Die GE IS200VAICH1DBC Analog Input/Output Board ist eine leistungsstarke analoge I/O-Prozessorplatine, die in GE Industrial Control Systems verwendet wird. Als Mitglied der VAIC-Board-Familie akzeptiert das IS200VAICH1DBC Analog Input/Output Board 20 analoge Eingänge und steuert 4 analoge Ausgänge und bietet die Signalkonditionierung, das analoge Multiplexing, die Analog-Digital-Umwandlung und die Digital-Analog-Umwandlung, die für die Erfassung und Steuerung analoger Prozesssignale in Mark VI-Steuerungsarchitekturen erforderlich sind. Jede Anschlussplatine akzeptiert 10 Eingänge und 2 Ausgänge, und Kabel verbinden die Anschlussplatine mit dem VME-Rack, in dem sich die VAIC-Prozessorplatine befindet. Der VAIC wandelt die Eingänge in digitale Werte um und überträgt sie über die VME-Rückwandplatine an die VCMI-Platine und dann an den Controller, während der VAIC für Ausgänge digitale Werte in analoge Ströme umwandelt und diese über die Klemmenplatine in den Kundenstromkreis leitet.
Die analoge Eingangs-/Ausgangsplatine IS200VAICH1DBC wird durch die GE-Teilenummerierungskonvention identifiziert, die in der gesamten Produktlinie von Industrial Control Systems verwendet wird. Das Präfix „IS200“ identifiziert die Platine als Produkt von GE Industrial Control Systems, wobei „200“ ausdrücklich darauf hinweist, dass es sich bei der Platine um eine Basisbaugruppe handelt. Das Akronym „VAIC“ gibt die funktionale Bezeichnung der Karte als Analog Input/Output Board an. Die Bezeichnung „H1“ identifiziert die Hardwaregruppe, während das Suffix „DBC“ die Kombination aus Grafik und Funktionsrevision identifiziert. Bei der Bestellung oder dem Austausch einer Platine sind alle Ziffern wichtig, da Platinen unterschiedlicher Revisionsstufen möglicherweise nicht identische Hardware enthalten. GE gewährleistet die Abwärtskompatibilität von Ersatzplatinen, weist jedoch darauf hin, dass unterschiedliche Revisionsstufen möglicherweise nicht identische Komponenten enthalten.
Die analoge Eingangs-/Ausgangsplatine IS200VAICH1DBC ist die VAICH1D-Version der VAIC-Familie, der neuesten Generation, die für die Unterstützung eines höheren Lastwiderstands für 20-mA-Ausgänge ausgelegt ist. Diese Generation stellt bis zu 18 V an den Schraubklemmen der Klemmenleiste zur Verfügung und ermöglicht den Betrieb an Lasten von 800 Ohm mit 1000 Fuß Draht Nr. 18 mit Spielraum, im Vergleich zum früheren VAICH1C und früheren Versionen, die einen Lastwiderstand von bis zu 500 Ohm unterstützten. Die VAICH1D-Karte erfordert für den ordnungsgemäßen Betrieb die Klemmenplatine TBAIH1C oder höher oder eine beliebige Revision der STAI-Klemmenplatine, während sie auch mit allen Revisionen der DTAI-Klemmenplatinen ordnungsgemäß funktioniert.
Diese Produkteinführung bietet detaillierte technische Informationen, Funktionsbeschreibungen, Anschlussbelegungen, Konfigurationsanleitungen und umfassende Spezifikationen für die analoge Eingangs-/Ausgangsplatine IS200VAICH1DBC von GE und dient als wichtige Referenz für Steuerungssystemingenieure, Wartungstechniker und Systemintegratoren, die mit industriellen Steuerungsgeräten von GE arbeiten.
Funktionale Architektur und Signalverarbeitung
Die analoge Eingangs-/Ausgangsplatine IS200VAICH1DBC basiert auf einer flexiblen und leistungsstarken analogen Signalverarbeitungsarchitektur, die bis zu 20 analoge Eingänge und 4 analoge Ausgänge unterstützt, wobei der Eingangstyp, ob Spannung, 4–20 mA oder ±1 mA, durch Jumper auf der Klemmenplatine ausgewählt wird. Zwei der vier analogen Ausgangskreise sind für 4–20 mA ausgelegt und die anderen beiden können für 4–20 mA oder 0–200 mA konfiguriert werden. Ein- und Ausgänge verfügen über Rauschunterdrückungsschaltungen zum Schutz vor Überspannungen und hochfrequentem Rauschen.
Die Platine enthält Signalaufbereitung, einen analogen Multiplexer, einen A/D-Wandler und einen D/A-Wandler und bietet so eine vollständige analoge Signalkette von der Feldverkabelung bis zum digitalen Steuerungssystem. Der A/D-Wandler ist ein 16-Bit-Wandler mit 14-Bit-Auflösung und die normale Scanzeit beträgt 10 ms (100 Hz), wobei die Eingänge 1 bis 4 für den Scan mit 200 Hz verfügbar sind. Die Messgenauigkeit ist besser als 0,1 % des Skalenendwerts und der D/A-Wandler ist ein 12-Bit-Wandler mit einer Genauigkeit von 0,5 %.
Die Eingangsimpedanz der analogen Eingangs-/Ausgangsplatine IS200VAICH1DBC beträgt 250 Ohm bei 4–20 mA, 5.000 Ohm bei ±1 mA und 500.000 Ohm am Spannungseingang, sodass die Platine mit einer Vielzahl von Sendern und Spannungsquellen verbunden werden kann. Die Eingangsrauschunterdrückung umfasst einen Hardwarefilter an den ersten 10 Stromkreisen (J3) mit einer einpoligen Abwärtsunterbrechung bei 500 rad/s, einen Hardwarefilter an den zweiten 10 Stromkreisen (J4) mit einer zweipoligen Abwärtsunterbrechung bei 72 und 500 rad/s sowie einen Softwarefilter mit einem zweipoligen Tiefpassfilter, der für 0, 0,75, 1,5 Hz, 3 Hz, 6 Hz oder 12 Hz konfigurierbar ist. Die AC-Gleichtaktunterdrückung beträgt 60 dB bei 60 Hz mit einer Gleichtaktspannung von bis zu ±5 V und die DC-Gleichtaktunterdrückung beträgt 80 dB mit einer Spitzen-Gleichtaktspannung von –5 bis +7 V. Der Gleichtaktspannungsbereich beträgt ±5 V, mit ±2 V CMR für die ±10 V-Eingänge.
Simplex- und TMR-Anwendungen
Das IS200VAICH1DBC Analog Input/Output Board unterstützt sowohl Simplex- als auch Triple Modular Redundant (TMR)-Anwendungen und bietet die Flexibilität, die für verschiedene Systemarchitekturen erforderlich ist.
In einer Simplex-Konfiguration liefert die Klemmenplatine Eingangssignale an einen einzelnen VAIC, der den gesamten Strom für die Ausgänge bereitstellt. Die Karte akzeptiert 20 analoge Eingänge und steuert 4 analoge Ausgänge, wobei zwei TBAI-Klemmenplatinen für den feldseitigen Abschluss sorgen. Die analoge E/A-Kapazität mit zwei TBAI-Klemmenplatinen umfasst 16 Eingänge mit ±10 V DC, ±5 V DC oder 4–20 mA, 4 Eingänge mit 4–20 mA oder ±1 mA, 2 Ausgänge mit 0–20 mA oder 0–200 mA und 2 Ausgänge mit 0–20 mA.
In einer TMR-Konfiguration werden Eingangssignale auf der Klemmenplatine auf drei VME-Kartenracks R, S und T aufgefächert, die jeweils einen VAIC enthalten. Ausgangssignale werden mit einer proprietären Schaltung angesteuert, die mithilfe aller drei VAICs den gewünschten Strom erzeugt. Im Falle eines Hardwarefehlers wird der fehlerhafte VAIC vom Ausgang entfernt und die verbleibenden beiden Platinen erzeugen weiterhin den richtigen Strom. Die 24-V-Gleichstromversorgung der Wandler erfolgt über alle drei VME-Racks und wird an der Klemmenplatine per Dioden-ODER ausgewählt. Jeder analoge Stromausgang wird mit Strömen aller drei VAICs gespeist, und der tatsächliche Ausgangsstrom wird mit einem Reihenwiderstand gemessen, der eine Spannung an jeden VAIC zurückführt. Der resultierende Ausgang ist der gewählte Mittelwert oder Medianwert der drei Ströme und bietet die Fehlertoleranz und hohe Verfügbarkeit, die für kritische Steuerungsanwendungen erforderlich sind.
Kompressorstillstandserkennung
Die Firmware der analogen Eingangs-/Ausgangsplatine IS200VAICH1DBC umfasst eine Gasturbinen-Kompressor-Störungserkennung, die bei 200 Hz ausgeführt wird. Es können zwei Stall-Algorithmen ausgewählt werden, und beide verwenden die ersten vier Analogeingänge, die mit 200 Hz abgetastet werden. Ein Algorithmus ist für kleine LM-Gasturbinen gedacht und verwendet zwei Druckwandler, während der andere Algorithmus für Hochleistungsgasturbinen gedacht ist und drei Druckwandler verwendet.
Der Kompressor-Störungserkennungsalgorithmus verwendet den Kompressor-Auslassdruck PS3 als primären Eingang, und ein Abfall dieses Drucks weist auf einen möglichen Kompressor-Störungsabbruch hin. Der Algorithmus berechnet außerdem die Änderungsrate des Förderdrucks, dPS3/dt, und vergleicht diese Werte mit den konfigurierten Stall-Parametern, den KPS3-Konstanten. Die Abschaltverzögerung des Kompressors wird von VAIC initiiert, das das Signal an die Steuerung sendet, wo es zum Einleiten einer Abschaltung verwendet wird. Das Abschaltsignal kann zum Einstellen aller Kraftstoffabsperrventile über einen beliebigen Relaisausgang verwendet werden. Die Kompressorstillstandserkennung und der Relaisbetrieb erfolgen innerhalb von 30 ms und ermöglichen so eine schnelle und zuverlässige Reaktion auf einen Stillstandszustand.
Installation und Verkabelung
Die analoge Eingangs-/Ausgangsplatine IS200VAICH1DBC ist für die einfache Installation im VME-Prozessor-Rack konzipiert. Um die Platine zu installieren, schalten Sie das VME-Prozessor-Rack aus, schieben Sie die Platine hinein und drücken Sie die oberen und unteren Hebel mit Ihren Händen hinein, um die Randanschlüsse zu befestigen. Ziehen Sie dann die unverlierbaren Schrauben oben und unten an der Frontplatte fest. Die Kabelverbindungen zu den Klemmbrettern erfolgen über die J3- und J4-Anschlüsse im unteren Teil des VME-Racks, bei denen es sich um verriegelbare Anschlüsse zur Sicherung der Kabel handelt. Überprüfen Sie nach dem Einschalten des VME-Racks die Diagnoseleuchten oben auf der Frontplatte.
Die Platinengröße ist 26,04 cm hoch, 1,99 cm breit und 18,73 cm tief (10,26 Zoll x 0,782 Zoll x 7,375 Zoll) und der Stromverbrauch beträgt weniger als 31 W. Der Betriebstemperaturbereich beträgt 0 bis 60 °C (32 bis 140 °F), wodurch die Platine für den Einbau in standardmäßige industrielle Schaltschränke geeignet ist.
Diagnose und Fehlererkennung
Die analoge Eingangs-/Ausgangsplatine IS200VAICH1DBC bietet umfassende Diagnosefunktionen, die bei der Systemüberprüfung und Fehlerisolierung helfen. Drei LEDs oben auf der VAIC-Frontplatte liefern Statusinformationen: Der normale RUN-Zustand blinkt grün, FAIL leuchtet durchgehend rot und STATUS ist normalerweise ausgeschaltet, zeigt aber dauerhaft orange an, wenn auf der Platine ein Diagnosealarmzustand vorliegt.
Jeder analoge Eingang verfügt über eine Hardware-Grenzwertprüfung, die auf voreingestellten, nicht konfigurierbaren Hoch- und Tiefpegeln basiert, die nahe den Enden des Betriebsbereichs eingestellt werden. Wenn dieser Grenzwert überschritten wird, wird ein Logiksignal gesetzt und der Eingang wird nicht mehr gescannt. Wenn einer der Hardwaregrenzwerte des Eingangs festgelegt ist, wird ein zusammengesetzter Diagnosealarm, L3DIAG_VAIC, erstellt, der sich auf die gesamte Platine bezieht. Jeder Eingang verfügt außerdem über eine Systemgrenzwertprüfung basierend auf konfigurierbaren hohen und niedrigen Pegeln, die zur Generierung von Alarmen verwendet werden können und für die Aktivierung oder Deaktivierung sowie als selbsthaltend oder nicht selbsthaltend konfiguriert werden können.
Wenn in TMR-Systemen ein Signal um mehr als einen vorgegebenen Grenzwert vom abgestimmten Wert abweicht, wird dieses Signal identifiziert und ein Fehler erzeugt, der frühzeitig auf ein Problem in einem Kanal hinweist. Die Platine überwacht die D/A-Ausgänge, Ausgangsströme, den Gesamtstrom, die Suizid-Relais und die 20/200-mA-Skalierungsrelais, prüft diese auf Plausibilität und erzeugt einen Fehler, wenn ein Problem erkannt wird. Das TBAI-Terminalboard verfügt über ein eigenes ID-Gerät, das vom VAIC abgefragt wird. Wenn eine Nichtübereinstimmung festgestellt wird, wird ein Hardware-Inkompatibilitätsfehler erzeugt.
Die Diagnose überwacht jeden Ausgang und ein Selbstmordrelais trennt den entsprechenden Ausgang, wenn ein Fehler nicht durch einen Befehl vom Prozessor behoben werden kann, wodurch eine zusätzliche Schutzebene für die Feldgeräte und den Prozess bereitgestellt wird.
Anwendungseignung und Systemintegration
Die analoge Eingangs-/Ausgangsplatine IS200VAICH1DBC ist eine vielseitige analoge Schnittstelle, die in einer Vielzahl von GE Industrial Control System-Anwendungen verwendet werden kann. Seine 20 analogen Eingänge, die Signale von 4–20 mA, ±1 mA, ±5 V DC und ±10 V DC unterstützen, und seine 4 analogen Ausgänge, die 4–20 mA und 0–200 mA unterstützen, ermöglichen der Platine den Anschluss an Drucktransmitter, Temperaturtransmitter, Durchflussmesser, Füllstandssensoren, Ventilstellungsregler, Aktoren und viele andere analoge Feldinstrumente.
Da das Board sowohl Simplex- als auch TMR-Anwendungen unterstützt, eignet es sich für eine Vielzahl von Systemarchitekturen, von kostenempfindlichen Simplex-Installationen bis hin zu kritischen TMR-Installationen, bei denen eine hohe Verfügbarkeit erforderlich ist. In TMR-Anwendungen bieten die gefächerten Eingänge der Platine, die durch Dioden-OR ausgewählte Sendeleistung und die durch Mittelwert abgestimmten Ausgänge die Fehlertoleranz und Zuverlässigkeit, die für die anspruchsvollsten Steuerungsanwendungen erforderlich sind.
Die integrierte Kompressor-Störungserkennung der Platine mit den Zwei-Wandler- und Drei-Wandler-Algorithmen und der 200-Hz-Abtastrate bietet ein schnelles und zuverlässiges Mittel zur Erkennung eines Kompressorstillstands in Gasturbinenanwendungen, und das Abschaltsignal kann zum Einstellen aller Kraftstoffabsperrventile über jeden Relaisausgang verwendet werden, was eine umfassende Schutzfunktion bietet.
Die höhere Lastwiderstandsfähigkeit der Platine mit bis zu 800 Ohm unterstützt mit 1000 Fuß #18-Draht ermöglicht es der Platine, längere Kabelstrecken und Lasten mit höherer Impedanz als die früheren VAIC-Generationen zu betreiben, was eine größere Flexibilität bei der Feldverkabelung und den angeschlossenen Feldgeräten bietet.
Wartung und Lebenszyklus
Die analoge Eingangs-/Ausgangsplatine IS200VAICH1DBC ist für eine lange Lebensdauer bei minimalem Wartungsaufwand ausgelegt. Die Platine enthält keine beweglichen Teile und ihre robuste Bauweise gewährleistet eine hohe Zuverlässigkeit im industriellen Dauerbetrieb. Die routinemäßige Wartung besteht aus einer regelmäßigen Sichtprüfung der Platine, Anschlüsse und LEDs, der Überprüfung, ob die analogen Eingangs- und Ausgangssignale innerhalb der Spezifikation liegen, und der Bestätigung, dass die Diagnose-LEDs einen normalen Betrieb anzeigen.
Die Diagnosefunktionen des Boards, darunter Hardware- und Systemlimitprüfungen, TMR-Voting, Ausgangsüberwachung und der integrierte ID-Chip, vereinfachen die Fehlerbehebung und stellen sicher, dass an jedem Standort das richtige Board installiert ist. Wenn ein Diagnosealarmzustand vorliegt, leuchtet die STATUS-LED dauerhaft orange und macht den Wartungstechniker auf ein Problem mit der Platine oder der Feldverkabelung aufmerksam.
Wenn die Platine ausgetauscht werden muss, ist der Vorgang unkompliziert. Nachdem Sie das VME-Prozessor-Rack ausgeschaltet und sichergestellt haben, dass keine Stromversorgung vorhanden ist, sollten Sie die Kabel von den J3- und J4-Anschlüssen trennen, die unverlierbaren Schrauben lösen und die Platine mithilfe der oberen und unteren Hebel aus dem Rack entfernen. Bevor das System wieder in Betrieb genommen wird, sollte die Ersatzplatine an der gleichen Position installiert, die Kabel wie beschriftet wieder angeschlossen und die Diagnose-LEDs überprüft werden.
GE Industrial Control Systems gewährleistet die Kompatibilität seiner Ersatzplatinen, auch wenn Platinen unterschiedlicher Revisionsstände möglicherweise nicht identische Hardware enthalten. Geben Sie bei der Bestellung einer Ersatz-Analog-Eingangs-/Ausgangsplatine IS200VAICH1DBC die vollständige Teilenummer und Beschreibung, die Seriennummer des Laufwerks oder Systems sowie die Materiallistennummer (ML) an. Das Werk kann je nach Verfügbarkeit und Designverbesserungen spätere Versionen ersetzen, die Abwärtskompatibilität der Ersatzplatinen ist jedoch gewährleistet.
Abschluss
Die analoge Eingangs-/Ausgangsplatine IS200VAICH1DBC von GE ist eine zuverlässige, robuste und vielseitige analoge Schnittstelle für GE Industrial Control Systems. Seine 20 analogen Eingänge, die mehrere Signaltypen und -bereiche unterstützen, seine 4 analogen Ausgänge mit 4–20 mA und 0–200 mA Kapazität, sein höherer Lastwiderstand mit Unterstützung von bis zu 800 Ohm, seine integrierte Kompressorstillstandserkennung und seine Unterstützung sowohl für Simplex- als auch TMR-Anwendungen bieten die Flexibilität, Genauigkeit und Zuverlässigkeit, die für eine breite Palette industrieller analoger Mess- und Steuerungsanwendungen erforderlich ist.
Mit seiner VME-Rack-Montage, klar gekennzeichneten Anschlüssen, umfassender Diagnose und Kompatibilität mit dem Mark VI-Steuerungssystem und den TBAI-, STAI- und DTAI-Anschlussplatinen ist die analoge Eingangs-/Ausgangsplatine IS200VAICH1DBC für eine einfache Installation, Überprüfung und Wartung konzipiert. Unterstützt durch die Qualitätsfertigung von GE, das globale Support-Netzwerk und das Engagement für Abwärtskompatibilität bietet das IS200VAICH1DBC Analog Input/Output Board weiterhin die Leistung, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit, die Industrieanwender von GE erwarten. Unabhängig davon, ob es in einer Neuinstallation oder als Ersatz für eine vorhandene Karte verwendet wird, bietet die analoge Eingangs-/Ausgangskarte IS200VAICH1DBC die analogen Eingangs- und Ausgangsfunktionen, die für einen zuverlässigen und effizienten Steuerungssystembetrieb erforderlich sind.
