nota: Si se utilizan en aplicaciones relacionadas con la seguridad, los módulos deben someterse a una prueba de comprobación fuera de línea cada diez años.
Para obtener información sobre la prueba de comprobación fuera de línea, consulte Prueba de comprobación fuera de línea, p. 44.
PRUEBA DE COMPROBACIÓN FUERA DE LÍNEA
Para verificar el funcionamiento correcto, se debe llevar a cabo la prueba de comprobación fuera de línea según la norma IEC 61508-4.
Si no se siguen estas instrucciones pueden producirse lesiones personales graves o mortales o daños en el equipo.
ADVERTENCIA
Uso y funcionamiento
Prueba de comprobación fuera de línea
Descripción general
La prueba de comprobación fuera de línea reconoce los fallos ocultos peligrosos que pudieran afectar al seguro funcionamiento de la planta.
Los sistemas de seguridad deben someterse a una prueba de comprobación fuera de línea cada 10 años. Si el análisis se realiza con la herramienta de cálculo SILence, a menudo este intervalo se puede ampliar. SILence es un programa independiente. Póngase en contacto con el departamento de asistencia o visite la página web de HIMA, donde encontrará una versión de prueba del software SILence.
En el caso de los módulos de relés, la prueba de comprobación de los relés se debe efectuar en intervalos definidos por cada planta.
Ejecución de la prueba de comprobación fuera de línea
La ejecución de la prueba de comprobación fuera de línea depende de la configuración de la planta (EUC = Equipment Under Control, equipo bajo control), del riesgo potencial y de los estándares que se aplican al funcionamiento y que forman la base de la aprobación por parte del organismo de prueba encargado.
Según los estándares IEC 61508 1-7, IEC 61511 1-3, IEC 62061 y VDI/VDE 2180 hojas 1 a 4, en el caso de los sistemas relacionados con la seguridad, es la empresa propietaria la que debe acordar las pruebas de comprobación.
Pruebas de comprobación periódicas
Los módulos se pueden comprobar mediante la ejecución de todo el bucle de seguridad.
En la práctica, los dispositivos de campo de entrada y salida tienen un intervalo de pruebas de comprobación más frecuente (por ejemplo, cada 6 o 12 meses) que el de los módulos. Si el usuario final prueba el bucle de seguridad completo debido a los dispositivos de campo, los módulos quedan automáticamente incluidos en estas pruebas. No es necesario realizar más pruebas periódicas para los módulos.
Si la prueba de comprobación de los dispositivos de campo no incluye a los módulos, se deberá realizar una prueba en el PES al menos una vez cada 10 años.
Esto se puede hacer mediante un reinicio de los módulos.
En caso de que deban realizarse pruebas de comprobación periódicas para determinados módulos, el usuario final deberá consultar las hojas de datos correspondientes.
3
Presentación
Descripción general
Este capítulo contiene la descripción del módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401.
Contenido: Este capítulo contiene los siguiente apartados:
Apartado Página
Elementos de la carcasa 46
Botón de reinicialización 49
Comunicaciones 50
LED 54
Cableado 57
Direcciones IP e ID del sistema 59
SafeEthernet 60
Condiciones de funcionamiento 66
Características técnicas 69
Elementos adicionales 73
Descripción del aparato
Elementos de la carcasa
Vista frontal En la imagen siguiente se muestran los distintos elementos del panel frontal del módulo de E/S remota de seguridad XPSMF3AIO8401:
Elementos del panel frontal:
24V DC RUN ERROR PROG FORCE FAULT OSL BL
1 10/100BaseT10/100BaseT2
HIMA
L-L-L+L+
25 26 27 28 29 30 19 20 21 22 23 24
13 14 15 16 17 18 7 8 9 10 11 12 S1 I1 S2 I2
1 2 3 4 5 6
HIM atrix F3 AIO
by HIMA
31 32 AI
8/4 01
S3 I3 S4 I4 AI
S5 I5 S6 I6 AI
S7 I7 S8 I8 AI
O1 O2 O3 O4
AO -
+ -
+ +- +- +- +- +- +- +- +-+- +-
L- L- L+ L+
6 5 4 3 2
1 789101112 131415161718 192021222324 2526272829303132
1
2
4
2 2 2 3 5
N.º Descripción
1 Entrada de alimentación
2 Entradas analógicas
3 Salidas analógicas
4 Indicadores
5 Riel puesto a tierra
Vista superior En la imagen siguiente se muestran los elementos del panel superior:
Vista inferior En la imagen siguiente se muestran los elementos del panel inferior:
Botón de reinicialización
Ethernet communications point
Descripción del aparato
Panel posterior En la imagen siguiente se muestran los elementos del panel posterior:
Ranura para el riel DIN
Grapa de apertura rápida
Botón de reinicialización
Descripción general
El dispositivo está equipado con un botón de reinicialización. El botón de
reinicialización sólo se debe utilizar si se ha perdido la contraseña de conexión al PC.
Utilización del botón de reinicialización
Puede acceder al botón de reinicio por una pequeña abertura redonda situada en la parte superior de la carcasa, aprox. a 40-50 mm (1.57-1.97 in.) del borde izquierdo.
Utilice el botón sólo cuando reinicie el dispositivo y mantenga el botón pulsado durante 20 segundos. Pulsar el botón de reinicialización cuando el dispositivo se encuentra en funcionamiento no tiene ningún efecto.
Efecto Al pulsar el botón de reinicialización:
z Se desactivan todas las cuentas (excepto la cuenta predeterminada de Administrador sin contraseña).
z Las direcciones IP y el ID del sistema (SRS) adoptarán los valores predeterminados.
Nota: Después de activar el botón de reinicialización, se modifican los valores, que siguen siendo válidos hasta el siguiente reinicio. Después del siguiente reinicio se restablecen los valores previos. Puede introducir información nueva si lo considera necesario.
