В системах промышленной автоматизации управление исполнительными устройствами (ИУ) часто реализуется посредством выдачи дискретного сигнала 24 В постоянного тока. При этом в ряде случаев критически важной задачей является контроль целостности линии управления — выявление обрыва и короткого замыкания. Рассмотрим три распространённых подхода к реализации данной функции в шкафах автоматизации (ША) на базе промышленного контроллера.
Принципиальное требование: диагностика линии должна выполняться в состоянии покоя, то есть при отключённом исполнительном устройстве.

Контроль реализуется формированием коротких слаботочных тестовых импульсов в отключённую линию.
Сильные стороны:

• минимальная схемная сложность;
• отсутствие дополнительных компонентов;
• низкая вероятность отказа по причине малой элементной базы.

Ограничения:

• зависимость корректности работы от параметров линии (длина, ёмкость, индустриальные помехи);
• нестабильная диагностика КЗ на протяжённых трассах;
• невозможность полноценного контроля линии с несколькими ИУ;
• потенциальная несовместимость с некоторыми типами исполнительных устройств.

С точки зрения вероятности собственного отказа решение является надёжным (минимум соединений). Однако устойчивость к внешним факторам (ЭМП, паразитные ёмкости, сложная топология) ограничена. Возможны:

• ложные срабатывания,
• пропуск реального дефекта,
• нестабильность диагностики при изменении условий эксплуатации.

Таким образом, структурная надёжность высокая, диагностическая достоверность — условная.

Решение строится на применении реле с двумя группами перекидных контактов, аналогового входа, дискретного выхода, токоограничивающего резистора и клеммы с предохранителями.
Контроль осуществляется диагностическим током обратной полярности с последующим измерением параметров цепи.
Преимущества:

• контроль длинных линий;
• корректная работа при параллельном подключении ИУ;
• независимость от производителя ПЛК;
• высокая достоверность обнаружения обрыва и КЗ.

Недостатки:

• большое количество соединений;
• увеличение габаритов ША;
• рост вероятности отказа из-за контактных элементов (реле, клеммы).

С точки зрения диагностической достоверности решение эффективно. Однако:

• увеличенное количество контактных соединений повышает вероятность отказа по причине плохого контакта;
• сложность схемотехники увеличивает риск человеческого фактора как при монтаже, так и при проектировании.

Таким образом, метод устойчив к параметрам линии, но менее устойчив к внутренним аппаратным отказам.

Компания СОВА предлагает приборы контроля целостности линий, интегрируемые в АСУ ТП по интерфейсу RS-485 (Modbus RTU), а в ряде конфигураций — также по дискретным сигналам.
Физический принцип диагностики аналогичен второму способу (контроль током обратной полярности), однако реализован в промышленном модульном исполнении.


Преимущества:

• компактность и минимизация соединений в ША;
• контроль длинных линий и параллельных ИУ;
• корректная работа при нестандартных схемах подключения (например, общий «минус»);

независимость от производителя контроллера.


Для объектов с развитой кабельной инфраструктурой, нестандартной топологией подключения исполнительных устройств и повышенными требованиями к надёжности контроля целостности линий, применение специализированных устройств контроля СОВА является технически обоснованным и эксплуатационно целесообразным решением. Такой подход позволяет:

• повысить достоверность диагностики;
• снизить риски отказов, связанных с внешней схемной реализацией;
• оптимизировать компоновку шкафа автоматизации;

обеспечить интеграцию в АСУ ТП любого уровня.


Автор: Андрей Вассерман, директор ООО "СОВА"