Das IS200TDBSH2A ist ein Simplex-Eingangs-/Ausgangsklemmenbrett mit diskretem Eingang, das von General Electric (GE) für die Steuerungssysteme Mark VIe und Mark VIeS entwickelt wurde. Es handelt sich um ein Mitglied der TDBS-Serie, die speziell für Anwendungen gedacht ist, die eine Nennbenetzungsspannung von 24 V DC erfordern. Diese Klemmenplatine fungiert als Schnittstellenbrücke zwischen dem PDIO-E/A-Modul und den Feldgeräten und ist in erster Linie für den Empfang diskreter Feldsignale (z. B. Kontakte von Tasten, Endschaltern) und die Ansteuerung von Feldlasten (z. B. Relais, Magnetventile, Anzeigelampen) verantwortlich. Sein Design unterstützt die DIN-Schienen- oder Flachmontage und zeichnet sich durch hohe Zuverlässigkeit, einfache Wartung und flexible Erweiterung aus. Es wird häufig in der industriellen Automatisierung und Steuerung eingesetzt, insbesondere in kritischen Prozesssteuerungsanwendungen wie Gas- und Dampfturbinen.
Kernfunktionsbeschreibung
Die Kernfunktionen des IS200TDBSH2A sind klar in zwei Hauptteile unterteilt: Diskrete Eingänge und Relaisausgänge.
24-Kanal-Diskreter Eingang
Rauschunterdrückung: Die integrierte Rauschunterdrückung schützt wirksam vor Spannungsspitzen und hochfrequentem Rauschen und gewährleistet Signalstabilität und -genauigkeit in rauen industriellen elektromagnetischen Umgebungen.
Hardware-Filterung: Verfügt über einen 4-Millisekunden-Hardwarefilter, um vorübergehende Störungen wie Kontaktprellen zu eliminieren und Fehlauslösungen zu verhindern.
Eingangstyp: Akzeptiert 24 „Trockenkontakt“-Signale, dh passive Schaltkontakte, die von Feldgeräten bereitgestellt werden.
Benetzungsspannung: Um den Zustand der Kontakte (offen oder geschlossen) zu erkennen, benötigt die Klemmenleiste eine externe Benetzungsspannung. Der IS200TDBSH2A unterstützt eine Nennbenetzungsspannung von 24 V DC mit einem akzeptablen Bereich von 16 bis 32 V DC. Diese Spannung ist schwebend und erhöht die Störfestigkeit.
Signalaufbereitung: Jeder Eingangskanal ist mit fortschrittlichen Signalaufbereitungsschaltungen ausgestattet.
Eingangsstrom: Der Eingangsstrom wird durch interne Widerstände begrenzt. Der typische Strom beträgt 2,5 mA für die ersten 21 Stromkreise und 10 mA für die letzten drei Stromkreise (22–24). Dieses Design trägt dazu bei, den Stromverbrauch zu senken und die Sicherheit zu verbessern.
Verdrahtung: Die 24 Eingänge werden über den unteren steckbaren 48-Punkt-Klemmenblock (TB2) angeschlossen. Jede Eingangsgruppe verwendet zwei Anschlüsse (z. B. Wet 1 und In 1), um eine klare Verdrahtung zu gewährleisten.
12-Kanal-Relaisausgang
125 V Gleichstrom: max. 0,6A
48V DC: max. 1,2A
24V DC / 120V oder 240V AC (50/60Hz): max. 3,15A
Relaistyp: Bietet 12 Form-C-Relaiskontakte (Öffner vor Schließer). Jedes Relais verfügt über drei Ausgangsanschlüsse: Normalerweise geschlossen (NC), gemeinsam (COM) und normalerweise offen (NO). Diese Struktur bietet große Flexibilität für die Steuerlogik (die Möglichkeit, einen Stromkreis zu schließen oder zu unterbrechen).
Belastbarkeit: Die Relaiskontakte bestehen aus einer Silber-Nickel-Legierung und gewährleisten so eine lange Lebensdauer. Ihre Belastbarkeit ist abhängig von der Betriebsspannung:
Reaktionszeit: Die typische Schaltreaktionszeit beträgt 25 Millisekunden und erfüllt damit die Anforderungen für eine schnelle Steuerung.
Mechanische und elektrische Lebensdauer: Die elektrische Lebensdauer beträgt bis zu 100.000 Zyklen; Die mechanische Lebensdauer beträgt bis zu 5.000.000 Zyklen.
Verkabelung: Die 12 Relaisausgänge werden über den oberen steckbaren 48-Punkt-Klemmenblock (TB1) angeschlossen. Jedes Relais belegt 4 Anschlüsse (NC, COM, NO und einen reservierten SOL-Anschluss).
Integration mit dem PDIO-E/A-Modul
Der IS200TDBSH2A selbst verfügt über keine intelligente Verarbeitungsfähigkeit; Es muss in Verbindung mit einem diskreten PDIO-E/A-Modul verwendet werden. Das PDIO-Modul wird über einen D-Typ-Stecker an den IS200TDBSH2A angeschlossen und kommuniziert über Ethernet mit dem übergeordneten Controller (z. B. Mark VIe-Controller). Eine einzelne TDBS-Klemmenplatine stellt einen PDIO-Verbindungspunkt bereit, obwohl das PDIO-Modul selbst aus Redundanzgründen mit einer oder zwei Netzwerkverbindungen zum Controller konfiguriert werden kann.
Steckbare Klemmenblöcke
Alle Klemmenblöcke sind steckbar. Dies ist äußerst praktisch für die Inbetriebnahme, Wartung oder den Austausch der Klemmenplatine, da die Blöcke abgezogen werden können, ohne dass die gesamte Feldverkabelung entfernt werden muss, was viel Zeit und Aufwand spart.
Funktionsprinzipien und detaillierte interne Schaltkreise
(A) Arbeitsprinzipien des Abschnitts für diskrete Eingaben
Die Kernaufgabe der diskreten Eingangsschaltung besteht darin, den mechanischen Offen-/Geschlossen-Zustand von Feldkontakten zuverlässig in ein für die Steuerung erkennbares digitales Signal umzuwandeln.
Benetzungsspannungsanwendung und Strompfad:
Die extern bereitgestellte 24-V-DC-Benetzungsspannung wird über einen 3-poligen Mate-N-Lok-Stecker (JE1) dem Klemmenbrett zugeführt. Beim TDBSH2A (sowie H4A, H6A) sind alle 24 Benetzungsspannungs-Ausgangsanschlüsse (ungerade nummerierte Anschlüsse an TB2) intern parallel geschaltet und werden alle von Pin 1 von JE1 (positiv) gespeist.
Wenn ein Feldkontakt schließt, wird ein Strompfad gebildet: JE1 Pin 1 (+24 V) -> Benetzungsspannungsanschluss (z. B. Wet 1) -> Geschlossener Feldkontakt -> Eingangsanschluss (z. B. In 1) -> Interner Optoisolator auf der Klemmenplatine -> JE1 Pin 3 (Rückpfad).
Diese Verkabelungsmethode – „eine einzige Benetzungsspannungsleitung zum Feld, mehrere Signalleitungen zurück“ – ist zulässig und reduziert die Komplexität der Verkabelung.
Signalaufbereitung und -isolierung:
Strombegrenzung: Widerstände in der Eingangsschleife begrenzen den Strom auf einen sicheren Bereich (2,5 mA oder 10 mA).
Rauschunterdrückung: Filter, bestehend aus RC-Netzwerken oder Dioden zur Unterdrückung transienter Spannungen in der Nähe des Signaleintrittspunkts, absorbieren Überspannungen und filtern hochfrequentes Rauschen heraus.
Optische Isolierung: Dies ist ein wichtiger Schritt für die Systemsicherheit. Das aufbereitete Spannungssignal treibt eine Leuchtdiode (LED). Das Licht der LED beleuchtet einen internen Fototransistor, wodurch dieser leitet und so ein sauberes Signal auf der Innenseite der Platine erzeugt. Diese physische optische Isolationsbarriere trennt die Feldseite, auf der hohe Spannungen, Erdpotenzialunterschiede und Rauschen auftreten können, vollständig von der Steuerungssystemseite und schützt so die teure Steuerungsausrüstung.
Schwellenerkennung: Die Eingangsschwellenspannung ist auf 50 % der Benetzungsspannung eingestellt (ca. 12 V bei einer Nennspannung von 24 V). Eine Spannung darüber gilt als „EIN“ (1), eine Spannung darunter gilt als „AUS“ (0).
Unterschied zum IS200TDBSH8A:
Es ist wichtig zu beachten, dass das Modell IS200TDBSH8A über einen separaten internen Strombegrenzungswiderstand für jeden Benetzungsspannungs-Ausgangsanschluss verfügt, was eine separate Benetzungsspannungsleitung für jeden Eingang erfordert. Dem TDBSH2A fehlen diese Widerstände; Die Benetzungsspannung wird direkt parallel verteilt.
(B) Funktionsprinzipien des Relaisausgangs und Erweiterung der Optionsplatine
Der grundlegende Relaisausgang des IS200TDBSH2A ist ein „Trockenkontakt“, was bedeutet, dass die Relaisspule von der internen Schaltung des PDIO angesteuert wird, während die Relaiskontakte vollständig vom Benutzer konfiguriert werden, um eine externe Laststromversorgung zu schalten.
Grundlegende Bedienung:
Das auf Steuerlogik basierende PDIO-Modul sendet ein Antriebssignal über einen Anschluss (JA1) an die Spule eines bestimmten Relais am IS200TDBSH2A.
Wenn die Relaisspule erregt wird, zieht sie den Anker an, wodurch der gemeinsame Anschluss (COM) von der Verbindung mit dem normalerweise geschlossenen Anschluss (NC) auf die Verbindung mit dem normalerweise offenen Anschluss (NO) umschaltet.
Die Stromversorgung und der Rückweg der externen Last sind in Reihe zwischen COM und NO (oder NC) geschaltet und steuern so die Last über das Schalten des Relais.
Funktion und Prinzipien von W-Typ-Optionskarten:
Die Stärke des IS200TDBSH2A (und H4A, H6A) liegt in seiner Fähigkeit, verschiedene W-Typ-Optionskarten über die Anschlüsse JW1 und JW2 aufzunehmen und einfache Trockenkontakte in intelligente Ausgänge mit Stromverteilungs- und Diagnosefunktionen zu erweitern.
IS200WROBH1A Optionskarte:
Funktion: Diese Platine bietet eine zentrale, abgesicherte Stromverteilung für alle 12 Relais.
Prinzip: Eine externe Stromversorgung wird über einen einzigen Eingangsstecker (JF1) angeschlossen. Die positive Seite der Versorgung (JF1 Pin 1) wird nach Durchlaufen einer Sicherung an jedes Relais verteilt (der ursprüngliche COM-Anschluss wird zum POWER-Anschluss). Der Rückweg für die Versorgung (JF1 Pin 3) ist nicht abgesichert. Ebenso verfügt jede Sicherung über eine isolierte Spannungsrückführung zur Fehlerdiagnose. Diese Konfiguration vereinfacht die Verkabelung für Anwendungen, die dieselbe Stromversorgung für mehrere Relais erfordern.
IS200WROFH1A Optionskarte:
Funktion: Diese Platine platziert eine einzelne Sicherung in Reihe mit dem gemeinsamen Anschluss jedes Relais.
Prinzip: Im Betrieb wird die Laststromversorgung nicht mehr an die Basis-COM-Klemme angeschlossen, sondern an die „abgesicherte gemeinsame“ Klemme der Optionsplatine. Somit ist jede Ausgangsschleife durch eine unabhängige Sicherung geschützt. Gleichzeitig bietet die Platine eine isolierte Spannungsrückmeldungserfassung für jede Sicherung, die unabhängig von der Polarität funktioniert. Das PDIO kann dieses Rückmeldungssignal überwachen. Wenn Spannung erkannt wird (was bedeutet, dass auf der Lastseite Strom vorhanden ist), die Sicherung jedoch durchgebrannt ist (der Stromkreis ist offen), wird ein Diagnosealarm generiert. Eine einzigartige Funktion besteht darin, dass der Benutzer die Sicherung entfernen und den vierten Anschluss (der jetzt als VSENSE fungiert) über die Last verdrahten kann, wodurch dieser Schaltkreis effektiv in einen unabhängigen Spannungswächter umgewandelt wird, der das Vorhandensein von Spannung auf der Lastseite erkennt, selbst wenn das Relais nicht an der Steuerung beteiligt ist.
IS200WROGH1A Optionskarte:
Funktion: Mit dieser Platine entspricht der Relaisteil des TDBS funktionell einer IS200TRLYH1B-Klemmenplatine, wenn er im Simplex-Betrieb verwendet wird. Es bietet eine abgesicherte und spannungsabhängige Stromverteilung für die ersten 6 Relais (1-6) und eine dedizierte Stromversorgung für das 12. Relais.
Prinzip: Ein wesentliches Merkmal dieses Boards ist die beidseitige Verschmelzung. Eine externe Stromversorgung (AC oder DC) wird an die Anschlüsse JF1 und JF2 auf der Platine angeschlossen. Sowohl die positive als auch die negative Seite der Versorgung sind für jeden Ausgang in Reihe abgesichert (z. B. FU7 und FU1 entsprechen Relais 1). Dadurch eignet es sich besonders für „erdfreie“ Systeme, bei denen die Stromversorgung nicht geerdet ist. Spannungssensoren auf der Platine überwachen die Spannung an jeder Sicherung. Wenn eine Sicherung durchbrennt, erkennt der Sensor die Spannungsdifferenz und gibt ein Fehlersignal zurück an den PDIO. Zusätzlich sind Metalloxid-Varistoren (MOVs) an den Schließerkontakten (NO) installiert, um durch induktive Lasten erzeugte Spannungsspitzen zu unterdrücken.
Installations- und Sicherheitsüberlegungen
Montage: Der IS200TDBSH2A wird zunächst mit einem Kunststoffisolator zusammengebaut. Anschließend kann es auf eine Standard-DIN-Schiene aufgeschnappt oder mithilfe einer Blechbaugruppe in einem Schrank verschraubt werden.
Verkabelung: Verwenden Sie AWG-Drähte Nr. 24–12, die direkt an die beiden Sätze steckbarer 48-Punkt-Klemmenblöcke angeschlossen werden. Die Schirmanschlusspunkte sollten auf einer separaten Erdungsschiene liegen.
Wichtige Warnungen:
Zertifizierung für Gefahrenbereiche: Der IS200TDBSH2A ist nicht für den Einsatz in Gefahrenbereichen konzipiert. Wenn es für explosionsgefährdete Bereiche erforderlich ist, muss das Modell IS200TDBSH8A ausgewählt werden.
Nutzungsbeschränkung für Optionskarten: Die Optionskarten für diskrete Ausgänge (WROBH1A, WROFH1A, WROGH1A) sind nicht für explosionsgefährdete Bereiche zertifiziert und dürfen daher nicht mit der TDBS-Klemmenplatine in explosionsgefährdeten Bereichen verwendet werden.
Softwareversion: Ersetzen Sie einen TDBSH2A nicht durch einen TDBSH8A, ohne zuvor die ControlST-Software-Suite Version 4.05 oder höher zu installieren.
Diagnose und Konfiguration
