Das 3500/22M Transient Data Interface (TDI)-Modul ist ein leistungsstarkes Kommunikations- und Datenerfassungsmodul, das von Baker Hughes unter der Marke Bently Nevada™ entwickelt und speziell für das 3500 Machinery Monitoring System entwickelt wurde. Dieses Modul umfasst nicht nur alle Funktionen des herkömmlichen 3500/20 Rack Interface Module (RIM), sondern integriert auch Datenerfassungsfunktionen ähnlich einem Kommunikationsprozessor wie TDXnet, was es zu einer Schlüsselkomponente für die Aktivierung von Zustandsüberwachungs- und Diagnosesystemen macht.
Das TDI-Modul befindet sich im Steckplatz neben den Netzteilen in einem 3500-Rack. Es ist mit Monitormodulen der M-Serie (z. B. 3500/40M, 3500/42M) verbunden, um kontinuierlich stationäre und transiente dynamische (Wellenform-)Daten zu erfassen und diese Daten über eine Ethernet-Verbindung an Host-Software, wie z. B. System 1™ Condition Monitoring and Diagnostic Software oder die 3500 System Configuration Software, zu übertragen.
2. Hauptmerkmale und detaillierte Funktionsprinzipien
2.1 Datenerfassungsfunktionen
Die Kernfunktion des TDI-Moduls ist die Echtzeiterfassung und -übertragung mehrerer Datentypen, die wie folgt detailliert beschrieben werden:
a) Datenerfassung statischer Werte
Das TDI-Modul erfasst kontinuierlich statische Werte von den Monitormodulen, einschließlich Parametern wie Vibration, Temperatur und Verschiebung. Diese Werte werden in 1-Sekunden-Intervallen aufgezeichnet und 10 Minuten vor und 1 Minute nach einem Alarmereignis gespeichert. Wenn sich ein Alarmmoment nähert, erhöht sich außerdem die Datenerfassungsfrequenz auf 100-Millisekunden-Intervalle, um sicherzustellen, dass kritische vorübergehende Änderungen erfasst werden.
b) Dynamische Wellenformdatenerfassung
Das TDI unterstützt die Wellenformdatenerfassung für bis zu 48 Kanäle, verfügt über DC-gekoppelte Eingänge und die Möglichkeit, gleichzeitig synchrone und asynchrone Abtastung durchzuführen:
Synchrone Abtastung: Basierend auf Keyphasor®-Signalen unterstützt es mehrere vom Benutzer konfigurierbare Abtastraten pro Umdrehung (z. B. 1024, 720, 512, 360, 256, 128, 64, 32, 16 Abtastungen/Umdrehung) und deckt Abtastperioden von 2 bis 128 Umdrehungen ab.
Asynchrone Abtastung: Unterstützt verschiedene Frequenzbereiche von 10 Hz bis 30 kHz und bietet die Möglichkeit zur Spektrumanalyse mit 800 Linien. Asynchrone Daten werden durch Anti-Aliasing gefiltert, um die Genauigkeit sicherzustellen.
c) Erfassung transienter Daten
Mit einer optionalen Channel Enabling Disk kann das TDI-Modul die Erfassung transienter Daten mit hoher Auflösung aktivieren. Mit dieser Funktion kann die Datenaufzeichnung basierend auf voreingestellten Geschwindigkeits- oder Zeitinkrementen während des Hochfahrens, Ausrollens oder anderer Betriebstransienten der Maschine ausgelöst werden, was für die Fehlerdiagnose und Leistungsanalyse von entscheidender Bedeutung ist.
d) Alarmdatenerfassung
Das TDI-Modul umfasst die Datenpufferung vor und nach dem Alarm. Es kann Wellenformdaten in 10-Sekunden-Intervallen für 2,5 Minuten vor und 1 Minute nach einer Alarmauslösung sowie eine dichtere Aufzeichnung statischer Werte aufzeichnen und so einen vollständigen Ereigniskontext für die Analyse nach einem Vorfall bereitstellen.
2.2 Kommunikationsschnittstellen und Protokolle
Das TDI-Modul bietet mehrere Kommunikationsschnittstellen für unterschiedliche industrielle Netzwerkumgebungen:
a) Der USB-B-Anschluss an der Vorderseite
unterstützt das BN-Host-Protokoll mit einer maximalen Datenrate von 1,5 kBaud (Auto-Baud-fähig) und wird für die lokale Konfiguration oder den Datenabruf verwendet. Ein standardmäßiges 3-Meter-USB-Kabel ist im Lieferumfang enthalten und unterstützt Kabel bis zu einer maximalen Länge von 5 Metern.
b) Ethernet-Schnittstellen
10Base-T/100Base-TX I/O: Verwendet einen RJ-45-Anschluss, unterstützt Auto-Negotiation, mit einer maximalen Kabellänge von 100 Metern.
100Base-FX I/O: Verwendet einen MT-RJ-Anschluss, unterstützt Vollduplex-Multimode-Glasfaserkabel mit einer maximalen Entfernung von 2000 Metern, ideal für Umgebungen mit hohen elektromagnetischen Störungen.
Beide Ethernet-Schnittstellen unterstützen das BN-Host-Protokoll und das BN-TDI-Protokoll über TCP/IP und gewährleisten so eine effiziente Datenübertragung an die Host-Software.
2.3 Systemsteuerung und Statusanzeige
a) LEDs auf der Vorderseite
OK-LED: Zeigt den normalen Modulbetrieb an.
TX/RX-LED: Zeigt die Kommunikation mit anderen Modulen im Rack an.
TM-LED: Zeigt an, dass sich das Rack im Trip-Multiply-Modus befindet.
LED „CONFIG OK“: Zeigt an, dass das Rack eine gültige Konfiguration hat.
b) OK-Relaisausgang
Das TDI verfügt über ein OK-Relais, das den Gesamtbetriebsstatus des Racks anzeigt. Der Benutzer kann den Relaiskontakt so konfigurieren, dass er „offen“ oder „geschlossen“ ist, um einen NICHT-OK-Zustand anzuzeigen. Es ist für 5 A bei 24 VDC/120 VAC ausgelegt.
c) Bedienelemente und Schalter
Rack-Reset-Taste: Löscht gespeicherte Alarme und den Status „Timed OK Channel Defeat“.
Adressschalter: Legt die Rack-Adresse fest und unterstützt 127 mögliche Adressen.
Konfigurations-Tastensperre: Schaltet das Rack zwischen dem „RUN“-Modus (normaler Betrieb, Konfiguration gesperrt) und dem „PROGRAM“-Modus (ermöglicht lokale oder Remote-Konfiguration) um. Der Schlüssel kann in beiden Positionen abgezogen werden, um unbefugte Änderungen zu verhindern.
2.4 Systemkontaktfunktionen
Das TDI-Modul stellt mehrere Systemkontakte zur externen Steuerung und Verriegelung zur Verfügung:
Trip Multiply: Wird verwendet, um das 3500 Rack in den Trip Multiply-Modus zu versetzen.
Alarmunterdrückung: Wird verwendet, um alle Alarme im 3500-Rack zu unterdrücken.
Rack-Reset: Wird verwendet, um gesperrte Alarme und den Status „Timed OK Channel Defeat“ zu löschen.
Bei allen Kontakten handelt es sich um Trockenkontakte (<1 mAdc, zu Common), die für die Anbindung an SPS- oder DCS-Systeme geeignet sind.
2.5 Elektrische und mechanische Spezifikationen
Stromverbrauch: 10,5 Watt
Betriebstemperatur: -30 °C bis +65 °C (-22 °F bis +149 °F)
Lagertemperatur: -40 °C bis +85 °C (-40 °F bis +185 °F)
Luftfeuchtigkeit: 95 % nicht kondensierend
Akkulaufzeit (Echtzeituhr):
Die Modulabmessungen betragen 241,3 mm x 24,4 mm x 241,8 mm (9,50 Zoll x 0,96 Zoll x 9,52 Zoll) und das Gewicht beträgt etwa 0,91 kg (2,0 Pfund). Es ist für den Einbau in ein Standard-3500-Rack konzipiert.
2.6 Kompatibilitäts- und Upgrade-Überlegungen
Das TDI-Modul ist mit Monitormodulen der 3500 M-Serie kompatibel. Beim Umrüsten von einem 3500/20 RIM auf einen 3500/22 TDI ist es jedoch wichtig, die richtige Reihenfolge einzuhalten, um Schäden zu vermeiden:
Entfernen Sie das vorhandene RIM-Modul.
Entfernen Sie das RIM-E/A-Modul.
Installieren Sie das TDI-E/A-Modul.
Installieren Sie das TDI-Modul.
Dynamische Daten-Aktivierungsdiskette:
Zur Aktivierung der Funktionen zur transienten Datenerfassung ist eine optionale Diskette der Serie 3500/09 erforderlich. Die Festplatte ermöglicht die Konfiguration von Steady-State-Punkten und Übergangspunkten, wobei die Summe beider 672 Punkte über potenziell mehrere TDIs hinweg nicht überschreitet.
2.7 Zulassungen und Compliance
Das TDI-Modul entspricht zahlreichen internationalen Standards und Zertifizierungen:
FCC Teil 15: Elektromagnetische Verträglichkeit.
EMV-Richtlinie 2014/30/EU: Störfestigkeit und Emissionen für Industrieumgebungen (EN 61000-6-2, EN 61000-6-4).
Niederspannungsrichtlinie 2014/35/EU: Elektrische Sicherheit (EN 61010-1).
RoHS-Richtlinie 2011/65/EU: Beschränkung gefährlicher Stoffe.
Maritime Klassifizierungen: Enthält DNV GL- und ABS-Regeln.
Zulassungen für explosionsgefährdete Bereiche:
Klasse I, Zone 2: AEx/Ex nA nC ic IIC T4 Gc; AEx/Ex ec nC ic IIC T4 Gc
Klasse I, Division 2, Gruppen A, B, C, D
ATEX/IECEx: Ex II 3 G Ex nA nC ic IIC T4 Gc; Ex ec nC ic IIC T4 Gc
(T4 @ Ta = -20 °C bis +65 °C bei Installation gemäß spezifischen Zeichnungen).
3. Anwendungsszenarien
Das 3500/22M TDI-Modul wird in verschiedenen Branchen häufig zur Überwachung kritischer rotierender Geräte eingesetzt, darunter:
Dampf- und Gasturbinen in der Stromerzeugung
Kompressoren und Pumpen in der Öl- und Gasförderung und in Pipelines
Schiffsantriebssysteme und Hilfsmaschinen
Kritische rotierende Ausrüstung in chemischen, petrochemischen und metallurgischen Verarbeitungsanlagen.
