Das IS200EISBH1A Exciter ISBus Board (EISB) ist ein dediziertes Kommunikationsschnittstellenboard, das von General Electric (GE) für das EX2100 Excitation System entwickelt wurde. Es gilt für M1-, M2- und C-Controller. Die Hauptfunktion dieser Karte besteht darin, die Kommunikation zwischen den Controllern und Feldgeräten über Glasfaser zu ermöglichen und Daten mit dem DSPX-Controller über die Steuer-Backplane auszutauschen. Darüber hinaus bietet das EISB RS-232C-Kommunikationsschnittstellen für externe Werkzeuganschlüsse und Tastaturanschlüsse, was die Inbetriebnahme und Überwachung vor Ort erleichtert.
In redundanten Erregersystemen integriert der EISB auch eine ISBus-Schnittstellenelektronik. ISBus ist ein proprietäres GE-Kommunikationsprotokoll, das hier für die Datenübertragung zwischen den M1-, M2- und C-Controllern verwendet wird und eine hohe Systemzuverlässigkeit und stoßfreie Redundanzschaltfähigkeit gewährleistet.
Das EISB verfügt über ein modulares Design mit einem Steckplatz und einer Höhe von 3 HE und wird im Steuerrack unter dem DSPX-Controller installiert. Seine Frontplatte ist mit mehreren Glasfaseranschlüssen zum Empfang von Spannungs- und Stromsignalen vom Generatorfeld (und optional von einem Potentialquellen-Erreger) ausgestattet und interagiert gleichzeitig mit dem Bodenerkennungsmodul.
II. Hauptmerkmale
Glasfaser-Kommunikationsschnittstelle: Empfängt und sendet Signale variabler Frequenz über Glasfaser und sorgt so für eine elektrische Isolierung von Hochspannungsmessplatinen (EDCF), um die Systemsicherheit zu gewährleisten.
ISBus-Kommunikationsprotokoll: Unterstützt den Hochgeschwindigkeits-Datenaustausch zwischen Controllern in redundanten Erregersystemen.
RS-232C-Kommunikationsschnittstelle: Bietet serielle Kommunikation mit der Tastatur und einem externen Computer (Werkzeuganschluss) und unterstützt Baudraten von 1200 bis 38,4 kbps.
Keine LEDs, Jumper oder Sicherungen: Vereinfacht das Hardware-Design und reduziert potenzielle Fehlerquellen. Die gesamte Konfiguration erfolgt über Software.
Reset-Schalter an der Vorderseite: Das versenkte Design verhindert eine versehentliche Betätigung.
24-V-DC-Stromversorgung: Versorgt die Tastatur und den Werkzeuganschluss über die Rückwandplatine mit Strom.
Unterstützt Online-Austausch (Hot Swapping): In redundanten Systemen kann eine fehlerhafte EISB-Karte bei laufendem Erreger ausgetauscht werden, ohne dass eine Abschaltung erforderlich ist.
III. Systemintegration und Anwendung
Der IS200EISBH1A wird hauptsächlich in EX2100-Erregungssteuerungssystemen verwendet und fungiert als Kommunikationsbrücke zwischen den Controllern und Feldmessgeräten. In Verbindung mit dem DSPX-Controller, EDCF-Messkarten, Bodenerkennungsmodulen usw. bildet es ein vollständiges Erregungsregelungs- und Überwachungssystem.
Integration mit DSPX-Controller: Der EISB wird unter dem DSPX montiert und kommuniziert mit ihm über den Backplane-Anschluss.
Koordination mit EDCF-Boards: Empfängt Generatorfeldspannungs- und -stromsignale sowie optionale Erregerspannungs- und -stromsignale über Glasfaser.
Kommunikation mit dem Bodenerkennungsmodul: Empfängt und sendet Bodenerkennungssignale, um Rotor-Erdungsschutzfunktionen zu implementieren.
Anwendung in redundanten Systemen: Gibt Daten über das ISBus-Protokoll zwischen M1-, M2- und C-Controllern weiter und ermöglicht so eine stoßfreie Übertragung.
IV. Details zur Frontplattenschnittstelle
Die Frontplatte des IS200EISBH1A zeichnet sich durch ein klares und dennoch leistungsstarkes Design aus und umfasst vor allem:
1. Glasfaserempfänger (vier Einheiten)
Generatorfeld-Gleichspannungseingang: Empfängt das Generatorfeld-Gleichspannungssignal von der EDCF-Platine.
Generatorfeld-Gleichstromeingang: Empfängt das Generatorfeld-Gleichstromsignal von der EDCF-Karte.
Erregerspannungseingang (optional): Empfängt optional ein Erregerspannungssignal von der EDCF-Platine.
Erregerstromeingang (optional): Empfängt optional ein Erregerstromsignal von der EDCF-Karte.
2. Glasfaserempfänger und -sender (eine Einheit)
3. Reset-Schalter
V. Detaillierte Kommunikationsfunktionen
1. Glasfaserkommunikation
Die Glasfaserübertragungstechnologie gewährleistet die elektrische Isolierung zwischen dem EISB und den Hochspannungsmessplatinen (EDCF) und erhöht so die Störfestigkeit und Sicherheit des Systems. Alle Glasfasersteckverbinder nutzen standardmäßige Industrieschnittstellen und unterstützen so die zuverlässige Übertragung hochfrequenter Signale mit variabler Frequenz.
2. ISBus-Kommunikation
ISBus ist ein proprietäres Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsprotokoll von GE, das zur Übertragung von Echtzeitdaten zwischen M1-, M2- und C-Controllern in redundanten Erregersystemen verwendet wird. Das Protokoll unterstützt eine Multi-Master-Architektur und gewährleistet so einen nahtlosen Systemtransfer und eine kontinuierliche Erregungsregelung im Falle eines Ausfalls eines einzelnen Controllers.
3. RS-232C-Kommunikation
Der EISB enthält zwei RS-232C-Treiberschaltungen:
Tastaturanschluss: Wird zum Anschluss einer lokalen Tastatur zur Parametereinstellung, Statusüberwachung und manuellen Steuerung verwendet.
Tool-Port: Wird zum Anschließen eines externen Computers für Systemdiagnosen, Firmware-Upgrades und Datenerfassung über eine spezielle GE-Inbetriebnahmesoftware verwendet.
Die RS-232C-Schnittstellen unterstützen verschiedene Baudraten (1200 bis 38,4 kbit/s), um unterschiedlichen Inbetriebnahmeanforderungen gerecht zu werden.
VI. Installations- und Austauschanleitung
1. Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung
Warnung vor statisch empfindlichen Geräten:
Um Schäden an Komponenten durch statische Elektrizität zu vermeiden, behandeln Sie alle Platinen mit elektrostatisch empfindlichen Techniken. Tragen Sie beim Umgang mit Platinen oder Komponenten ein Erdungsarmband, jedoch erst, nachdem Platinen oder Komponenten aus potenziell spannungsführenden Geräten entfernt wurden und sich an einem normal geerdeten Arbeitsplatz befinden.
Lagerungsanforderungen:
Gedruckte Leiterplatten können statisch empfindliche Komponenten enthalten. Daher versendet GE alle Ersatzplatinen in antistatischen Beuteln. Beachten Sie beim Umgang mit Platinen die folgenden Richtlinien:
2. Offline-Austauschverfahren (für nicht redundante Systeme)
Warnung vor Stromschlaggefahr:
Um einen Stromschlag zu vermeiden, schalten Sie die Stromversorgung des Erregers aus und prüfen Sie dann, ob auf der Platine Strom vorhanden ist, bevor Sie sie oder angeschlossene Schaltkreise berühren.
Warnung vor Geräteschäden:
Um Geräteschäden zu vermeiden, dürfen Platinenanschlüsse nicht entfernt, eingesetzt oder angepasst werden, während das Gerät mit Strom versorgt wird.
Stellen Sie sicher, dass der Erreger stromlos ist: Lesen Sie im Installations- und Inbetriebnahmehandbuch des EX2100 (GEH-6631) nach, um die vollständigen Verfahren zur Stromabschaltung zu erfahren, und befolgen Sie alle örtlichen Vorgehensweisen zum Sperren/Tag-out.
Öffnen Sie die Tür des Schaltschranks: Überprüfen Sie, ob die Stromanzeigen an den EPDM- und EPSM-Netzteilen aus sind und die LEDs an der Steuerung aus sind.
Trennen Sie die Glasfaserkabel: Trennen Sie alle Glasfaserkabel von der Vorderseite der EISB-Platine. Stellen Sie sicher, dass sie für den korrekten Zusammenbau gekennzeichnet sind.
Entfernen Sie vorsichtig die DSPX- und EISB-Karten:
a. Lösen Sie die Schrauben oben an der DSPX-Frontplatte und unten an der EISB-Frontplatte, in der Nähe der Auswurflaschen. (Die Schrauben sind unverlierbar in der Frontplatte und sollten nicht entfernt werden.)
b. Lösen Sie DSPX und EISB, indem Sie die Auswurflaschen anheben.
C. Ziehen Sie beide Bretter mit beiden Händen vorsichtig aus dem Rack.
Trennen Sie DSPX und EISB: Entfernen Sie den DSPX von der Oberseite des EISB und befestigen Sie ihn an der Ersatz-EISB-Platine.
Setzen Sie die Ersatzkarten ein: Schieben Sie die Ersatz-DSPX- und EISB-Karten in den richtigen Steckplatz im Rack.
Erstes Einsetzen: Beginnen Sie mit dem Einsetzen der Platinen, indem Sie gleichzeitig mit den Daumen fest auf die Ober- und Unterseite der Frontplatten drücken.
Endgültiges Einsetzen: Beenden Sie das Einsetzen der Platinen im Schlitz, indem Sie zunächst die Schrauben oben und unten an der Frontplattenbaugruppe abwechselnd festziehen. Ziehen Sie die Schrauben gleichmäßig an, um sicherzustellen, dass die Bretter richtig sitzen.
Kabel wieder anschließen: Schließen Sie alle abgetrennten Kommunikationskabel wieder an.
3. Online-Austauschverfahren (für redundante Systeme)
Bei einem redundanten Steuerungssystem besteht die Möglichkeit, den ausgefallenen EISB bei laufendem Erreger auszutauschen. Sie haben die Möglichkeit, den ausgefallenen EISB an Ort und Stelle zu belassen und den Erreger auf den verbleibenden Controllern laufen zu lassen. Im unwahrscheinlichen Fall eines zweiten Platinenausfalls in einem anderen Abschnitt wird der Erreger jedoch abgeschaltet. Wenn Sie sich entscheiden, die EISB-Platine zu wechseln, gehen Sie wie folgt vor:
Bestätigen Sie den ausgefallenen EISB: Öffnen Sie die Tür des Schaltschranks und bestätigen Sie den ausgefallenen EISB anhand der Anzeigen an der Vorderseite der Steuerungen.
Schalten Sie den relevanten Steuerabschnitt stromlos: Schalten Sie den Abschnitt des Steuerracks, der den auszutauschenden EISB enthält (M1, M2 oder C), stromlos, indem Sie den entsprechenden Abschnitt des Erregerstromverteilungsmoduls (EPDM) ausschalten. Überprüfen Sie, ob die LED-Anzeigen an den entsprechenden Abschnitten des EPDM und EPSM beide ausgeschaltet sind.
Steuerungsübertragung bestätigen: Überprüfen Sie die stromlosen Controller- und ESEL-LEDs, um zu bestätigen, dass die Steuerung an den anderen Master übertragen wird. Überprüfen Sie, ob alle Stromanzeigen auf den Platinen im entsprechenden Abschnitt ausgeschaltet sind, bevor Sie das EISB oder angeschlossene Schaltkreise berühren.
Trennen Sie die Glasfaserkabel: Trennen Sie bis zu sechs Glasfaser-Kommunikationskabel von der EISB-Frontplatte. Stellen Sie sicher, dass sie beschriftet sind.
Entfernen Sie vorsichtig die DSPX- und EISB-Karten:
a. Lösen Sie die Schrauben oben an der DSPX-Frontplatte und unten an der EISB-Frontplatte, in der Nähe der Auswurflaschen.
B. Lösen Sie den DSPX und den befestigten EISB, indem Sie die Auswerferlaschen anheben.
C. Ziehen Sie beide mit beiden Händen vorsichtig aus dem Gestell.
Trennen Sie DSPX und EISB: Entfernen Sie den DSPX von der Oberseite des EISB und befestigen Sie ihn am Ersatz-EISB.
Setzen Sie die Ersatzkarten ein: Schieben Sie die Ersatz-EISB-Karte und die angeschlossene DSPX-Karte in den richtigen Steckplatz im Rack.
Erstes Einsetzen: Beginnen Sie mit dem Einsetzen der Platine, indem Sie mit den Daumen gleichzeitig fest auf die Ober- und Unterseite der Frontplatten drücken.
Endgültiger Sitz: Beenden Sie den Sitz des Moduls im Steckplatz, indem Sie zunächst die Schrauben oben und unten an der Frontplattenbaugruppe abwechselnd festziehen. Ziehen Sie die Schrauben gleichmäßig an, um sicherzustellen, dass das Modul richtig sitzt.
Kabel wieder anschließen: Schließen Sie alle abgetrennten Kommunikationskabel wieder an.
Stellen Sie die Stromversorgung wieder her: Versorgen Sie den entsprechenden Abschnitt des Steuerracks über den EPDM mit Strom und prüfen Sie, ob die LED-Stromanzeigen am EPDM und EPSM aufleuchten. Überprüfen Sie, ob die grünen Power-LEDs auf den angrenzenden Controller-Platinen leuchten.
VII. Diagnose und Statusüberwachung
Obwohl der IS200EISBH1A selbst über keine LED-Anzeigen verfügt, können sein Betriebsstatus und Fehlerinformationen über die folgenden Methoden abgerufen werden:
Über den DSPX-Controller: Der EISB kommuniziert mit dem DSPX über die Rückwandplatine; Alle Diagnosedaten (einschließlich Glasfasersignalqualität, Kommunikationsstatus, Stromversorgungsstatus usw.) können über die Überwachungssoftware des DSPX ausgelesen werden.
Über den Tool-Port: Schließen Sie einen externen Computer an und verwenden Sie die spezielle Inbetriebnahmesoftware von GE, um die Betriebsparameter und Fehlerprotokolle des EISB in Echtzeit anzuzeigen.
Systemalarme: Wenn das EISB Kommunikationsfehler oder Signalanomalien erkennt, sendet es Alarminformationen über ISBus oder RS-232C an das Steuerungssystem, die vom Bediener auf der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) angezeigt werden können.
VIII. Typische Anwendungen
EX2100-Anregungssystem: Dient als Kommunikationsschnittstelle für M1-, M2- und C-Controller und ermöglicht den Datenaustausch mit EDCF-Messkarten und Bodenerkennungsmodulen.
Redundante Erregersysteme: Erleichtert in dualen oder dreifach modular redundanten (TMR) Konfigurationen die Datensynchronisierung und den Failover zwischen Controllern über das ISBus-Protokoll.
Kraftwerkserregungsregelung: Wird in Erregungsregelungssystemen für Dampfturbinengeneratoren, Wasserkraftgeneratoren und Gasturbinengeneratoren verwendet.
Erregung industrieller Synchronmotoren: Geeignet für die Erregungssteuerung großer industrieller Synchronmotoren.
Inbetriebnahme und Wartung des Erregersystems: Anschluss an einen Laptop über den Tool-Port für die Inbetriebnahme vor Ort, Parameterabstimmung und Fehlerdiagnose.
