Для чего нужна горячая замена модулей
Неисправность одного входного или выходного модуля не всегда требует остановки всей системы автоматизации и простоя оборудования. Например, отказ может затронуть отдельную группу датчиков, клапанов, реле или измерительных преобразователей, тогда как остальная часть технологического процесса способна продолжать работу.Горячая замена может потребоваться:
- при неисправности отдельного входного или выходного канала;
- при повреждении модуля из-за короткого замыкания, перегрузки или перенапряжения в полевой цепи;
- при отказе электронных компонентов;
- для планового обслуживания оборудования;
- когда остановка производственной линии связана с большими затратами;
- на объектах, где сбор данных и управление должны продолжаться непрерывно;
- при необходимости быстро восстановить работу отдельной группы сигналов.
Замена неисправного модуля на работающей системе особенно важна для непрерывных технологических процессов. Остановка всей линии из-за одного канала может занять значительно больше времени, чем само обслуживание. При наличии Hot Swap специалист локализует неисправность, подготавливает запасной модуль и заменяет его, не отключая исправную часть станции. Само наличие этой функции совсем не означает, что модули являются уязвимой частью системы. Отказать может любой электронный компонент. Поддержка горячей замены сокращает последствия неисправности и время, необходимое для восстановления оборудования.
Как устроена горячая замена в CREVIS
В серии M замена модуля без отключения всей системы возможна благодаря конструкции базового шасси. Шасси устанавливается на DIN-рейку и остаётся на месте, а при обслуживании из него извлекается только электронная часть модуля. Внешние цепи подключаются через съёмную клеммную колодку RTB.
Обмен данными между ПЛК, сетевым адаптером и модулями осуществляется по внутренней шине M-Bus. Системное и полевое питание передаются через шину горячей замены. Извлечение одного электронного модуля не разрывает соединение с остальными устройствами станции. Если один из них извлечён, остальные модули продолжают обмениваться данными. После установки совместимого устройства работа соответствующих каналов восстанавливается без полного отключения ПЛК и всей системы.
Что происходит во время замены
| Элемент системы | Что происходит во время замены | Что происходит после установки модуля |
|---|---|---|
| ПЛК | Продолжает выполнять программу управления и не требует отключения | Продолжает работать без общего перезапуска системы |
| Сетевой адаптер, или каплер | Сохраняет питание и обмен данными со станцией | Возобновляет обмен с установленным модулем после его определения |
| Остальные модули ввода-вывода | В штатной ситуации продолжают обмениваться данными. Во время извлечения или установки возможны кратковременные переходные состояния | Продолжают работать в прежнем режиме |
| Заменяемый модуль | Его входные и выходные каналы временно недоступны | Каналы возвращаются в работу после установки и инициализации исправного модуля |
| Подключённые датчики и исполнительные устройства | Передача их сигналов через заменяемый модуль прекращается | Обмен восстанавливается после проверки подключения и состояния каналов |
| Внутренняя шина станции | Соединение с другими модулями сохраняется благодаря базовому шасси | Новый модуль подключается к M-Bus и шинам питания |
Горячая замена не обеспечивает резервирование каждого входного или выходного сигнала. Пока модуль извлечён, его каналы недоступны. Поэтому перед заменой необходимо определить, как временная потеря соответствующих сигналов повлияет на оборудование, и при необходимости перевести исполнительные механизмы в безопасное состояние.
Как заменить модуль ввода-вывода без остановки системы
Замена модуля ввода-вывода во время работы начинается с диагностики и подготовки оборудования. Необходимо определить неисправный модуль, проверить артикул запасного устройства и выяснить, как временная потеря его сигналов повлияет на технологический процесс.
Общий порядок горячей замены модуля серии M:
- Определить неисправный модуль по диагностике ПЛК, сетевого адаптера и светодиодным индикаторам.
- Проверить артикул и характеристики запасного устройства. Новый модуль должен соответствовать конфигурации станции.
- Перевести связанные исполнительные механизмы в безопасное состояние.
- Снять опасное напряжение с полевых цепей заменяемого модуля. Основная станция может оставаться включённой, если это разрешено проектом и руководством по эксплуатации.
- Нажать кнопку-фиксатор съёмной клеммной колодки RTB и откинуть её как минимум на 90°.
- Нажать кнопку в верхней части модуля и извлечь его из базового шасси по прямой линии.
- Вставить исправный модуль в то же шасси, удерживая его за корпус.
- Вернуть клеммную колодку в рабочее положение и проверить фиксацию соединений.
- Убедиться по индикаторам и диагностике, что модуль определён и обмен данными восстановлен.
- Проверить входные и выходные сигналы перед возвращением оборудования в обычный режим.
Замена модуля без обесточивания всей станции не означает, что на его клеммах должно сохраняться опасное напряжение. Полевые цепи заменяемого устройства необходимо привести в безопасное состояние. Если отключение клеммной колодки способно вызвать неконтролируемое движение механизма или другой опасный процесс, оборудование следует предварительно остановить.
Работы должен выполнять подготовленный специалист с учётом проектной документации и требований электробезопасности. Модули необходимо заменять по одному. Если несколько I/O-модулей были извлечены одновременно, устанавливать их следует последовательно, начиная со стороны ПЛК или сетевого адаптера.
Перед заменой рекомендуется:- подготовить исправный модуль того же типа;
- определить, какие датчики и исполнительные устройства связаны с заменяемыми каналами;
- предусмотреть безопасное состояние выходов;
- снять опасное напряжение с клеммной колодки и полевых цепей;
- использовать средства защиты от электростатического разряда;
- не проводить замену в потенциально взрывоопасной среде;
- извлекать и устанавливать модули по одному;
- после установки проверить индикацию, диагностику и фактическое состояние сигналов.
При извлечении или установке модуля возможно образование искры, поэтому горячую замену нельзя проводить во взрывоопасной среде. Также следует учитывать вероятность кратковременного перехода отдельных сигналов в неопределённое состояние.
Если извлечение клеммной колодки может привести машину или технологическую установку в опасное состояние, замену разрешается выполнять только после остановки и отключения оборудования в соответствии с эксплуатационной документацией.
Горячая замена модуля питания
Для горячей замены модуля питания в станции должно быть предусмотрено резервирование питания. В систему устанавливают основной и резервный источники. Если активный модуль выходит из строя или извлекается, второй продолжает обеспечивать питание станции. При наличии только одного источника его извлечение приведёт к отключению соответствующей части системы. Поэтому возможность замены модуля питания без остановки определяется не только конструкцией устройства, но и схемой электропитания. После установки нового модуля необходимо проверить состояние основного и резервного источников, индикацию системного и полевого питания, а также правильность выбора приоритетного устройства.Горячая замена сетевого адаптера ввода-вывода
Для систем, в которых потеря связи с удалённой станцией недопустима, CREVIS выпускает дублированные сетевые адаптеры, или каплеры, MD9273 и MD9289.
| Модель | Интерфейс и протоколы | Назначение |
|---|---|---|
| MD9273 | RS-485, Modbus RTU/ASCII | Подключение станции серии M к последовательной сети с резервированием сетевого адаптера |
| MD9289 | Ethernet, Modbus TCP/UDP, EtherNet/IP | Подключение станции серии M к сети Ethernet с резервированием сетевого адаптера |
В составе дублированного адаптера один модуль выполняет функции основного, а второй находится в резерве. При отказе активного устройства резервный адаптер продолжает обеспечивать связь между ПЛК и станцией ввода-вывода. Неисправную половину можно извлечь и заменить без остановки всей станции.
Перед горячей заменой сетевого адаптера необходимо убедиться, что второй адаптер исправен и обеспечивает обмен данными. Неисправный модуль извлекают из общей рамки, после чего на его место устанавливают совместимый адаптер. Затем проверяют индикацию приоритета, состояние связи и диагностику подключённых модулей.
Где применяются системы с горячей заменой
Система ввода-вывода с горячей заменой подходит для производственных линий, энергетических объектов, водоснабжения, транспортной инфраструктуры и других систем АСУ ТП, где важно сократить время обслуживания и не отключать исправную часть оборудования из-за отказа одного модуля. Особенно востребована горячая замена модулей АСУ ТП на непрерывных производствах, удалённых объектах и установках, для которых незапланированная остановка связана с потерей продукции, длительным повторным запуском или нарушением технологического режима.
ООО «КРЕВИС» поможет подобрать ПЛК, сетевой адаптер, модули ввода-вывода и резервированное питание серии M. При подборе учитываются промышленный протокол, количество и тип сигналов, допустимый объём данных, потребление модулей и требования к резервированию.