Die VM600 IOC4T-Eingangs-/Ausgangskarte ist eine wichtige Signalschnittstellenkomponente innerhalb der VM-Produktlinie und wurde speziell für die Kombination mit der MPC4-Maschinenschutzkarte der VM600-Serie entwickelt. Diese Karte wird an der Rückseite des VM600-Racks installiert und über zwei Anschlüsse direkt mit der Rack-Backplane verbunden. Sie dient als wichtige Brücke zwischen Sensoren, Überwachungssystemen und externen Steuergeräten. Die IOC4T-Karte ist bekannt für ihre robusten Signalverarbeitungsfähigkeiten, flexiblen Konfigurationsoptionen und ihr robustes Design und eine unverzichtbare Komponente für den Schutz von Industriemaschinen und Zustandsüberwachungsanwendungen.
Funktionen und Vorteile
1. Vielseitige Signalschnittstelle
Die IOC4T-Karte bietet 4 Eingangskanäle für dynamische Signale und 2 Eingangskanäle für Drehzahlmesser (Geschwindigkeit), die in der Lage sind, mehrere Vibrations- und Geschwindigkeitssignale gleichzeitig zu verarbeiten. Alle Eingangs- und Ausgangsanschlüsse erfolgen über einen 48-poligen Schraubklemmenblock auf der Frontplatte, was die Feldverkabelung erheblich vereinfacht.
2. Leistungsstarke Relaisfunktionalität
Die Karte enthält 4 programmierbare Relais (RL1 bis RL4), die jeweils als Schließerkontakte (NO) oder Öffnerkontakte (NC) konfiguriert werden können. Diese Relais können per Software jedem spezifischen Alarmsignal zugewiesen werden, z. B. MPC4-Fehler, Sensor-OK-Signal, Alarm oder Gefahrenstatus. Die Relais sind für 250 VAC/5 AAC mit einer maximalen Schaltleistung von 1250 VA ausgelegt.
3. Flexible Analogausgänge
Bietet 4 analoge Ausgangskanäle (einen für jeden dynamischen Signalkanal), individuell wählbar über Jumper für Stromausgang (4–20 mA) oder Spannungsausgang (0–10 V) pro Kanal. Die Ausgangsgenauigkeit beträgt bis zu ≤ ± 1,5 %, mit einem Linearitätsfehler von ≤ ± 0,5 %, wodurch eine Signalübertragung mit hoher Wiedergabetreue gewährleistet wird.
4. Erweiterbare digitale Ausgangsfähigkeit
Über den Open Collector (OC)-Bus oder Raw-Bus des VM600-Racks kann das IOC4T 32 vollständig programmierbare digitale Ausgangssignale an RLC16-Relaiskarten und/oder intelligente IRC4-Relaiskarten innerhalb desselben Racks liefern und so die Relaiskapazität des Systems erheblich erweitern.
5. Umfassende Signalaufbereitung und -schutz
Alle Ein- und Ausgänge sind gefiltert und bieten Schutz vor elektromagnetischen Störungen (EMI) und Signalspitzen und entsprechen den relevanten EMV-Standards. Bietet außerdem gepufferte „Rohsignal“-Signalausgänge des Sensors für die anschließende Analyse.
6. Diskrete Signalschnittstelle (DSI)
Bietet drei wichtige Steuersignaleingänge:
Alarm-Reset (AR): Durch das Schließen eines Kontakts zwischen DSI AR und DSI RET werden vom MPC4/IOC4T-Kartenpaar gespeicherte Alarme zurückgesetzt.
Gefahrenbypass (DB): Das Schließen eines Kontakts zwischen DSI DB und DSI RET sperrt (umgeht) die Gefahrenrelaisausgänge.
Trip Multiply (TM): Das Schließen eines Kontakts zwischen DSI TM und DSI RET multipliziert die Alarmstufen mit einem per Software konfigurierbaren Skalierungsfaktor und ermöglicht so eine adaptive Überwachung.
7. Hochzuverlässiges Design
Unterstützt den Hot-Swap-Betrieb, sodass Karten bei laufendem System ohne Unterbrechung eingesetzt oder entfernt werden können. Erhältlich in den Versionen „Standard“ und „Getrennte Schaltkreise“, wobei letztere den Normen IEC 60255-5 entspricht und für Anwendungen geeignet ist, die eine elektrische Isolierung erfordern.
8. Umweltverträglichkeit
Betriebstemperaturbereich: -25 bis 65 °C (-13 bis 149 °F)
Lagertemperaturbereich: -40 bis 85 °C (-40 bis 185 °F)
Betriebsfeuchtigkeit: 0 bis 90 % nicht kondensierend
RoHS-konform. Optionale Schutzbeschichtungsversion für zusätzlichen Schutz vor Chemikalien, Staub, Feuchtigkeit und extremen Temperaturen erhältlich.
9. Sicherheitszertifizierungen
CE- und EAC-Kennzeichnung. Entspricht den EMV-Normen einschließlich EN 50081-2, EN 50082-2, IEC/EN 61000-6-2, IEC/EN 61000-6-4 und der elektrischen Sicherheitsnorm IEC/EN 61010-1. Erreicht Safety Integrity Level (SIL) 1 gemäß IEC 61508.
Funktionsprinzip
Die IOC4T-Eingangs-/Ausgangskarte fungiert als dedizierte Signalschnittstelle für die MPC4-Maschinenschutzkarte im Slave-Modus und kommuniziert mit dem MPC4 über eine Industry Pack (IP)-Schnittstelle. Das Funktionsprinzip lässt sich in mehrere Hauptaspekte unterteilen:
1. Signalflussarchitektur
Die IOC4T-Karte nimmt eine entscheidende Position in der Signalkette ein: Rohsensorsignale werden über die vorderen Klemmenblöcke (J1, J2) eingegeben, durchlaufen die notwendige Signalaufbereitung und den Signalschutz und werden dann über den Backplane-Anschluss P2 zur Verarbeitung an die MPC4-Karte übertragen. Nachdem die MPC4-Karte die Signalverarbeitung (einschließlich Alarmbestimmung usw.) abgeschlossen hat, werden die verarbeiteten Ergebnisse und generierten Signale über die Rückwandplatine an die IOC4T-Karte zurückgesendet und schließlich von der IOC4T-Karte über die vorderen Klemmenblöcke (J2, J3) an externe Systeme ausgegeben.
2. Eingangssignalverarbeitung
Dynamische Vibrationssignale (normalerweise von Geschwindigkeits- oder Beschleunigungssensoren) werden über die Klemmenleiste J1 eingegeben. Diese Signale werden zunächst zum EMI- und Überspannungsschutz gefiltert und dann in zwei Pfade aufgeteilt: Einer wird zur detaillierten Analyse direkt an die MPC4-Karte übertragen; der andere wird gepuffert und verstärkt, bevor er als „rohe“ Sensorsignale vom J3-Anschlussblock für externe Aufzeichnungs- oder Analysegeräte ausgegeben wird.
Geschwindigkeitssignale werden über die Klemmenleiste J2 eingegeben, ebenfalls gefiltert und geschützt, bevor sie zur Phasenreferenz und Geschwindigkeitsmessung an die MPC4-Karte übertragen werden.
3. Ausgangssignalerzeugung
Aus den verarbeiteten Ergebnissen der MPC4-Karte werden analoge Ausgangssignale generiert. Vier Digital-Analog-Wandler (DACs) auf der IOC4T-Karte wandeln digitale Signale in 0-10-V-Spannungssignale um. Zusätzlich können vier Spannungs-Strom-Wandler die Spannungssignale in 4-20 mA-Stromsignale umwandeln (über Brücke wählbar). Dieses Design ermöglicht Benutzern die flexible Auswahl des Ausgabetyps basierend auf den Feldanforderungen.
4. Relais-Steuerlogik
Der Status der vier internen Relais (RL1-RL4) wird vollständig von der MPC4-Karte per Software gesteuert. Benutzer können diesen Relais über die VM600 MPSx-Software beliebige Alarm- oder Statussignale zuweisen. Die Relaistreiberschaltung sorgt für die erforderliche elektrische Isolierung und Antriebsfähigkeit, um ein zuverlässiges Schalten zu gewährleisten.
5. Betrieb der diskreten Signalschnittstelle
Die DSI-Eingänge arbeiten nach dem Kontakterkennungsprinzip und überwachen den Kontaktstatus zwischen den AR-, DB- und TM-Eingängen und dem DSI RET-Referenzanschluss. Bemerkenswert ist, dass der AR-Eingang flankenempfindlich ist und einen High-Low-Übergang erfordert, um die Reset-Funktion auszulösen. Diese Konstruktion verhindert Fehlfunktionen, die durch Kontaktprellen oder anhaltendes Schließen verursacht werden.
6. Erweiterung des digitalen Ausgangs
Die 32 programmierbaren Open-Collector-Ausgänge sind über die Rückwandbusse (OC-Bus oder Raw-Bus) mit anderen Relaiskarten im Rack verbunden. Der Status dieser Ausgänge wird von der MPC4-Karte bestimmt, wobei der IOC4T die notwendigen Antriebs- und Isolationsfunktionen bereitstellt. Über Jumper kann der Anwender auswählen, welcher Bus für die Signalübertragung genutzt werden soll.
7. Energieverwaltung
Die IOC4T-Karte erhält ihre Betriebsspannung (+5 VDC und ±12 VDC) vom VM600-Rack-Netzteil. Der Stromkreis umfasst Filter- und Schutzkonstruktionen, um einen stabilen Betrieb unter verschiedenen Bedingungen zu gewährleisten. Aktuelle Ausgänge verbrauchen zusätzliche Leistung (ca. 0,25 W pro Ausgang), was bei der Berechnung des Systemleistungsbudgets berücksichtigt werden muss.
8. Hot-Swap-Mechanismus
Durch sorgfältig konzipierte Stromsequenzierungsschaltungen und Signalisolierung unterstützt die IOC4T-Karte die Hot-Swap-Funktionalität. Wenn eine Karte in ein laufendes System eingesetzt wird, schaltet sich der Stromkreis in der richtigen Reihenfolge ein, um Stromstöße zu vermeiden; Wenn eine Karte entfernt wird, werden die Signalleitungen vor der Stromversorgung getrennt, wodurch Signalstörungen vermieden werden.
9. Statusüberwachung und Diagnose
Eine SLOT-FEHLER-LED-Anzeige gibt eine grundlegende Rückmeldung zum Installationsstatus und hilft Benutzern zu bestätigen, dass die Karte korrekt im Rack-Steckplatz installiert ist. Detailliertere Statusinformationen und Diagnosen erfordern den Zugriff über die MPC4-Karte und die VM600 MPSx-Software.
10. Spezielles Design der Version mit getrennten Schaltkreisen
Die „Separate Circuits“-Version der IOC4T-Karte bietet eine verbesserte elektrische Isolierung mit höheren Isolationswerten zwischen Eingangs-/Ausgangskreisen und zwischen Kanälen und entspricht den Anforderungen der IEC 60255-5. Dadurch eignet sich diese Ausführung besonders für schwere Industrieanwendungen, die eine hohe elektrische Isolation erfordern.
Anwendungen
Der IOC4T eignet sich in Kombination mit einer MPC4-Karte hervorragend für folgende Anwendungsbereiche:
Schutz rotierender Maschinen: Vibrationsschutz und Zustandsüberwachung kritischer Geräte wie Dampfturbinen, Gasturbinen, Wasserturbinen, Kompressoren, Lüfter und Pumpen.
Industrielle Prozessüberwachung: Überwachung des Maschinenzustands in Branchen wie Petrochemie, Energieerzeugung und Metallurgie.
Systeme zur vorausschauenden Wartung: Integration mit Zustandsüberwachungssystemen zur Beurteilung des Gerätezustands und zur vorausschauenden Wartung.
Funktionale Sicherheitssysteme: Ausführung von Schutzfunktionen in sicherheitsrelevanten Anwendungen bis SIL 1.
Zusammenfassung der wichtigsten Spezifikationen
Dynamische Signaleingänge: 4 Kanäle, EMI-geschützt
Drehzahlmessereingänge: 2 Kanäle, EMI-geschützt
Analogausgänge: 4 Kanäle, 0–10 V oder 4–20 mA (Jumper wählbar)
Relaisausgänge: 4 Relais, 250 VAC/5 AAC
Digitale Ausgänge: 32 programmierbare Open-Collector-Ausgänge
Betriebstemperatur: -25 bis 65 °C (-13 bis 149 °F)
Leistungsbedarf: +5 VDC (1,5 W), ±12 VDC (0,7 W + 0,25 W pro Stromausgang)
Anschlüsse: Schraubklemmenblöcke (48 Positionen)
Abmessungen: 6 HE H × 20 mm B × 125 mm T
Gewicht: ca. 0,25 kg
