GE IS200VAICH1DBC Analog Input/Output Board je vysoce výkonná analogová I/O procesorová deska používaná v rámci GE Industrial Control Systems. Analogová vstupní/výstupní deska IS200VAICH1DBC jako člen rodiny desek VAIC přijímá 20 analogových vstupů a řídí 4 analogové výstupy, čímž zajišťuje úpravu signálu, analogové multiplexování, analogově-digitální konverzi a digitálně-analogovou konverzi potřebnou pro získávání a řízení analogového procesního signálu v řídicích architekturách Mark VI. Každá svorkovnice přijímá 10 vstupů a 2 výstupy a kabely spojují svorkovnici se stojanem VME, kde je umístěna deska procesoru VAIC. VAIC převádí vstupy na digitální hodnoty a přenáší je přes základní desku VME na desku VCMI a poté do řídicí jednotky, zatímco u výstupů VAIC převádí digitální hodnoty na analogové proudy a přivádí je přes svorkovnici do zákaznického obvodu.
Analogová vstupní/výstupní deska IS200VAICH1DBC je identifikována konvencí číslování dílů GE používanou v celé produktové řadě průmyslových řídicích systémů. Předpona 'IS200' označuje desku jako produkt GE Industrial Control Systems, přičemž '200' konkrétně označuje, že deska je základní sestava. Zkratka 'VAIC' označuje funkční označení desky jako Analog Input/Output Board. Označení 'H1' označuje skupinu hardwaru, zatímco přípona 'DBC' označuje kombinaci kresby a funkční revize. Všechny číslice jsou důležité při objednávání nebo výměně jakékoli desky, protože desky různých úrovní revizí nemusí obsahovat identický hardware a společnost GE zajišťuje zpětnou kompatibilitu náhradních desek, přičemž upozorňuje, že různé úrovně revizí nemusí obsahovat identické součásti.
Analogová vstupní/výstupní deska IS200VAICH1DBC je verze VAICH1D rodiny VAIC, která je nejnovější generací navrženou pro podporu vyšší zátěžové odolnosti pro výstupy 20 mA. Tato generace poskytuje až 18 V dostupných na šroubových svorkách svorkovnice, což umožňuje provoz do zátěže 800 ohmů s 1000 stopami vodiče #18 s rezervou, ve srovnání s dřívějšími verzemi VAICH1C a předchozími verzemi, které podporovaly odpor zátěže až 500 ohmů. Deska VAICH1D vyžaduje pro správnou funkci svorkovnici TBAIH1C nebo novější, případně jakoukoli revizi svorkovnice STAI, přičemž správně funguje i se všemi revizemi svorkovnic DTAI.
Tento úvod k produktu poskytuje podrobné technické informace, funkční popisy, přiřazení konektorů, konfigurační pokyny a komplexní specifikace pro analogovou vstupní/výstupní desku GE IS200VAICH1DBC, která slouží jako základní reference pro inženýry řídicích systémů, techniky údržby a systémové integrátory pracující s průmyslovým řídicím zařízením GE.
Funkční architektura a zpracování signálů
Analogová vstupní/výstupní deska IS200VAICH1DBC je postavena na flexibilní a vysoce výkonné architektuře zpracování analogového signálu, která podporuje až 20 analogových vstupů a 4 analogové výstupy, přičemž typ vstupu, ať už napětí, 4–20 mA, nebo ±1 mA, se volí pomocí propojek na svorkovnici. Dva ze čtyř analogových výstupních obvodů mají 4–20 mA a další dva lze nakonfigurovat na 4–20 mA nebo 0–200 mA. Vstupy a výstupy mají obvody pro potlačení šumu pro ochranu proti přepětí a vysokofrekvenčnímu šumu.
Deska obsahuje úpravu signálu, analogový multiplexer, A/D převodník a D/A převodník, které poskytují kompletní analogový signálový řetězec od polní kabeláže až po digitální řídicí systém. A/D převodník je 16bitový převodník se 14bitovým rozlišením a normální doba skenování je 10 ms (100 Hz), přičemž vstupy 1 až 4 jsou dostupné pro skenování při 200 Hz. Přesnost měření je lepší než 0,1 % plného rozsahu a D/A převodník je 12bitový převodník s přesností 0,5 %.
Vstupní impedance analogové vstupní/výstupní desky IS200VAICH1DBC je 250 ohmů při 4–20 mA, 5 000 ohmů při ±1 mA a 500 000 ohmů na napěťovém vstupu, což umožňuje desce propojit širokou škálu vysílačů a zdrojů napětí. Vstupní potlačení šumu zahrnuje hardwarový filtr na prvních 10 obvodech (J3) s jedním pólovým přerušením při 500 rad/s, hardwarový filtr na druhých 10 obvodech (J4) s dvoupólovým přerušením při 72 a 500 rad/s a softwarový filtr využívající dvoupólový dolní propust konfigurovatelný pro 0,163,75 Hz,1 Hz, 1Hz Hz. Potlačení stejnosměrného střídavého proudu je 60 dB při 60 Hz s napětím až ±5 V v součinném režimu a potlačení stejnosměrného stejnosměrného proudu je 80 dB se špičkovým napětím v součinném režimu -5 až +7 V. Běžný rozsah napětí je ±5 V, s ±2 V CMR pro vstupy ±10 V.
Simplex a TMR aplikace
Analogová vstupní/výstupní deska IS200VAICH1DBC podporuje simplexní i trojité modulární redundantní (TMR) aplikace a poskytuje flexibilitu požadovanou pro různé systémové architektury.
V simplexní konfiguraci poskytuje svorkovnice vstupní signály do jednoho VAIC, který zajišťuje veškerý proud pro výstupy. Deska přijímá 20 analogových vstupů a ovládá 4 analogové výstupy, přičemž dvě svorkovnice TBAI poskytují zakončení na straně pole. Analogová I/O kapacita pomocí dvou svorkovnic TBAI zahrnuje 16 vstupů ±10 V DC, ±5 V DC nebo 4–20 mA, 4 vstupy 4–20 mA nebo ±1 mA, 2 výstupy 0–20 mA nebo 0–200 mA a 2 výstupy 0 mA.
V konfiguraci TMR jsou vstupní signály na svorkovnici rozvedeny do tří stojanů desek VME R, S a T, z nichž každý obsahuje VAIC. Výstupní signály jsou buzeny proprietárním obvodem, který vytváří požadovaný proud pomocí všech tří VAIC. V případě selhání hardwaru je špatný VAIC odstraněn z výstupu a zbývající dvě desky nadále produkují správný proud. Napájení 24 V DC do převodníků pochází ze všech tří VME stojanů a je vybráno diodou NEBO na svorkovnici. Každý analogový proudový výstup je napájen proudy ze všech tří VAIC a skutečný výstupní proud je měřen pomocí sériového rezistoru, který přivádí napětí zpět do každého VAIC. Výsledným výstupem je zvolená střední hodnota nebo medián tří proudů, což zajišťuje odolnost proti chybám a vysokou dostupnost požadovanou pro kritické řídicí aplikace.
Detekce zablokování kompresoru
Firmware analogové vstupní/výstupní desky IS200VAICH1DBC zahrnuje detekci zastavení kompresoru plynové turbíny, prováděnou při 200 Hz. Lze vybrat dva algoritmy blokování a oba používají první čtyři analogové vstupy, snímané při 200 Hz. Jeden algoritmus je pro malé plynové turbíny LM a používá dva tlakové převodníky, zatímco druhý algoritmus je pro vysoce výkonné plynové turbíny a používá tři tlakové převodníky.
Algoritmus detekce zastavení kompresoru používá jako primární vstup výstupní tlak kompresoru PS3 a pokles tohoto tlaku indikuje možné zastavení kompresoru. Algoritmus také vypočítává rychlost změny výtlačného tlaku dPS3/dt a porovnává tyto hodnoty s nakonfigurovanými parametry zastavení, konstantami KPS3. Vypnutí kompresoru je iniciováno VAIC, který posílá signál do ovladače, kde se používá k zahájení vypnutí, a signál vypnutí lze použít k nastavení všech palivových uzavíracích ventilů prostřednictvím libovolného reléového výstupu. Detekce zablokování kompresoru a činnost relé nastanou do 30 ms, což poskytuje rychlou a spolehlivou odezvu na zablokování.
Instalace a elektroinstalace
Analogová vstupní/výstupní deska IS200VAICH1DBC je navržena pro přímou instalaci do stojanu procesoru VME. Chcete-li desku nainstalovat, vypněte stojan procesoru VME, zasuňte desku a rukama zatlačte na horní a spodní páčku, aby se usadily její okrajové konektory, a poté utáhněte upevňovací šrouby v horní a spodní části předního panelu. Připojení kabelů ke svorkovnicím se provádí pomocí konektorů J3 a J4 ve spodní části stojanu VME, což jsou konektory západkového typu pro zajištění kabelů. Po zapnutí VME racku zkontrolujte diagnostické kontrolky v horní části předního panelu.
Velikost desky je 26,04 cm na výšku, 1,99 cm na šířku a 18,73 cm do hloubky (10,26 palce x 0,782 palce x 7,375 palce) a spotřeba energie je nižší než 31 W. Rozsah provozních teplot je 0 až 60 °C (32 až 140 °F), díky čemuž je deska vhodná pro instalaci do standardních průmyslových skříní.
Diagnostika a detekce poruch
Analogová vstupní/výstupní deska IS200VAICH1DBC poskytuje komplexní diagnostické funkce, které pomáhají s ověřováním systému a izolací chyb. Tři LED diody v horní části předního panelu VAIC poskytují informace o stavu, přičemž normální stav RUN je blikající zeleně, FAIL je nepřerušovaně červená a STATUS je normálně vypnutý, ale zobrazuje se trvale oranžově, pokud na desce existuje diagnostický alarmový stav.
Každý analogový vstup má kontrolu hardwarového limitu založenou na přednastavených, nekonfigurovatelných vysokých a nízkých úrovních nastavených blízko konce provozního rozsahu, a pokud je tento limit překročen, nastaví se logický signál a vstup se již neskenuje. Pokud je nastaven některý z hardwarových limitů vstupu, vytvoří se složený diagnostický alarm L3DIAG_VAIC, který se vztahuje na celou desku. Každý vstup má také kontrolu systémových limitů na základě konfigurovatelných vysokých a nízkých úrovní, které lze použít ke generování alarmů a lze je nakonfigurovat pro povolení nebo zakázání a jako blokovací nebo neblokující.
V systémech TMR, pokud se jeden signál liší od zvolené hodnoty o více než předem stanovený limit, je tento signál identifikován a je vytvořena chyba, která poskytuje včasnou indikaci problému vznikajícího v jednom kanálu. Deska monitoruje D/A výstupy, výstupní proudy, celkový proud, sebevražedná relé a škálovací relé 20/200 mA, kontroluje je z hlediska přiměřenosti a při zjištění problému vytváří poruchu. Svorkovnice TBAI má své vlastní ID zařízení, které se dotazuje VAIC, a pokud dojde k neshodě, vytvoří se chyba nekompatibility hardwaru.
Diagnostika monitoruje každý výstup a sebevražedné relé odpojí odpovídající výstup, pokud chybu nelze odstranit příkazem z procesoru, což poskytuje další vrstvu ochrany pro provozní zařízení a proces.
Vhodnost aplikací a systémová integrace
Analogová vstupní/výstupní deska IS200VAICH1DBC je všestranné analogové rozhraní, které lze použít v široké řadě aplikací GE Industrial Control System. Jeho 20 analogových vstupů podporujících signály 4–20 mA, ±1 mA, ±5 V DC a ±10 V DC a jeho 4 analogové výstupy, které podporují 4–20 mA a 0–200 mA, umožňují desce rozhraní s tlakovými snímači, snímači teploty, průtokoměry, snímači hladiny, polohovacími ventily, akčními členy.
Díky podpoře simplexních i TMR aplikací je deska vhodná pro širokou škálu systémových architektur, od cenově citlivých simplexních instalací až po kritické TMR instalace, kde je vyžadována vysoká dostupnost. V aplikacích TMR poskytují ventilátorové vstupy desky, diodový NEBO zvolený výkon vysílače a střední volené výstupy odolnost proti poruchám a spolehlivost požadovanou pro nejnáročnější řídicí aplikace.
Detekce zastavení kompresoru vestavěná na desce s algoritmy dvou převodníků a tří převodníků a skenovací frekvencí 200 Hz poskytuje rychlý a spolehlivý prostředek pro detekci zastavení kompresoru v aplikacích s plynovými turbínami a signál vypnutí lze použít k nastavení všech palivových uzavíracích ventilů prostřednictvím libovolného reléového výstupu, což poskytuje komplexní ochrannou funkci.
Schopnost desky s vyšším odporem zátěže, až 800 ohmů podporovaných 1000 stopami vodiče #18, umožňuje desce řídit delší kabely a vyšší impedanční zátěž než dřívější generace VAIC, což poskytuje větší flexibilitu v polním zapojení a připojených polních zařízeních.
Údržba a životní cyklus
Analogová vstupní/výstupní deska IS200VAICH1DBC je navržena pro dlouhou životnost s minimální údržbou. Deska neobsahuje žádné pohyblivé části a její robustní konstrukce zajišťuje vysokou spolehlivost v nepřetržitém průmyslovém provozu. Rutinní údržba se skládá z pravidelné vizuální kontroly desky, konektorů a LED diod, ověření, že analogové vstupní a výstupní signály jsou v rámci specifikací, a potvrzení, že diagnostické LED diody indikují normální provoz.
Diagnostické funkce desky, včetně kontrol hardwarových a systémových limitů, hlasování TMR, monitorování výstupu a integrovaného ID čipu, zjednodušují odstraňování problémů a zajišťují, že je na každém místě nainstalována správná deska. Pokud existuje diagnostický alarmový stav, LED dioda STATUS bude trvale svítit oranžově a upozorní technika údržby na problém s deskou nebo elektroinstalací.
Pokud deska vyžaduje výměnu, proces je jednoduchý. Po vypnutí stojanu procesoru VME a ověření, že není k dispozici napájení, by měly být kabely odpojeny od konektorů J3 a J4, uvolněny upevňovací šrouby a deska vyjmuta ze stojanu pomocí horní a spodní páčky. Náhradní deska by měla být nainstalována ve stejné poloze, kabely by měly být znovu připojeny podle označení a před vrácením systému do provozu by měly být zkontrolovány diagnostické LED diody.
GE Industrial Control Systems zajišťuje kompatibilitu svých náhradních desek, i když desky různých úrovní revize nemusí obsahovat identický hardware. Při objednávání náhradní desky analogového vstupu/výstupu IS200VAICH1DBC uveďte úplné číslo dílu a popis, sériové číslo měniče nebo systému a číslo seznamu materiálů (ML). Továrna může nahradit novější verze na základě dostupnosti a vylepšení designu, ale je zaručena zpětná kompatibilita náhradních desek.
Závěr
Analogová vstupní/výstupní deska GE IS200VAICH1DBC je spolehlivé, robustní a všestranné analogové rozhraní pro průmyslové řídicí systémy GE. Jeho 20 analogových vstupů, které podporují různé typy signálů a rozsahů, jeho 4 analogové výstupy se schopností 4–20 mA a 0–200 mA, jeho vyšší odolnost vůči zátěži s podporou až 800 ohmů, vestavěná detekce zastavení kompresoru a jeho podpora pro simplexní i TMR aplikace poskytují flexibilitu, přesnost a spolehlivost požadovanou pro širokou škálu průmyslových analogových měření a řízení.
Analogová vstupní/výstupní deska IS200VAICH1DBC se svou montáží do VME racku, jasně označenými konektory, komplexní diagnostikou a kompatibilitou s řídicím systémem Mark VI a svorkovnicemi TBAI, STAI a DTAI je navržena pro snadnou instalaci, ověřování a údržbu. Analogová vstupní/výstupní deska IS200VAICH1DBC, podporovaná kvalitní výrobou GE, globální sítí podpory a závazkem zpětné kompatibility, nadále poskytuje výkon, odolnost a spolehlivost, které průmysloví uživatelé od GE očekávají. Analogová vstupní/výstupní deska IS200VAICH1DBC, ať už je použita v nové instalaci nebo jako náhrada za stávající desku, poskytuje funkce analogových vstupů a výstupů, které jsou potřebné pro spolehlivý a efektivní provoz řídicího systému.
