IS200SHRAH2A عبارة عن لوحة طرفية إدخال/إخراج تناظرية عالية الأداء ومدمجة HART (محول طاقة عن بعد قابل للعنونة على الطريق السريع) داخل نظام التحكم جنرال إلكتريك (GE) Mark VIe. كعضو في عائلة SHRA، تم تصميم IS200SHRAH2A خصيصًا للاتصال بحزمة الإدخال/الإخراج PHRA (الطراز IS220PHRA)، مما يوفر 10 قنوات بمدخل تناظري 4-20 مللي أمبير وقناتين بمخرج تناظري 4-20 مللي أمبير للتحكم في العمليات الصناعية. وهو يدعم في نفس الوقت النقل الشفاف ثنائي الاتجاه لبروتوكول اتصال HART. تتميز هذه اللوحة بتصميم طرفي مريح قابل للتوصيل يعمل على تبسيط أعمال الأسلاك والصيانة في الموقع إلى حد كبير، وهي خيار مثالي للحصول على إشارات العمليات وحلقات التحكم في صناعات البتروكيماويات وتوليد الطاقة والمعادن.
تكمن الميزة الأساسية لجهاز IS200SHRAH2A في قدرته على تمرير HART. فهو يسمح لأوامر HART الصادرة من نظام التحكم (عبر حزمة PHRA I/O) بالمرور دون عوائق إلى أجهزة الإرسال الميدانية الذكية التي تدعم HART، ويعيد إشارات استجابة HART من الأجهزة الميدانية إلى نظام التحكم. يتيح ذلك تكوين المعلمة عن بعد، واسترجاع البيانات التشخيصية، ومراقبة حالة الجهاز دون التأثير على النقل العادي للإشارة التناظرية 4-20 مللي أمبير. تتيح هذه الميزة للمستخدمين الاستفادة الكاملة من الوظائف المتقدمة للأجهزة الميدانية الذكية دون الحاجة إلى أسلاك إضافية.
تحديد موقع النظام والتوافق
ضمن بنية التحكم Mark VIe، يعمل IS200SHRAH2A كجزء من النظام الفرعي للإدخال/الإخراج للعملية، الموجود بين شبكة Ethernet الخاصة بوحدة التحكم والأجهزة الميدانية. وضع العمل الخاص بها هو كما يلي: يتم توصيل حزمة PHRA I/O مباشرة بموصل من النوع D على لوحة IS200SHRAH2A وتتبادل البيانات عالية السرعة مع وحدة التحكم عبر Ethernet. يتوافق جهاز IS200SHRAH2A واحد مع حزمة إدخال/إخراج PHRA واحدة، مما يشكل وحدة اقتناء وإخراج تناظرية بسيطة مدمجة.
من المهم ملاحظة أن IS200SHRAH2A متوافق فقط مع حزمة الإدخال/الإخراج PHRA (جميع إصدارات IS220PHRA) وغير متوافق مع حزمة الإدخال/الإخراج YHRA. توفر اللوحة تكوينًا بسيطًا فقط ولا تدعم تطبيقات Triple Modular Redundant (TMR)، مما يجعلها مناسبة لحلقات التحكم الحساسة للتكلفة أو التي لديها متطلبات تكرار أقل صرامة.
الميزات الوظيفية الأساسية
1. قنوات الإدخال والإخراج التناظرية الغنية
يوفر IS200SHRAH2A 10 مدخلات تناظرية ومخرجين تناظريين، بإجمالي 12 قناة. من بينها، يمكن تكوين 8 مدخلات عبر وصلات وصل لإدخال تيار 4-20 مللي أمبير أو إدخال جهد تيار مستمر ±5 فولت، مما يستوعب متطلبات واجهة جهاز الإرسال المختلفة. يمكن تكوين مدخلين إضافيين إما لمدخل تيار 4-20 مللي أمبير أو ±1 مللي أمبير، مما يوفر طريقة اتصال مرنة لإشارات التيار المنخفض الخاصة. المخرجان التناظريان هما مخرجان تيار قياسيان من 4 إلى 20 مللي أمبير، قادران على قيادة الأحمال مباشرة مثل المحركات أو أجهزة تحديد المواقع أو المسجلات.
توفر اللوحة مصدر تيار مستمر 24 فولت لجميع أجهزة الإرسال، بحد أقصى 21 مللي أمبير لكل قناة. يمكن لهذا أن يعمل مباشرة على تشغيل أجهزة الإرسال ذات السلكين، مما يبسط تصميم توزيع الطاقة الميدانية.
2. اتصالات هارت الشفافة
بروتوكول HART هو معيار صناعي يقوم بتركيب إشارات التردد على إشارة تناظرية بقدرة 4-20 مللي أمبير لتحقيق الاتصال الرقمي. يدعم IS200SHRAH2A المرور الكامل لإشارة HART: عندما يتم تكوين قناة إدخال للوضع الحالي 4-20 مللي أمبير عبر وصلات العبور، يمكن إرسال إشارات HART المعدلة ثنائي الاتجاه من خلال رابط البيانات الذي يشتمل على اللوحة الطرفية وحزمة PHRA I/O ووحدة التحكم. يمكن لأنظمة إدارة الأصول أو أجهزة اتصال HART المحمولة في نظام التحكم استخدام هذا المسار للوصول عن بعد إلى أجهزة HART الميدانية وقراءة تعريف الجهاز ومعلمات التكوين والمعلومات التشخيصية والبيانات متعددة المتغيرات. وهذا يعزز بشكل كبير كفاءة إدارة المعدات وقدرات الصيانة التنبؤية.
يرجى ملاحظة أن اتصال HART متاح فقط عند ضبط الإدخال على وضع 4-20 مللي أمبير. إذا تم تكوين مدخل لجهد تيار مستمر ±5 فولت أو الوضع الحالي ±1 مللي أمبير، فسيتم عزل إشارة HART أو تصفيتها، مما يمنع الاتصال.
3. تصميم محطة قابلة للتوصيل
على عكس المحطات الثابتة لـ SHRAH1A، يستخدم IS200SHRAH2A رأسًا بزاوية قائمة يقبل مجموعة متنوعة من الكتل الطرفية القياسية من النوع الأوروبي ذات 48 سنًا والقابلة للتوصيل والمتوفرة تجاريًا. يوفر هذا التصميم راحة كبيرة: أثناء توصيل الأسلاك الميدانية، يمكن أولاً وضع جميع الكابلات على كتلة طرفية قابلة للتوصيل، والتي يمكن بعد ذلك إدخالها على اللوحة كوحدة واحدة للتثبيت السريع. عند استبدال اللوحة، يجب فصل الكتلة الطرفية فقط، مما يلغي الحاجة إلى إزالة كل سلك على حدة، مما يقلل بشكل كبير من وقت التوقف عن العمل للصيانة. يتم توفير نقطة تأريض لدرع كابل الإدخال/الإخراج بجوار الكتلة الطرفية، مما يمنع التداخل الكهرومغناطيسي بشكل فعال.
4. تكوين العبور المرن
يحقق IS200SHRAH2A تكوين قناة مرن للغاية من خلال وصلات العبور الموجودة على اللوحة، مما يسمح بالتكيف مع أنواع مختلفة من إشارات المجال دون تغييرات في الأجهزة. وظائف العبور المحددة هي كما يلي:
مجموعة الطائر |
وظيفة |
خيارات التكوين |
من JP1A إلى JP8A |
حدد نوع الإدخال للقنوات من 1 إلى 8 |
المدخلات الحالية (4-20 مللي أمبير) أو مدخلات الجهد (± 5 فولت) |
من JP1B إلى JP8B |
حدد طريقة اتصال العودة للقنوات من 1 إلى 8 |
العودة متصلة بـ Common أو مفتوحة لليسار |
JP9A وJP10A |
حدد نطاق الإدخال الحالي للقنوات 9 و10 |
4-20 مللي أمبير أو ±1 مللي أمبير |
JP9B وJP10B |
حدد طريقة اتصال العودة للقنوات 9 و10 |
العودة متصلة بـ Common أو مفتوحة لليسار |
يتم تنفيذ جميع التكوينات الأخرى، مثل إعدادات النطاق ومعلمات المرشح وتمكين اتصال HART، بواسطة حزمة PHRA I/O من خلال برنامج تطبيق ToolboxST، دون الحاجة إلى التعامل مع اللوحة الطرفية نفسها.
5. التشخيص وتحديد الهوية على متن الطائرة
يوفر IS200SHRAH2A مقاومًا متسلسلًا لكل قناة إخراج تناظرية. يشير انخفاض الجهد عبر هذه المقاومة إلى تيار الخرج الفعلي، مما يسمح لحزمة الإدخال/الإخراج PHRA بإجراء التشخيص في الوقت الفعلي. إذا أصبح أي من المخرجات التناظرية غير صحي (على سبيل المثال، بسبب دائرة مفتوحة، أو دائرة قصيرة، أو الحمل الزائد)، فسوف يقوم PHRA بإنشاء إنذار تشخيصي.
تم أيضًا دمج شريحة معرف للقراءة فقط على اللوحة، لتخزين الرقم التسلسلي للوحة الطرفية ونوع اللوحة ورقم المراجعة وموقع موصل JR/JS/JT المرتبط. تقرأ حزمة الإدخال/الإخراج PHRA شريحة المعرف هذه عند تهيئة الطاقة. إذا تم اكتشاف عدم تطابق بين نموذج اللوحة الفعلي المتصل والنموذج الذي تم تكوينه، فسيتم إنشاء خطأ عدم توافق الأجهزة، مما يمنع بشكل فعال تشوهات النظام الناتجة عن الإدخال غير الصحيح للوحة.
6. دعم الارسال على نطاق واسع
يدعم IS200SHRAH2A طرق توصيل الأسلاك المتعددة لجهاز الإرسال الميداني، بما في ذلك:
أجهزة إرسال ذات سلكين : مدعومة بمصدر تيار مستمر 24 فولت من اللوحة الطرفية؛ تتشارك الإشارة والطاقة في زوج سلكي واحد.
أجهزة إرسال بثلاثة أسلاك : مدعومة بمصدر تيار مستمر 24 فولت من اللوحة الطرفية؛ تشترك الإشارة والطاقة في سلك إرجاع مشترك.
أجهزة إرسال بأربعة أسلاك : يتم فصل الإشارة والطاقة تمامًا؛ يتم تشغيل جهاز الإرسال بشكل مستقل أو من مصدر الطاقة الموجود على متن الطائرة.
أجهزة إرسال تعمل بالطاقة الخارجية : يتم تشغيل جهاز الإرسال بواسطة مصدر خارجي؛ يتم توصيل إشارة 4-20 مللي أمبير فقط باللوحة الطرفية.
يتيح هذا التوافق لـ IS200SHRAH2A الاندماج بسلاسة في مخططات الأسلاك الميدانية الحالية، مما يحمي الاستثمار الحالي للمستخدم.
يسلط الضوء على التثبيت والأسلاك
يتبع تركيب IS200SHRAH2A الخطوات التالية: أولاً، قم بتجميع العازل البلاستيكي واللوحة الطرفية، ثم قم بتثبيتهما على لوحة تثبيت معدنية (أو دعامة). أخيرًا، قم بتثبيت اللوحة المعدنية على حاجز DIN أو قم بتثبيتها مباشرة داخل الخزانة. بالنسبة للأسلاك، يوصى باستخدام كابل مزدوج ملتوي محمي مقاس 18 AWG (حوالي 0.8 مم²) لمنع التداخل الكهرومغناطيسي بشكل فعال وضمان سلامة الإشارة. يجب إنهاء سلك تصريف درع الكابل عند طرف التأريض المخصص المجاور لكتلة الأطراف لتجنب إنشاء حلقات أرضية.
استخدام الكتل الطرفية القابلة للتوصيل: أدخل أطراف السلك المقطوعة في الفتحات المقابلة للكتلة الطرفية وشد البراغي. بعد التأكد من أن التوصيلات آمنة، قم بمحاذاة الكتلة الطرفية بأكملها مع رأس الزاوية اليمنى على اللوحة وادفعها إلى مكانها لإكمال التوصيل الكهربائي. أثناء استبدال الصيانة، ما عليك سوى فصل المجموعة الطرفية من اللوحة القديمة، وتثبيت اللوحة الجديدة، ثم توصيل المجموعة الطرفية مرة أخرى. ولا حاجة إلى إعادة توصيل الأسلاك، مما يقلل وقت التوقف عن العمل بشكل كبير.
سيناريوهات التطبيق
IS200SHRAH2A مناسب لمختلف تطبيقات التحكم في العمليات الصناعية. تشمل التطبيقات النموذجية ما يلي:
الحصول على إشارات إرسال ذات سلكين أو أربعة أسلاك لمتغيرات العملية مثل الضغط ودرجة الحرارة والتدفق والمستوى.
إخراج إشارات تحكم 4-20 مللي أمبير إلى المحركات مثل مواضع الصمامات الذكية ومحركات الأقراص ذات السرعة المتغيرة.
تتطلب مشاريع إدارة الأصول الوصول عن بعد إلى أدوات HART للتكوين والتشخيص.
أنظمة Simplex ذات بنية تحكم واحدة، مثل الأنظمة المساعدة ومعالجة المياه والتحكم في الغلايات.
