本节将使用带有连续反馈监控的冗余输出指令ROUT,如图8-68所示,来控制K1/K2接触器。
ROUT指令的基本作用是,在软件可编程环境(专为SIL3/CAT4安全应用设计)中模拟安全继电器的输出功能。同普通继电器不同,安全继电器有其特殊的结构:安全继电器在其中一对触点出现焊死故障的情况下,通过内部冗余(即另外一对触点打开)等结构,也能够把电源安全地从负载断开,体现了GuardLogix用于要求“安全停止”场合的特殊功能。ROUT指令的各参数说明见表8-8。
图8-68 ROUT指令
表8-8 ROUT指令的参数说明
(续)
1.创建程序
1)在安全任务主程序中删除梯级1和2,这两条梯级是基于ESTOP指令的输出来驱动安全输出的。在安全主例程中输入以下梯级以监控安全模块的连接状态和本实验所用到的安全I/O的状态,如图8-69所示。
图8-69 安全状态故障位置位
如果连接故障位=0,说明连接处于OK状态;如果安全I/O点状态=1,说明对应的安全点处于OK状态。
2)为确保在发生故障后,若要重新启动需要进行故障复位,可在梯级1后面输入以下梯级,如图8-70所示。
3)输入梯级3、4、5,如图8-71所示。
图8-70 安全状态故障位解锁梯级
图8-71 添加safetyROUT指令
梯级3中的ROUT指令由ESTOP指令的输出(“safety_EStop.O1”)使能,并对两个冗余输出的反馈进行监控。由于本实验仅使用了一个反馈通道,所以我们把反馈1和2的输入都设为IN2。ROUT指令的执行由“safety_StatusFault”位控制,即如果出现通信故障或I/O故障,ROUT将置低其输出;反之,如果检测到所有的状态都OK,ROUT指令将置其冗余输出为ON状态,然后由这两个输出驱动两个接触器,进而驱动负载指示灯。
4)为了在FAULT PRESENT指示灯上显示存在故障的现实,可在标准例程中添加以下梯级,如图8-72所示。
5)保存和下载程序,并使处理器处于运行模式。
2.ROUT功能测试
下面通过实验箱上的操作来测试ROUT指令的基本功能。
(1)常规操作
该指令通过监控一个单一逻辑输入信号Enable来激活两路输出Output1和Output2,时序图如图8-73所示。
图8-72 在FAULT PRESENT指示灯上指示故障已存在
图8-73 常规操作时序图
1)按下CIRCUIT RESET按钮,负载指示灯点亮,时序图如图8-74所示。
图8-74 由ROUT指令开启负载的时序图
由于ROUT指令由ESTOP指令的输出(“safety_EStop.O1”)使能,而“safety_EStop.O1”是否为高电平取决于IN0与IN1是否为高电平以及CIRCUIT RESET按钮是否被按下。
2)按下ESTOP按钮,负载指示灯熄灭。这是因为ESTOP按钮按下后,两路输入被强制置0,所以“safety_EStop.O1置0,即ROUT指令的使能信号Enable置0,故ROUT指令的两路输出关断,负载指示灯熄灭。
3)释放ESTOP按钮,按下CIRCUIT RESET按钮,负载指示灯重新点亮。
(2)反馈通道故障
该指令监控每路输出的反馈通道,如果两个反馈通道中的任意一个通道在指定时间内没有指示相应输出的期望状态,将产生故障指示。该指令的负反馈时序图如图8-75所示。
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图8-75 反馈通道故障时序图
DEMO箱中两个接触器K1和K2串联接线,放置于I/O和负载之间。在本例中,负载指的是Output Lamp(输出灯),两个接触器的常闭触点串联接线,作为反馈信号接在安全输入IN2上,并由安全模块上的测试源T2进行脉冲测试。由于试验箱上的反馈接线方式是负反馈,所以这里为ROUT指令选择负反馈,即当两个冗余输出激活时,反馈值为0。
1)反馈通道对24V电源短路。
①在线修改安全例程的第三梯级,为ROUT指令中的Feedback 1输入数值1,如图8-76所示。
图8-76 将反馈1对24V电源短路
②点击按钮。你会看到,由于ROUT指令的反馈1故障,输出将变为OFF状态。
③按下FAULT RESET按钮。你将看到OUTPUT保持On状态250ms后才关断。这是因为在ROUT指令作用下,Output1可以在250ms的时间间隔内不变成低电平,时序图如图8-75a所示,这是因为每次按下FAULT RESET按钮,Output1 Feedback Failure瞬间被清除,OUTPUT将保持On状态250ms后才关断。这种故障是由ROUT指令监控的。
④在线将ROUT指令中的Feedback 1改回“safetyLabNode1:I.Pt02Data”,点击按钮。
⑤按下FAULT RESET按钮,OUTPUT指示灯将重新开启。
2)反馈通道对地短路。
①在线将ROUT指令的Feedback1输入零,这是模拟反馈1对地短路的情况。
②此时负载指示灯仍然亮着。这是因为在负反馈模式下,正常工作状态的反馈值就是0,所以ROUT指令不会报错。此时按下ESTOP按钮,由于Enable位变为低电平,OUTPUT指示灯熄灭,延迟250ms后显示Output1 Feedback Failure故障,如时序图8-75c所示。
③释放ESTOP按钮。在线将ROUT指令中的Feedback 1改回“safety_LabNode1:I.Pt02Data”,点击按钮。
④点击FAULT RESET按钮,Output1 Feedback Failure故障将被清除。按下CIRCUIT RE-SET按钮以使Enable位变为高电平,输出将置回On状态。
(3)安全模块故障检测功能——输出通道与24V电源短路
1)未进行安全输出脉冲测试。
①按下OUTPUT SHORT按钮(因DEMO箱上的OUTPUT SHORT按钮是非保持型的,所以需要按住该按钮以保持输出与24V电源短路),让安全输出Output0与24V电源短路。
由于此时仅使Output0与24V短路,输出依然是高电平,所以不会显示任何故障,即负载指示灯依然点亮。
②按下ESTOP按钮。
安全输出Output0现在是故障状态,这可从安全I/O模块的输出Output0灯变红看出,同时FAULT PRESENT指示灯亮起。这是因为,按下ESTOP按钮,Output0应该输出低电平,而实际Output0与24V电源短路,故模块读回的Output0是高电平,导致输出信号与读回信号不一致,产生输出故障,导致Output0状态位置0。该故障是由安全模块检测到的。
③释放OUTPUT SHORT按钮以清除短路故障,此时FAULT PRESENT指示灯熄灭。这是因为ESTOP按钮按下后是输出关断,释放OUTPUT SHORT按钮后,输出亦与24V电源断开,不再有故障。
④释放ESTOP按钮,按下FAULT RESET进行故障复位,再按下CIRCUIT RESET按钮来重启系统。实际上电路复位和故障复位无先后顺序。
2)进行安全输出脉冲测试。
①在I/O配置中,双击1791DS-IB8XOB8以打开模块属性菜单,选择“Output Configura-tion”选项卡。
②点击“Point Mode”(点模式),为点0和1选择“Safety Pulse Test”,如图8-77所示。
图8-77 输出点0和1选择“Safety Pulse Test”
③将“Output Error Latch Time”(输出故障锁存时间)改为20000ms,如图8-78所示。
图8-78 设置输出故障锁存时间
这样,即使输出故障被立刻清除,故障指示灯依然会保持一段时间(这段时间即所谓的输出故障锁存时间,本实验设置为20s)。
④点击“OK”以关闭窗口,下载并运行程序。
⑤按下CIRCUIT RESET按钮以启动系统。
⑥现在按下OUTPUT SHORT按钮(按住该非保持型按钮),再次将Output0与24V短路,输出脉冲检测将检测到该短路故障,而使安全I/O模块上的Output0变红以指示Output0故障。
⑦释放OUTPUT SHORT按钮。
根据前面我们的配置,Output0灯的红色故障指示状态将保持亮20s(即故障锁存时间),在这段锁存时间内,无法重启系统。
⑧20s的锁存时间过后,按下FAULT RESET按钮以重启系统。
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