ABB 2600T Series Operating Instructions Manual page 66

8.13.2 Fehler außerhalb der Funktionalen Sicherheit
Die redundanten Algorithmen und die Elektronik sind für die
Erkennung aller internen Hardwarefehler ausgelegt. Die
Diagnosefunktion des Messumformers kann daher keine Fehler
erkennen, die mit dem Prozess und der Installationskonfiguration im
Zusammenhang stehen. Die folgende Liste enthält die sich aus der
FMEA (Failure Mode and Effect Analysis - Fehlermodus und
Einflussanalyse) des Messwandlers ergebenden bekannten
Schwachpunkte.
− Materialansammlungen in den Wirkdruckleitungen des
Messumformers, Verstopfung der Rohre
− Anwendung außerhalb des angegebenen Temperaturbereichs
− Zu hohe Temperatur
− Gasansammlung in der Messzelle bei Montage des
Messumformers oberhalb der Prozessleitung
− Überdruck, hohe Druckspitzen in den Prozessleitungen
− Eindringen von Wasserstoff in die Füllflüssigkeit, Membranriss bei
Anwendungen mit Wasserstoff als Prozessmedium
− Dünnwandige Membran, undichte Membran in Anwendungen mit
abrasiven Medien
− Dünnwandige Membran, undichte Membran in Anwendungen mit
korrosiven Medien
− Zu hohe Membransteifigkeit, Membranrisse durch
Metallionen-Kontamination
− Mechanische Beschädigung durch Reinigung, Beschädigung der
Beschichtung, Korrosion.
8.13.3 Weitere Betrachtungen
Die Alarmpegel des Messumformers (Tief- oder Hochalarm) können
vom Benutzer gewählt werden. Standardmäßig sind die
Druckmessumformer der Modelle 266 auf Hochalarm eingestellt. Bei
bestimmten Fehlern (z. B. Sensorbruch), wird der Ausgang auf 3,6 mA
geschaltet, auch wenn Hochalarm ausgewählt wurde.
8.14 Beschreibung von Architektur und
Funktionsprinzip
Das Gerät besteht hauptsächlich aus zwei Funktionseinheiten:
− Primäreinheit
− Sekundäreinheit
Die Primäreinheit (Messzelle) umfasst die Prozessschnittstelle, den
Sensor und die Messzellenelektronik, die Sekundäreinheit das
Elektronikmodul, den Klemmenblock und das Gehäuse. Die beiden
Einheiten sind über eine Schraubverbindung mechanisch miteinander
verbunden.
8.15 Funktionsprinzip
Das Gerät arbeitet nach dem folgenden Funktionsprinzip. In der
Messzelle übt das Prozessmedium (Flüssigkeit, Gas oder Dampf) über
eine flexible, korrosionsbeständige Trennmembran und die
Füllflüssigkeit im Kapillarrohr einen Druck auf den Sensor aus. Wenn
der Sensor eine Druckänderung erfasst, erzeugt er analog dazu eine
Veränderung der Primärvariablen, je nach der verwendeten
Sensortechnologie, induktiv oder piezo-resistiv.
Das Signal wird dann in der Messzellenelektronik in ein Digitalsignal
gewandelt. Die Rohdaten werden von einem Microcontroller zu einem
präzisen Messzellen-Ausgangssignal verarbeitet und linearisiert. Dabei
erfolgt eine Kompensation von Effekten wie Nichtlinearität des
Sensors, statischer Druck und Temperaturschwankungen auf der
Grundlage von "Vergleichs"-Parametern, die bei der Fertigung
berechnet und im Speicher der Messzellenelektronik abgelegt worden
sind.
66 SOI/266-XC Rev. I | Druckmessumformer der Reihe 2600T
8 Sicherheitsanweisungen (Rev. I)
Die Berechnungen erfolgen unabhängig voneinander und werden zur
Bewertung des Ausgangsdrucksignals im Mikrocontroller verglichen.
Wird eine Differenz zwischen den beiden Messwerten festgestellt, wird
der Analogausgang in einen sicheren Zustand geschaltet. Die
Messwerte und Sensorparameter werden über digitale serielle
Datenübertragung an die Sekundäreinheit mit dem Elektronikmodul
transferiert. Der Ausgangsdatenwert wird in ein Impulsbreitensignal
umgewandelt. Das Signal wird gefiltert und aktiviert dann den 4 ...
20 mA-Umformer. In dieser Einheit ist auch die bidirektionale digitale
Kommunikation unter Verwendung des HART-Standardprotokolls
implementiert. Zur Prüfung der Korrektheit und Gültigkeit aller
Prozessvariablen und der ordnungsgemäßen Funktion der Speicher
sind intern Diagnosealgorithmen implementiert. Darüber hinaus wird
die Ausgangsstufe durch Rücklesen des analogen Ausgangssignals
und Auslesen der Versorgungsspannung überprüft. Die
entsprechende Rückkopplungsschleife wird durch einen zusätzlichen
A/D-Wandler am Ende der Ausgangsstufe realisiert, der das 4 ...
20 mA-Signal in ein Digitalsignal umwandelt, das dann vom
Mikrocontroller bewertet wird.
8.16 Inbetriebnahme und Konfiguration
Der Messumformer arbeitet im Sicherheitsmodus (normaler
Betriebsmodus), wenn der Schreibschutzschalter, der außen am
Gehäuse unter dem Typenschild angebracht ist, gesetzt und somit der
Schreibschutz aktiviert wurde. Das Gerät ist nun gegen unerwünschte
Konfigurationsänderungen geschützt.
8.17 Aktivierung und Deaktivierung des
Betriebsmodus
Der Betriebsmodus lässt sich über einen Schalter aktivieren /
dekativieren. Es ist auch möglich, den Schreibschutz über einen
speziellen HART-Befehl zu aktivieren. Die Schalterstellung hat in jedem
Fall Priorität vor dem Software-Befehl.
8.18 Abnahmeprüfung
Während des Messumformerbetriebs können unerkannt sichere Fehler
auftreten. Diese Fehler beeinträchtigen die Funktion des
Messumformers nicht. Um den geforderten Sicherheitsintegritätslevel
(SIL2) auch weiterhin zu erfüllen, ist alle 10 Jahre ein
Abnahmeprüfverfahren durchzuführen.
Die Abnahmeprüfungen umfassen folgende Schritte:
− Gerät ausschalten
− Sicherstellen, dass der Schreibschutzschalter auf Schreibschutz
gestellt wurde
− Messumformer wieder einschalten: Das Gerät führt automatisch
einen Selbsttest durch, der folgende Tests umfasst:
ROM-Test
RAM-Test
Prüfung der analogen Ausgangsstufe und der Rückmeldung
des A/D-Wandlers
Prüfung der Versorgungsspannung von dem Speisegerät
Prüfung des stromausfallsicheren Speichers
− Das Gerät mit einem Druck in Höhe von 50% des kalibrierten
Messbereichs beaufschlagen und den Ausgangswert prüfen. Er
muss sich innerhalb der angegebenen sicheren Genauigkeit
bewegen (2% des Sensorbereichs).
Falls bei diesen Tests Fehler auftreten, fährt der Messumformer den
Ausgang in den Alarmbereich. Abhilfe kann hier die Neukalibrierung
des D/A-Wandlers schaffen. Sollte es auch dann nicht möglich sein,
die Funktionsfähigkeit wieder herzustellen, ist der Messumformer als
fehlerhaft zu betrachten und kann nicht weiter verwendet werden.