GE IS200ISBEH2A ISBus-Extender-Karte

Das IS200ISBEH2A ist ein ISBus-Extender-Board, das von General Electric (GE) für seine Steuerungssysteme entwickelt wurde. Bei dieser Karte handelt es sich um eine Hardware-Revision innerhalb der ISBE-Serie, die hauptsächlich für die Verbindung zwischen einer ISBus-Vollduplex-Quelle (entweder einem BAIA- oder einem ACL-Modul) und dem ISBus verwendet wird. Es ermöglicht die Umwandlung von RS-485-Signalen von Glasfaser in elektrische Signale und bietet die Möglichkeit, einen Knoten des ISBus zu umgehen, wenn entweder die Stromversorgung des Knotens unterbrochen oder eine Verriegelungsverbindung innerhalb der Vollduplex-Schnittstelle geöffnet wird.

Die IS200ISBEH2A-Karte spielt in GE-Steuerungssystemen eine entscheidende Rolle als Kommunikationsrelais und -verlängerung. Durch sein Bypass-Relais erreicht es eine flexible Signalweiterleitung: Wenn die Karte normal mit Strom versorgt wird und die Verriegelung geschlossen ist, verbindet es die Sendesignale vom Vollduplex-Eingang (P1A) mit dem Glasfaser-Sendeausgang (P2) und verbindet gleichzeitig das Signal vom Glasfaser-Empfangseingang (P3) mit dem Vollduplex-Ausgang (P1A). Wenn die Karte stromlos ist, leitet sie das Signal vom Glasfaser-Empfangseingang (P3) automatisch direkt zum Glasfaser-Sendeausgang (P2) um, implementiert die Knoten-Bypass-Funktionalität und gewährleistet eine unterbrechungsfreie Kommunikation auf dem ISBus.

Zu den Hauptmerkmalen des IS200ISBEH2A gehören:

• Konvertierung von Glasfaser zu Elektrik: Bietet bidirektionale Konvertierung zwischen RS-485-Signalen und Glasfasersignalen.

• Knoten-Bypass-Funktion: Umgeht einen Knoten automatisch, wenn die Stromversorgung ausfällt oder die Verriegelung geöffnet wird, und gewährleistet so eine unterbrechungsfreie ISBus-Kommunikation.

• Fernkommunikation: Erreicht Verbindungsentfernungen von bis zu 1 km oder mehr bei Verwendung von HCS-Faser oder 62,5/125-μm-Glasfaser.

• Elektrische Isolierung: Eine Signalisolierung von mehr als 1 MΩ bei 500 V rms gewährleistet die Systemsicherheit.

• Mehrere Betriebsmodi: Unterstützt den Repeater-Modus, den optisch-elektrischen Umwandlungsmodus und den Standard-I/O-Modus.

• Statusanzeige: 4 LED-Anzeigen zeigen den Status für Stromversorgung, Datenübertragung, Verriegelungsstatus und optische Signalerkennung an.

• Flexible Stromversorgungsoptionen: Kann unter anderem über P1A, P2 oder P3 mit Strom versorgt werden.

• Konfigurierbare Verriegelung: Jumper JP1 ermöglicht die Auswahl, ob das externe Verriegelungssignal umgangen werden soll.

Die Platine wird auf einer DIN-Schiene montiert, wobei die Montagefüße als Anschlusspunkt für die Gehäuseerdung dienen. Die Platine verfügt über fünf Steckverbinder, eine Anschlussplatine, zwei Glasfaseranschlüsse vom Typ ST und einen einstellbaren Jumper. Es hat keine Sicherungen oder Testpunkte.

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II. Hauptfunktionen

Zu den Hauptfunktionen des IS200ISBEH2A gehören unter anderem die folgenden:

1. Signalkonvertierung und -routing

Die Kernfunktion der IS200ISBEH2A-Karte besteht darin, ISBus-Signale zwischen elektrischen und optischen Formen umzuwandeln und weiterzuleiten. Es unterstützt die folgenden Signalpfade:

• Normalmodus (Knoten nicht umgangen): Sendedaten von P1A (elektrisch) werden in ein optisches Signal umgewandelt und von U9 (TX) ausgegeben; Die empfangenen optischen Daten von U5 (RX) werden in ein elektrisches Signal umgewandelt und von P1A ausgegeben.

• Bypass-Modus (Knoten umgangen): Empfangene optische Daten von U5 (RX) werden direkt in ein optisches Signal umgewandelt und von U9 (TX) ausgegeben, wobei der lokale Knoten umgangen wird.

2. Knoten-Bypass-Schutz

Wenn der ISBE-Karte keine 24 V Gleichstrom zugeführt werden, wechselt die Karte automatisch in den Bypass-Modus:

• Die Sendeverbindung zwischen P1 und P2 ist unterbrochen (abgebrochen).

• Die Empfangsverbindung zwischen P3 und P1 ist unterbrochen (abgebrochen).

• Zwischen U5 (RX) und U9 (TX) wird eine Verbindung hergestellt, wo empfangene optische Eingangsdaten in elektrische Signale umgewandelt, optional neu getaktet und wieder in ein optisches Ausgangssignal umgewandelt werden.

Dieses Design stellt sicher, dass die ISBus-Kommunikationsverbindung auch bei einem Stromausfall eines Knotens unterbrechungsfrei bleibt, was die Systemzuverlässigkeit erhöht.

3. Glasfaserkommunikation über große Entfernungen

Die optischen Ein- und Ausgänge sind mit 200-μm-HCS-Fasern oder 62,5/125-μm-Glasfasern über ST-Stecker kompatibel. Die optische Leistung entspricht der eines Sender-/Empfängerpaares, das bei Verwendung entweder eines HCS-Glasfaserkabels oder einer 62,5/125-μm-Glasfaser eine Verbindung von mindestens 1 km ermöglicht.

4. Sendesignalkonditionierung

Die Sendesignalkonditionierung besteht aus der Isolierung und Terminierung des Eingangssignals, dem Bypass-Multiplexing und der Umwandlung elektrisch-optischer Signale. Die Signalisolierung beträgt eine Sekunde lang mehr als 1 Megaohm bei 500 V Effektivwert. Der Eingangsabschluss beträgt 100 Ω ±10 %.

Bypass-Multiplexing bietet Konnektivität wie folgt:

• Knoten nicht umgangen: Vom Sendedateneingang (elektrisch) zum Sendedatenausgang (optisch).

• Knoten umgangen: Vom Empfangsdateneingang (optisch) zum Sendedatenausgang (optisch).

5. Empfangssignalaufbereitung

Die Aufbereitung des Empfangssignals ermöglicht die Isolierung des Ausgangssignals, Bypass-Multiplexing und die Umwandlung optisch-elektrischer Signale. Die Signalisolierung beträgt mehr als 1 Megaohm bei 500 V rms. Die Empfängerschaltung ist in der Lage, eine transformatorgekoppelte Ausgangslast mit einem Widerstandsabschluss von 100 Ω ±10 % anzutreiben und gleichzeitig die RS-485-Spezifikationen zu erfüllen. Der Empfängerausgang weist an seinem Ausgang keine unterschiedlichen Gleichstrompegel auf.

Bypass-Multiplexing bietet Konnektivität wie folgt:

• Knoten nicht umgangen: Vom Empfangsdateneingang (optisch) zum Empfangsdatenausgang (elektrisch).

• Knoten umgangen: Vom Empfangsdateneingang (optisch) zum Sendedatenausgang (optisch).

6. Mehrere Betriebsmodi

Der IS200ISBEH2A unterstützt drei Betriebsmodi:

• Repeater-Modus: Relais ausgeschaltet; kein Jumper auf P1A-4,5; keine Brücke zwischen JP1-2,3; Stromversorgung über P3; verwendet ausschließlich Glasfaser-E/A.

• Optisch-zu-elektrischer Wandlermodus: Verwendet optischen Eingang und elektrischen Ausgang an P1A-3,6 oder nutzt elektrischen Eingang an P1B-3,6 und optischen Ausgang; Relais muss angezogen sein (24V zwischen JP1-2,3 anlegen); Stromversorgung über P2.

• Standard-E/A-Modus: Backplane oder ACL an P1 anschließen; Bereitstellung von Relaisstrom über P1-7,8 oder P2-1,2; Jumper P1A-4,5 für Verriegelung; Stromversorgung über P3.

7. Flexibilität der Stromversorgung

Der integrierte DC-DC-Wandler akzeptiert eine Eingangsspannung von 18 bis 36 V DC und hat einen maximalen Eingangsleistungsbedarf von 5 Watt. Die Stromversorgung kann über mehrere Methoden erfolgen:

• P1A-7,8 (von der Rückwandplatine oder ACL).

• P2 (Hilfsspannung der Verriegelung).

• P3 (Stromversorgung der Platinenelektronik).

  
  

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III. Systemanwendungen

1. Anwendung in der ISBus-Kommunikationserweiterung

Die IS200ISBEH2A ist eine Tastatur zur Erweiterung der ISBus-Kommunikationsentfernung und zur Erhöhung der Knotenflexibilität innerhalb von GE-Steuerungssystemen. Zu seinen Rollen innerhalb des Systems gehören:

• Kommunikationsrelais: Fungiert als Repeater bei der ISBus-Kommunikation über große Entfernungen und erweitert die Kommunikationsreichweite.

• Knotenbypass: Umgeht einen Knoten automatisch bei Stromausfall oder -ausfall und gewährleistet so eine unterbrechungsfreie Buskommunikation.

• Medienkonvertierung: Bietet Konvertierung zwischen elektrischen RS-485-Signalen und Glasfasersignalen und bietet so elektrische Isolierung und Störfestigkeit.

• Netzwerkerweiterung: Ermöglicht das Hinzufügen weiterer Knoten zum ISBus bei gleichzeitiger Beibehaltung der Kommunikationszuverlässigkeit.

2. Koordination mit BAIA und ACL

Der IS200ISBEH2A kann zwischen einer ISBus-Vollduplexquelle (BAIA- oder ACL-Modul) und dem ISBus angeschlossen werden. Durch seine flexiblen Stromversorgungs- und Signalrouting-Optionen kann es an unterschiedliche Systemkonfigurationsanforderungen angepasst werden.

3. Typische Anwendungsszenarien

• ISBus-Fernkommunikation: Wird in Kraftwerken, Industrieanlagen und anderen Standorten verwendet, die eine Fernkommunikation benötigen, um die ISBus-Reichweite mithilfe von Glasfasern zu erweitern.

• Hochzuverlässige Steuerungssysteme: In Anwendungen, die eine hohe Verfügbarkeit erfordern, verhindert die Knoten-Bypass-Funktion, dass einzelne Fehlerquellen Kommunikationsunterbrechungen verursachen.

• Anwendungen, die eine elektrische Isolierung erfordern: Wird dort eingesetzt, wo eine starke elektrische Isolierung erforderlich ist und eine Isolierung zwischen ISBus-Geräten über Glasfaser gewährleistet.

• Anwendungen in rauen Umgebungen: In Industrieumgebungen mit hoher elektromagnetischer Interferenz verbessert die Glasfaserkommunikation die Signalintegrität.

  
  

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IV. Detaillierte Schnittstellenbeschreibung

1. P1A-Vollduplex-Anschluss

P1A ist ein 8-poliger, abgeschirmter RJ45-Anschluss zum Anschluss einer Vollduplex-Quelle (BAIA oder ACL). Die Pinbelegung ist wie folgt:

2. P1B-Hilfsübertragungsanschluss

P1B ist ein 8-poliger, abgeschirmter RJ45-Anschluss für Anwendungen, bei denen die Platine nur für die Umwandlung von Glasfaser in Strom verwendet wird und P1A nicht verwendet wird. Es werden nur die Pins 3 und 6 verwendet:

3. P2 Hilfsverriegelungsstromanschluss

P2 ist ein 2-poliger Schraubklemmenstecker zum Anschluss einer Hilfs-/externen Stromquelle:

4. P3-Platinenelektronik-Stromanschluss

P3 ist ein 2-poliger Schraubklemmenanschluss zur Stromversorgung der aktiven Komponenten auf der Platine:

Hinweis: Diese Stromversorgung sollte von einer unabhängigen Stromversorgung erfolgen, um die Stromversorgung der Platine aufrechtzuerhalten, falls die Stromversorgung des Schranks unterbrochen wird.

5. Glasfaseranschlüsse

der	Beschreibung
U5	Empfangsdatenschnittstelle zum ISBus (ST-Typ)
U9	Datenschnittstelle zum ISBus übertragen (ST-Typ)

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V. LED-Anzeigen und Jumper-Konfiguration

1. LED-Anzeigen

2. von Jumper JP1

Konfigurationsposition	Beschreibung der
1-2	Standardposition; Auf der Platine muss die externe Verriegelung geschlossen sein, um das/die Relais zu aktivieren.
2-3	Die Verriegelung wird kurzgeschlossen; Die Stromversorgung der Platine muss über P1-7,8 oder P2-1,2 erfolgen, um das/die Relais zu aktivieren.

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VI. Installation und Wartung

1. Montageort

Die IS200ISBEH2A-Platine wird auf einer DIN-Schiene montiert, wobei die Montagefüße als Anschlusspunkt für die Gehäuseerdung dienen. Es sollte an einer zugänglichen Stelle im Schaltschrank installiert werden, um den Anschluss und die Wartung von Glasfaserkabeln zu erleichtern.

2. Installationsschritte

1. Installieren Sie die DIN-Schiene: Stellen Sie sicher, dass die DIN-Schiene sicher im Schrank montiert ist.

2. Platine montieren: Lassen Sie die IS200ISBEH2A-Platine auf der DIN-Schiene einrasten.

3. Erdungsanschluss: Stellen Sie einen guten Kontakt zwischen den Montagefüßen und der Gehäuseerdung des Schranks sicher.

4. Strom anschließen: Wählen Sie je nach Bedarf P1A, P2 oder P3 für die Stromversorgung.

5. ISBus-Kabel anschließen: Schließen Sie die Vollduplex-Quelle an P1A oder die Hilfssendequelle an P1B an.

6. Glasfaser anschließen: Verbinden Sie die ISBus-Glasfaserkabel mit U5 (RX) und U9 (TX).

7. Jumper konfigurieren: Stellen Sie JP1 entsprechend den Systemanforderungen ein.

8. Überprüfen Sie die LEDs: Überprüfen Sie nach dem Einschalten, ob die LEDs einen normalen Status anzeigen.

3. Wartungsempfehlungen

• Regelmäßige Inspektion: Überprüfen Sie die Glasfaseranschlüsse auf Sauberkeit und sichere Verbindungen.

• Reinigung: Reinigen Sie das Board regelmäßig, um Staubansammlungen zu vermeiden.

• ESD-Schutz: Tragen Sie beim Umgang mit der Platine ein Erdungsband und bewahren Sie sie in antistatischen Beuteln auf.

• Ersatzteilmanagement: Halten Sie eine IS200ISBEH2A-Ersatzplatine bereit, um Ausfallzeiten im Fehlerfall zu reduzieren.