Systèmes critiques embarqués

BRIO Modules d’E/S

 

Associés aux calculateurs centraux, les modules d’entrées/sorties qualifiés EN 50155 permettent de construire des architectures complètes de contrôle-commande de trains (TCMS).

Ces modules d’acquisition et de commande sont basés sur une plate-forme générique : le “Basic Remote Input Output” module (“BRIO”).

Le BRIO générique respecte le niveau SIL0 des normes EN 50126, EN 50128, EN 50129.

La gamme est complétée par des modules spécifiques :

  • le BRIO SIL2 : Module d’entrées/sorties sécuritaires SIL2
  • le BRIO SSPC : Contrôleur de puissance à semi-conducteur
  • le BRIO CEE : Contrôleur d’échange d’énergie

Plus de 15000 BRIO installés à ce jour dans le monde.

 

spécifications générales

  • Processeur  de traitement : STM32 32 bits/200Mhz
  • Système d’exploitation : Free RTOS
  • Coprocesseur d’entrées/sorties : FPGA Xilinx
  • Mémoires : SDRAM 8Mo, NAND, Crypto.
  • Cassette aluminium. Capot de protection en matériau composite
  • Dimensions : l x h x p = 30 x 262 x 265 mm
  •  Montage:
    • En rack 6U x 6HP
    • Seul sur cloison avec un support mécanique en option 
  • Câblage des entrées/sorties et alimentation en face arrière :
    • 2 connecteurs de type DIN41612 F48 mâles classe 1
  • Câblage des réseaux en face avant :
    • Ethernet : M12 code D femelle
    • Liaisons série : Subd 9 points
  • Plage unique étendue : 24Vdc-110Vdc
  • Protection contre les inversions de polarité, surtensions et surintensités
  • Consommation : <20W
  • 1 Port  Ethernet
    • Connecteur M12
    • 10/100 Mbits IEEE802.3
    • Adresse IP définie par un serveur DHCP ou par une clé d’identification externe
    • Temps de latence entre une commande d’activation par le réseau et le basculement de la sortie logique <15ms
  • Protocoles :
    • IEC61375-2-3 Train Real time Data Protocol (TRDP)
    • Ethernet/IP-CIP Scanner ODVA conformance. Communication Adapter Profile
    • Protocoles spécifiques sur UDP/TCP 
    • Gestion des Web-services conformément à l’UIC559
    • Reprogrammation à distance sécurisée via HTTPS
  • Cybersécurité : Accélérateur cryptographique matériel (TRNG, AES-256, SHA-512…)

La liste des ports série dépend des modèles.

  • 1 port RS232 pour la programmation, le paramétrage ou la maintenance
  • Option : 1 port CAN 2.0 A/B ou CANopen
  • Option : 1 port RS485 Modbus RTU
  • Option : 1 port d’extension d’I/O (RS485 HDLC Daisy Chain) pour communiquer avec des BRIO supplémentaires (extension ou redondance locale)

configurations d'entrées/sorties

Entrées logiques

  • Entrée type P
  • Impédance d’entrée : 210kΩ
  • Plage étendue : 24Vdc-110Vdc
  • Courant de fritting : 10mA max
  • Protection contre les inversions de polarité
  • Voies non-isolées entre elles
  • Forçage des entrées pour tests
  • Filtrage paramétrable

Entrées ANALOGIQUES

  • 2 entrées Type courant : ±20 mA
  • 2 entrées type tension : ±10V
  • Résolution : 11 bits + signe (±2048 points)
  • Précision : 2% sur la pleine échelle
  • Impédance : 10 kΩ (en tension) or 113Ω (en courant)
  • Protection contre les surtensions : ±15V (en tension); ±6V (en courant)

La gamme BRIO générique possède plusieurs modules selon le type et nombre d’entrées/sorties.

Deux modèles de base : 

  • 40 entrées logiques + 8 sorties relais électromécaniques + 2 relais statiques SST
  • 32 entrées logiques + 16 sorties relais SST 

Ces modèles peuvent posséder en option : 

  • 2 entrées analogiques Courant + 2 entrées analogiques Tension + 1 sortie analogique Tension/courant
  • Un port CAN
  • Un port d’extension locale
  • Jusqu’à 6 sorties SST peuvent être utilisées en commande PWM
Consultez le service commercial pour définir le modèle correspondant à votre besoin.

Sorties logiques relais

  • Type SPDT:  Single pole-Double Throw . 
  • Pouvoir de coupure : 300V/ 0.3A  -> 30V/8A
  • Durée de commutation : Turn-on <10ms; Turn-off <5ms
  • Test d’endurance :
    • 4.5 millions de cycle à 143V/10mA (charge résistive) 
    • 1.5 million de cycles à 143V/270mA (charge inductive L/R=40ms)
  • Protection contre les surtensions
  • Isolement :
    • 500Vrms entre sorties
    • 1000Vrms entre sortie et chassis à la terre

Sorties logiques SST/PWM

6 sorties SST peuvent être utilisées en Pulse Width Modulation

  • Choix d’utilisation de la sortie : sortie simple ou PWM
  • Fréquence : 0-1000Hz par pas de 0.Hz
  • Duty cycle : 0-100% par pas de 0.4%

sorties logiques SST MOSFET

  • Technologie : relais statiques MOSFET
  • Charge : sink ou source
  • Courant de sortie : 1A max
  • Tension de sortie : 16.8 à 137.5Vdc
  • Temps de commutation : Turn-on <50μs ; Turn-off <300μs
  • Protections contre surtensions et surintensités (10A/100ms)
  • Isolement : 1000Vrms entre sorties, 1000Vrms entre sorties et chassis 

SORTIES ANALOGIQUES

  • 1 sortie analogique tension (0-10V) ou courant (4-20mA) au choix par câblage
  • Résolution : 11 bits + signe (±2048 points)
  • Précision : 2% sur la pleine échelle
  • Impédance : <10Ω (en tension) or >100kΩ (en courant)
  • Protection contre les surintensités : infini
  • Isolement : 1000Vrms entre sortie et Terre

MISE EN OEUVRE LOGICIELLE

Module paramétrable

  • Le BRIO peut être utilisé comme un module déporté paramétrable.
  • Le mapping des données est figé
  • Possibilité de déclencher le téléchargement de paramètres de fonctionnement depuis une base de données centrale après reconnaissance d’une clé d’identification connectée sur le SubD RS232 
  • Exploitation et maintenance par Web Services

Module programmable (Microautomate)

  • Le BRIO peut être configuré en un micro-automate programmable.
  • Programmation IEC61131-3 (Ladder, Grafcet, Structured Text) avec l’atelier Straton.
  • Nombreux drivers de communication et de protocoles

Tenue environnementale

tenue CEM

NORMES
Objet
NIVEAU
Critère

EN 61000-4-2 (2009)

Immunité aux décharges électrostatiques

Contact : ±6kV

Air : ±8kV

B

EN 61000-4-3 (2011)

Immunité aux perturbations rayonnées

80 MHz … 1 GHz : 20V/m

1.4 GHz … 2.1 GHz : 10V/m

2.1 GHz … 2.5 GHz : 5V/m

A

EN 61000-4-4 (2010)

Immunité aux transitoires rapides en salves

± 2 kV direct

A

EN 61000-4-5 (2007)

Immunité aux ondes de choc

±2kV Mode commun

±1kV Mode différentiel

A

EN 61000-4-6 (2009)

Immunité aux perturbations conduites

10 Vrms

A

EN 55011 (2011)

Emissions rayonnées

150kHz … 500kHz

500kHz … 30MHz

30MHz … 230MHz

230MHz … 1GHz

99 dBμV

93 dBμV

40 dBμV/m à 3m

47 dBμV/m à 3m

tenue mécanique

Normes

EN 61373 (2011)

Objet

Applications ferroviaires

Matériel roulant

Essais de chocs et de vibrations

nevel

50 m/s² XYZ 30ms

7.9 m/s² XYZ 5h

Critère

A

tenue climatique

Normes

EN 60068-2-1 (2007)

EN 60068-2-1 (2007)

EN 60068-2-2 (2007)

EN 60068-2-30 (2007)

EN 50155 (2007)

Objet

Stockage à froid

Démarrage à froid (Ab)

Fonctionnement à chaud (Bb)

Essai de chaleur humide (Db)

Brouillard salin

Niveaux

-40°C 16h

-40°C

+70°C

+55°C 95% humidité 48h

48h (ST3)

Critère

A

A

A

A

A

BRIO spécifiques

BRIO FSM : Module d'entrées/sorties sécuritaires SIL2

Le Fail Safe Module (FSM) est certifié SIL2 CERTIFER en conformité aux normes EN50126, EN50128 et EN50129.

Il possède :

  • 20 entrées logiques SIL2
  • 10 sorties logiques Solid State Transistor (SST)  SIL2

BRIO CEE : Contrôleur d'échange d'énergie

Un BRIO CEE est installé dans chaque voiture et surveille les sources électriques de la voiture provenant de convertisseurs auxiliaires de puissance. 

Si la voiture perd sa source électrique, il dialogue avec les BRIO CEE des voitures adjacentes pour permettre de ré-alimenter la voiture partiellement ou totalement via les deux voitures adjacentes. Le secours est total si la voiture est entourée par deux voitures saines qui ne secourent pas d’autres voitures.

BRIO SSPC : Contrôleur de puissance à semi-conducteur

Le BRIO Solid State Power Controller (SSPC) possède 8 sorties SST surveillées et réarmables à distance via le réseau.

6 sorties peuvent commuter jusqu’à 6A et 2 sorties jusqu’à 10A.

En fonction d’une courbe de disjonction de 1000 points, préalablement configurée et enregistrée, il coupe la sortie en moins de 1 μs si l’intensité dépasse un seuil défini.

Sur chaque sortie, il calcule la puissance et mesure la température.

Les calculs sont réalisés par un coprocesseur FPGA.

Réarmement à distance : Après disjonction, la sortie peut être refermée par une commande du TCMS via le port Ethernet.