Leitfaden Failsafe Version 2 - library.e.abb.com · DCS Distributed Control System siehe auch PLS (Leitsystem) Ereignis Ein Ereignis ist eine Zustandsänderung. Es kann als Fehler

ABB

ProtectIT – MNS Motor Management INSUM

Leitfaden Failsafe Version 2.3

INSUM® Network Management Guide

1 1TGC 901091 M0101 Ausgabe Dezember 2002

INSUM® Leitfaden Failsafe Version 2.3

INSUM® Network Management Guide


WICHTIGE HINWEISE Die in diesem Handbuch angegebenen Daten gelten vorbehaltlich der Änderung und sind für ABB Schaltanlagentechnik GmbH nicht verbindlich. ABB Schaltanlagentechnik GmbH übernimmt keine Haftung für Irrtümer in diesem Handbuch. ABB Schaltanlagentechnik GmbH haftet unter keinen Umständen für unmittelbare, mittelbare, besondere, zusätzliche oder Folgeschäden jeglicher Art, die aus der Verwendung dieses Handbuchs entstehen, und ABB Schaltanlagentechnik GmbH haftet auch nicht für indirekte oder Folgeschäden aus der Verwendung von hier beschriebener Hard- oder Software. Dieses Dokument darf weder ganz noch teilweise ohne schriftliche Zustimmung von ABB Schaltanlagentechnik reproduziert oder kopiert werden, und der Inhalt darf nicht an Dritte weitergegeben oder für nicht genehmigte Zwecke verwendet werden. ABB Schaltanlagentechnik GmbH behält sich die Genehmigung zur Übersetzung dieses Dokuments vor. Nach Übersetzung ist das Handbuch zusammen mit einer Bestätigung, dass der Inhalt des Dokuments nicht geändert wurde, an ABB Schaltanlagentechnik GmbH einzusenden. Die in diesem Handbuch beschriebene Software wird gemäß einer Lizenz geliefert und darf nur gemäß den Lizenzbestimmungen verwendet, kopiert oder weitergegeben werden. 2002 ABB Schaltanlagentechnik GmbH, Deutschland WARENZEICHEN MNS und INSUM sind eingetragene Warenzeichen der ABB Schaltanlagentechnik GmbH. Microsoft, Windows und Windows NT sind eingetragene Warenzeichen der Microsoft Corporation. Echelon, LON, LONWORKS, LonTalk, Neuron sind Warenzeichen der Echelon Corporation, eingetragen in den USA und anderen Ländern. Internes Referenzdokument 1TGB 330004 R1.4

INSUM® Leitfaden Failsafe


1 Einführung ..........................................................................................................................4 1.1 Zweck.........................................................................................................................4 1.2 Zugehörige Software-Version ....................................................................................4 1.3 Zugehörige Dokumentation........................................................................................4

2 Überblick .............................................................................................................................5 2.1 Aufgaben der Failsafe-Funktion.................................................................................5 2.2 Definition der sicheren Motorzustände ......................................................................5 2.3 Mögliche Verbindungsunterbrechungen ....................................................................5

3 Funktionsbeschreibung.....................................................................................................6 3.1 Überwachung des LON-Bus ......................................................................................6 3.2 Überwachung der PLT-Verbindung............................................................................6 3.3 Parametrierbeispiel ....................................................................................................7

4 Begriffe und Abkürzungen ................................................................................................8


4 aBB 1TGC 901092 M0101 Ausgabe Dezember 2002

Notizen: 1 Einführung 1.1 Zweck In diesem Dokument wird die Failsafe-Funktionalität des INSUM-Systems beschrieben. 1.2 Zugehörige Software-Version Die Failsafe-Funktion ist wie beschreiebn verfügbar in INSUM Version 2.3. 1.3 Zugehörige Dokumentation Weitere Informationen sind den folgenden Dokumenten zu entnehmen: 1TGC 901007 INSUM Technische Information 1TGC 901021 INSUM MCU Handbuch 1TGC 901026 INSUM MCU Parameterbeschreibung 1TGC 901034 INSUM MMI Handbuch 1TGC 901030 INSUM MMI Kurzanleitung 1TGC 901042 INSUM Modbus Gateway Handbuch 1TGC 901052 INSUM Profibus Gateway Handbuch 1TGC 901060 INSUM Ethernet Gateway Handbuch 1TGC 901080 INSUM Systemuhr Handbuch 1TGC 901090 INSUM Leitfaden Control Access 1TGC 901092 INSUM Leitfaden Redundante Ausführung 1TGC 901093 INSUM Leitfaden Netzwerk-Management SACE RH 0080 Rev.l PR112/ PD-L LON Works Interface 1SEP407948P0001 Users Manual Intelligent Tier Switch (ITS)


aBB 5 1TGC 901092 M0101 Ausgabe Dezember 2002

Notizen: 2 Überblick 2.1 Aufgaben der Failsafe-Funktion In verteilten Systemen wie z.B. INSUM werden die Motorschutzgeräte über serielle Busleitungen angeschlossen. Bei einer Busstörung ist es für den Prozess wichtig, dass die Motoren in einen sicheren Zustand gebracht werden. Busstörungen können entstehen durch Kurzschluss, unterbrochene Verbindungen oder Fehler in der Busschnittstelle des Geräts. Der sichere Zustand eines Motors hängt von dem jeweiligen Prozess ab und kann für jeden einzelnen Motor unterschiedlich sein. 2.2 Definition der sicheren Motorzustände Die sicheren Motorzustände sind wie folgt definiert: 1. Stop eines laufenden Antriebs (STOP) 2. Start eines Antriebs, rechts (START RECHTS) 3. Start eines Antriebs, links (START LINKS) 4. Beibehalten des aktuellen Zustands (NOP) 2.3 Mögliche Verbindungsunterbrechungen Abb. 1. INSUM Systemstruktur (dargestellt mit denkbaren Kommunikationsunterbrechungen)

Die Failsafe-Funktion ist von der Systemstruktur und -konfiguration abhängig. In einer INSUM Standard-konfiguration (siehe Abb. 1) ohne redundante Verbindung zu Leitsystemen kann ein Verbindungsfehler an drei verschiedenen Stellen bzw. Situationen auftreten: 1. Verbindung zwischen Gateway und externer PLT 2. Verbindung zwischen ICU und mehr als einer Motorsteuerung

(alle oder einige MCUs, die an einen Router angeschlossen sind) 3. Verbindung zwischen ICU und einer Motorsteuerung Dementsprechend wird auf die Fehler von verschiedenen Systemgeräten reagiert:

• Fehler im Bereich 1 werden von der Schnittstelle zur PLT verwaltet (Gateway als Bestandteil der ICU). Dies erfolgt durch Überwachung des Datenverkehrs auf der Verbindung mit der PLT.

• Fehler in den Bereichen 2 und 3 werden von der Motorsteuerung (MCU) selbst verwaltet. Dies erfolgt durch Überwachung der LON-Bus-Verbindung zwischen MCU und Router.

Weitere Informationen siehe Beispiel im folgenden Kapitel.

Subnet 5 (1.25Mb)

ICU

Gateway

PLT

LON Subnet 1..4 (78kb) Anschluss anKlemmen auf der Backplane rechts

INSUM® MMI

Feldgeräte



Notizen: 3 Funktionsbeschreibung Anmerkung: Die Failsafe-Funktion muss durch Einstellung eines entsprechenden GW Failsafe Sende-zyklus aktiviert werden. Siehe Kapitel 3.3, „Parametrierbeispiel“. 3.1 Überwachung des LON-Bus Das Gateway sendet die Netzwerkvariable nvoFailsafe zyklisch entsprechend dem „Failsafe Sendezyklus" als Broadcast an alle MCUs. Wenn eine MCU erstmalig nvoFailsafe empfängt, aktiviert sie die Überwachung dieses Sendezyklus'. Empfängt die MCU nach Ablauf des „Failsafe timeout“ kein Signal nvoFailsafe, geht sie in den parametrierten „Failsafe Status“. Achtung: Die Failsafe-Überwachung in der MCU ist nicht aktiv bei Betrieb VORORT oder nach Einschalten bzw. Reset. Der nvoFailsafe Sendezyklus kann aufgrund einer defekten Kommunikationsverbindung zwischen Gateway und MCU (z.B. Leitungsbruch, defekter Router usw.) unterbrochen sein. 3.2 Überwachung der PLT-Verbindung MODBUS Gateway, PROFIBUS Gateway

Das Gateway überwacht die Verbindung mit dem PLT und prüft die zyklische Telegrammübertragung von der PLT. Wenn das Gateway erstmalig Anforderungen einer PLT erhält, aktiviert es die Überwachung entsprechend der Einstellung im Parameter „Failsafe Überw. PLT“. Die Failsafe-Meldung nvoFailsafe wird so lange an die MCUs gesendet, wie die Verbindung fehlerfrei ist und neue Datentelegramme von der PLT empfangen werden. Wenn der Zeitschalter „Failsafe Überw. PLT“ abgelaufen ist, ohne dass weitere Abfragen empfangen wurden, stoppt das Gateway die Übermittlung von nvoFailsafe als Sendezyklus. Die MCU geht nach Ablauf des Timeouts in den parametrierten „Failsafe Status“. Bei Wiederherstellung der Kommunikation zwischen PLT und Gateway sendet das Gateway erneut nvoFailsafe als Sendezyklus. Ethernet Gateway

Das Gateway überwacht die Verbindung zum Client (PLT). Während der Herstellung der TCP/IP Verbindung spezifiziert der Client den Timeout-Intervall „LifeCheckTime“ und setzt den Wert „TriggerFailsafe“. Die Überwachung ist somit aktiviert. Die Failsafe-Meldung nvoFailsafe wird als Sendezyklus an die MCUs geschickt, so lange die Kommunikation fehlerfrei läuft. Wenn der Timeout „LifeCheckTime“ in einer der TCP/IP Verbindungen überschritten wird, reagiert das Gateway in Abhängigkeit vom Wert des Parameters Failsafe Methode: a) „Aktiv“: Die Netzwerkvariable nvoFailsafe wird mit Dateninhalt “Activate failsafe mode” an die MCUs

geschickt. Die MCUs gehen nach Erhalt des Signals sofort in den parametrierten Failsafe Status. Danach wird die Übertragung von nvoFailsafe als Sendezyklus gestoppt.

b) „Passiv“: Die Übertragung von nvoFailsafe als Sendezyklus wird gestoppt. In diesem Fall gehen die MCUs nach Ablauf des Timeouts in den Failsafe Status.

Die Übertragung von nvoFailsafe als Sendezyklus wird unter folgenden Bedingungen fortgesetzt: • im Fall, dass andere Verbindungen noch aktiv sind („TriggerFailsafe“ gesetzt), z.B. im Fall eines

redundanten Systems oder bei Kommunikation verschiedener Leitsysteme mit ein und demselben Gateway

• nach Wiederherstellung der TCP/IP Verbindung Weitere Informationen sind dem INSUM Ethernet Gateway Handbuch zu entnehmen.



Notizen: 3.3 Parametrierbeispiel MODBUS/ PROFIBUS Gateway Der GW-Sendezyklus und der Timeout-Parameter müssen gesetzt sein, damit Verbindungsfehler rechtzeitig erkannt werden. Siehe folgendes Parametrierbeispiel: Gateway-Parameter: System - Failsafe Sendezyklus: 1 s System - Failsafe Überwachung PLT 9 s (bei einer Abfrage durch die PLT alle 3 Sekunden) MCU-Parameter: System - Failsafe timeout 5 s Motorsteuerung - Failsafe-Zustand: STOP Bei der Parametrierung zu beachtende Regeln: MCU/Failsafe timeout >= 3 * Gateway/Failsafe Sendezyklus Gateway-Failsafe Überwachung PLT >= 3 * maximale Spanne zwischen PLT-Abfragen Die Parameter können je nach Anwendung unterschiedlich gesetzt werden. Diese Einstellung ist bei der Inbetriebnahme des INSUM-Systems zu überprüfen und zu testen. Weitere Angaben zu Parametern und zur Parametrierung sind in den jeweiligen Beschreibungen der MCU und der Gateways zu finden.



Notizen: 4 Begriffe und Abkürzungen

Abkürzung Begriff Erläuterung / Anmerkungen

Backplane (Grundplatte)

INSUM-Backbone, Bestandteil der INSUM Communications Unit (ICU). Nimmt die folgenden INSUM-Geräte auf: Router, Gateways, Uhr, Netzteil.

CA Control Access Eine Funktion des INSUM-Systems, mit der Zugriffsrechte für jede Geräteebene festgelegt werden können (z.B. Leitsystem, Gateway, Feldgerät)

CAT Control Access Table Tabelle der Zugangsberechtigungen

CB Circuit Breaker Leistungsschalter (in diesem Fall: ABB SACE Emax mit elektronischem Auslöser PR112-PD/LON)

DCS Distributed Control System siehe auch PLS (Leitsystem)

Ereignis Ein Ereignis ist eine Zustandsänderung.

Es kann als Fehler definiert sein, wenn der Zustand als unnormal gilt, oder als Warnung bei einem Vorwarnzustand.

Eth Ethernet Ethernet ist eine Netzwerktechnologie z.B. für Firmennetzwerke. Der Ethernet-Standard beschreibt das physikalische Medium, die Regeln für die Zugangssteuerung und die Telegrammrahmen.

FD, FU Feldgerät Sammelbegriff für die an den LON-Feldbus angeschlossenen Geräte (z.B. Motorsteuergeräte und Leistungsschalter-Auslösegeräte)

GPI General Purpose Input Digitaler Mehrzweckeingang der MCU

GPO General Purpose Output Digitaler Mehrzweckausgang der MCU

GPS Global Positioning System System zur Erfassung der lokalen Position, der Weltzeit und der Zeitzone; die GPS-Technik versorgt Systeme mit exakten Zeitangaben

GW Gateway Ein Gateway bildet die Schnittstelle zwischen dem LON-Protokoll in INSUM und anderen Kommunikations-protokollen (z.B. TCP/IP, PROFIBUS, MODBUS)

HMI Human Machine Interface (Benutzerschnittstelle)

Allgemeine Bezeichnung für Benutzeroberflächen für Feldgeräte auf Schaltanlagenebene, in Schaltanlage integriert oder als Handgeräte

ICU INSUM Communications Unit (INSUM-Kommunikations-einheit)

Die INSUM Communications Unit besteht aus der Backplane, Gateways, Routern, der Systemuhr und dem Netzteil. Sie bildet die Kommunikationsschnittstelle innerhalb von INSUM sowie zwischen INSUM und übergeordneten Leitsystemen.

Frühere Bezeichnungen: SGC, SU

INSUM Integrated System for User-optimized Motor-Management(Integriertes System für nutzeroptimiertes Motormanagement).

Das Konzept von INSUM ist eine Plattform zur Integration von intelligenten Bauteilen, Geräten und Software-Tools zum Aufbau und Betrieb der Motorsteuerungs- und Schaltanlage.

INSUM OS INSUM Operator Station Tool zur Parametrierung, Überwachung und Steuerung von Geräten innerhalb von INSUM

ITS Integrated Tier Switch (Intelligenter Sicherungslasttrenner)

Der ITS ist ein Sicherungslasttrenner der SlimLine-Baureihe mit integrierten Sensoren und einer mikroprozessorgesteuerten Elektronik für Mess- und Überwachungsaufgaben.

LON Local Operating Network LON ist die Abkürzung für das Netzwerk LonWorks. Dieses findet als Schaltanlagenbus Verwendung in INSUM.

LonTalk LonTalk Protokoll Feldbus-Kommunikationsprotokoll in LonWorks-Netzwerken.

LonWorks LonWorks-Netzwerk Ein Kommunikationsnetz in LonWorks-Technologie, z.B. mit einem Neuron-Chip und dem Protokoll LonTalk.



Notizen: Abkürzung Begriff Erläuterung / Anmerkungen

MCU Motor Control Unit (Motorsteuergerät)

MCU ist eine allgemeine Bezeichnung für eine Reihe von elektronischen Motorsteuerungsgeräten in INSUM. Sie übernimmt Schutz-, Steuerungs- und Überwachungs-funktionen für einen Motorstarter in der Schaltanlage.

MMI Man Machine Interface (Benutzerschnittstelle)

Die INSUM-Benutzerschnittstelle auf Schaltanlagenebene zur Parametrierung und Steuerung von Kommunikations- und Feldgeräten.

MNS MNS Modulare Niederspannungs-Schaltanlage von ABB

MODBUS, MODBUS RTU Feldbus-Kommunikationsprotokoll

NV,nv LON-Netzwerkvariable Eine Netzwerkvariable ist ein Datenelement im LonTalk-Protokoll mit max. 31 Bytes Daten.

Nvi, nvi LON-Netzwerkvariable, Eingang

LON-Bus Eingangsvariable

Nvo, nvo LON-Netzwerkvariable, Ausgang

LON-Bus Ausgangsvariable

OS Operator Station (OS) siehe INSUM OS

PLS Prozessleitystem Übergeordnetes Leittechnik-System,

PROFIBUS DP Feldbus-Kommunikationsprotokoll mit zyklischer Datenübertragung

PROFIBUS DP-V1 Feldbus-Kommunikationsprotokoll, Erweiterung von PROFIBUS-DP, zur azyklischen Datenübertragung und Multi-Mastering

PR Programmable Release (programmierbarer Auslöser)

Leistungsschalter-Auslösegerät (in diesem Fall: ABB SACE Emax PR112-PD/LON)

PTB Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Deutsche Zulassungsstelle für Ex-e geschützte Anwendungen.

PTC Positiver Temperaturkoeffizient

Ein temperaturabhängiger Widerstand zur Erkennung hoher Motortemperaturen und zur Abschaltung des Motors beim Erreichen einer Alarmstufe.

RCU Remote Controlled Unit (ferngesteuertes Gerät)

Vor Ort installierte Steuerung für Motorstarter, die direkt unter Umgehung der MCU für den Vorortbetrieb mit dem Starter kommuniziert.

Router Gerät innerhalb eines LON-Netzwerks zur Verbindung mehrerer LON-Subnets. Ist Teil der INSUM Communications Unit (siehe ICU)

RTC Echtzeituhr Teil der INSUM-Systemuhr und optionaler Zeitgeber für INSUM

SCADA Supervisory Control and Data Acquisition

Überwachende Steuerung und Datenerfassung

SGC Switchgear Controller Frühere Bezeichnung der INSUM Communications Unit

SPS Speicherprogrammierbare Steuerung

Steuerung auf niedriger Ebene

Störung Folge eines ausgelösten Alarms oder eines externen Abschaltbefehls eines anderen Geräts, den Motor abzuschalten oder den Leistungsschalter auszulösen.

Auch: Auslösung, Alarm

STW Stromwandler Stromwandler

SU Switchgear Unit Frühere Bezeichnung der INSUM Communications Unit

Systemuhr INSUM-Gerät zur Zeitsynchronisation zwischen Zeitgeber und allen MCUs. Gehört zur INSUM Communications Unit (siehe ICU)

TCP/IP Transmission Control Protocol /Internet Protocol

TCP/IP ist ein hochwertiges, verbindungsorientiertes, zuverlässiges, voll-duplexes Kommunikationsprotokoll, das zur Integration heterogener Systeme entwickelt wurde.



Notizen: Abkürzung Begriff Erläuterung / Anmerkungen

TFLC Thermal Full Load Current Beschreibung siehe MCU-Parameterbeschreibung

TOL Thermische Überlast Beschreibung siehe MCU-Parameterbeschreibung

UTC Coordinated Universal Time (koordinierte Weltzeit)

Die koordinierte Weltzeit ist der internationale Zeitstandard, der früher auch als Greenwich Meridian Time (GMT) bezeichnet wurde. Null (0) Uhr UTC bedeutet Mitternacht in Greenwich (England), das auf dem Längengrad Null liegt. Die Weltzeit verwendet eine Zeitbasis von 24 Stunden.

VU Voltage Unit Spannungsmess- u. Versorgungseinheit für MCU 2

Warnung Eine Warnung lässt sich definieren als ein Wechsel von Daten oder Parametern von einem beliebigen Zustand in einen unnormalen Zustand. Der Zustandswechsel zum unnormalen Zustand kann auch durch Überschreiten der festgelegten Warngrenze durch Daten erfolgen.

Wink Die Wink-Funktion erlaubt die Identifizierung eines Geräts im LON-Netzwerk. Wenn ein Gerät eine Wink-Meldung vom Feldbus erhält, reagiert es mit einer optischen Anzeige (blinkende LED).

Notes:

Herausgeber: AST/BTDruckschriften-Nr.: 1TGC901091M0101

ABB Schaltanlagentechnik GmbHWallstadter Str. 5968526 Ladenburg

Weitere Produkte, Neuigkeiten, Kontakte:www.abb.com/mns

Documents

Leitfaden Failsafe Version 2 - library.e.abb.com · DCS Distributed Control System siehe auch PLS (Leitsystem) Ereignis Ein Ereignis ist eine Zustandsänderung. Es kann als Fehler