El IS200VAICH1C es una placa de entrada/salida analógica diseñada por General Electric (GE) para su sistema de control Mark VI™. Esta placa es una versión anterior de la serie VAIC (incluidas todas las versiones hasta VAICH1C incluida), utilizada principalmente para procesar la adquisición y salida de señales analógicas. Es un módulo de E/S indispensable en sistemas de control de turbinas de gas y turbinas de vapor.
La placa IS200VAICH1C acepta 20 entradas analógicas y controla 4 salidas analógicas. Funciona en conjunto con dos tableros de terminales TBAI, cada uno de los cuales proporciona 10 entradas y 2 salidas. Conectadas mediante cables a la placa del procesador VAIC ubicada en el bastidor VME, las señales de entrada se acondicionan, multiplexan y convierten A/D. Luego se transfieren a través del backplane VME a la placa VCMI y finalmente al controlador. Para las salidas, el VAIC convierte valores digitales en corrientes analógicas, impulsando cargas externas a través del tablero de terminales.
El IS200VAICH1C admite aplicaciones redundantes modulares (TMR) simplex y triple. En una configuración TMR, las señales de entrada en el tablero de terminales se distribuyen en tres bastidores VME (R, S, T), cada uno de los cuales contiene un VAIC. Las salidas se activan mediante un circuito patentado donde los tres VAIC contribuyen a crear la corriente deseada. Si una placa falla, las dos placas restantes continúan produciendo la corriente de salida correcta.
Como versión final del VAIC de generación original, el IS200VAICH1C se diferencia de las versiones posteriores (como el VAICH1D) principalmente en la capacidad de control de salida: cuando controla salidas de 20 mA, admite una resistencia de carga máxima de 500 Ω (usando 1000 pies de cable #18). Requiere funcionamiento con TBAIH1B o versiones anteriores de tableros de terminales y también es compatible con todas las revisiones de tableros de terminales DTAI.
La placa incorpora funciones de diagnóstico integrales, que incluyen verificaciones de límites de entrada, monitoreo de salida y verificaciones de estado de relés, con indicación de estado a través de LED del panel frontal. Además, el firmware VAIC integra algoritmos de detección de parada del compresor de turbina de gas, monitoreando los precursores de parada en tiempo real a una velocidad de escaneo de 200 Hz y activando la protección de apagado en 30 ms.
II. Funciones principales
Las funciones principales del IS200VAICH1C incluyen, entre otras, las siguientes:
1. Adquisición de entradas analógicas
La placa acepta 20 entradas analógicas a través de dos tableros de terminales TBAI. Los tipos de entrada se pueden seleccionar mediante puentes en el tablero de terminales y admiten:
Entrada de corriente de 4-20 mA
Entrada de corriente ±1 mA
Entrada de voltaje de ±5 V CC
Entrada de voltaje de ±10 V CC
Los circuitos de entrada cuentan con supresión de ruido, incluidos filtros de hardware y filtros de paso bajo de software configurables para proteger contra sobretensiones y ruido de alta frecuencia. Las primeras 10 entradas (vía conector J3) tienen un filtro hardware unipolar con una frecuencia de corte de 500 rad/s. Las segundas 10 entradas (a través del conector J4) tienen un filtro hardware bipolar con frecuencias de corte de 72 rad/s y 500 rad/s.
2. Control de salida analógica
La placa proporciona 4 salidas analógicas. Dos están fijos a 4-20 mA y los otros dos se pueden configurar para 4-20 mA o 0-200 mA. Los circuitos de salida también cuentan con supresión de ruido y utilizan una técnica de accionamiento redundante patentada: en los sistemas TMR, cada salida es controlada por tres VAIC juntos. La corriente de salida real se mide con una resistencia en serie, que devuelve voltaje a cada VAIC. La salida resultante es el valor medio de las tres corrientes. Si una placa falla, su salida se desconecta y las dos placas restantes continúan produciendo la salida correcta.
3. Detección de parada del compresor
El firmware VAIC incluye la función de detección de parada del compresor de la turbina de gas, escaneando las primeras cuatro entradas analógicas a 200 Hz. Hay dos algoritmos seleccionables disponibles:
El algoritmo monitorea la presión de descarga del compresor (PS3) y su tasa de cambio (dPS3dt), comparándolos con parámetros de parada configurables (constantes KPS3) para determinar si una parada es inminente. Una vez activado, el VAIC emite una señal de disparo en un plazo de 30 ms, lo que hace que el controlador cierre todas las válvulas de cierre de combustible (FSOV).
4. Acondicionamiento de la señal de entrada/salida
Todos los canales de entrada y salida están equipados con circuitos de acondicionamiento de señal, que incluyen filtrado, amplificación y aislamiento. Las entradas utilizan un convertidor A/D de 16 bits con resolución de 14 bits, logrando una precisión de medición superior al 0,1% de la escala completa. Las salidas utilizan un convertidor D/A de 12 bits con una precisión del 0,5%.
5. Diagnóstico de fallas y autoprueba
La placa presenta funciones de diagnóstico integrales:
Cada entrada analógica tiene verificación de límite de hardware (niveles alto/bajo preestablecidos y no configurables cerca de los extremos del rango operativo). Exceder estos límites detiene la exploración de ese canal y genera una alarma de diagnóstico compuesta, L3DIAG_VAIC.
Cada entrada tiene comprobaciones de límites del sistema de software configurables, que pueden usarse para generar alarmas y configurarse como con o sin bloqueo.
En los sistemas TMR, cada señal de entrada se monitorea para detectar una desviación del valor medio. Exceder un límite preestablecido genera una falla, lo que proporciona una advertencia temprana de posibles problemas en el canal.
Las salidas D/A, las corrientes de salida, la corriente total, los relés suicidas y los relés escaladores de 20/200 mA se controlan para garantizar su razonabilidad.
El VAIC interroga el dispositivo de identificación en el tablero de terminales. Una discrepancia genera un fallo de incompatibilidad de hardware.
6. Indicación de estado
El panel frontal cuenta con tres indicadores LED:
RUN (verde): parpadea durante el funcionamiento normal.
FALLO (Rojo): Encendido fijo indica falla en la placa.
ESTADO (Naranja): Se ilumina de forma fija cuando existe una condición de alarma de diagnóstico (normalmente apagada).
III. Aplicaciones del sistema
1. Aplicación en el sistema de control Mark VI
El IS200VAICH1C es la placa de procesamiento de E/S analógica central en el sistema de control Mark VI, ampliamente utilizada en el control, protección y monitoreo de procesos de turbinas de gas y turbinas de vapor. Sus funciones dentro del sistema incluyen:
Adquisición de parámetros de proceso: Adquiere señales analógicas de sensores que miden temperatura, presión, flujo, velocidad, etc., convirtiéndolas a valores digitales para uso del controlador.
Control del actuador: Emite señales de 4-20 mA o 0-200 mA para accionar posicionadores de válvulas, servoválvulas, variadores de frecuencia y otros actuadores.
Protección contra pérdida: monitorea la presión de descarga del compresor en tiempo real, detecta rápidamente precursores de pérdida y activa un apagado de emergencia para proteger la turbomaquinaria.
E/S redundantes: en sistemas TMR, proporciona entradas y salidas analógicas con triple redundancia, lo que garantiza que el funcionamiento del sistema no se vea afectado por fallas de un solo punto.
2. Configuraciones del sistema Simplex y TMR
Sistema Simplex: Utiliza una placa IS200VAICH1C y dos tableros de terminales TBAI. Las señales de entrada están conectadas directamente y las salidas son controladas por un único VAIC.
Sistema TMR: Utiliza tres placas IS200VAICH1C (ubicadas en los racks R, S, T respectivamente) y dos placas de terminales TBAI. Las señales de entrada se distribuyen en paralelo en el tablero de terminales hacia los tres bastidores. Las salidas utilizan redundancia de selección media, y cada VAIC contribuye con una parte de la corriente. La producción total es la mediana de los tres. Si una placa falla, las dos restantes se hacen cargo automáticamente.
3. Escenarios de aplicación típicos
Control de turbina de gas: control de paletas guía de entrada del compresor, control de combustible, monitoreo de temperatura de escape, protección contra pérdida.
Control de turbina de vapor: control de válvula reguladora, monitoreo de presión/temperatura de vapor.
Excitación del generador: Monitoreo de voltaje/corriente de excitación.
Control de Procesos Industriales: Adquisición y control de presión, caudal, nivel, etc.
IV. Descripción detallada de la interfaz
1. Interfaz del tablero de terminales
El IS200VAICH1C se conecta a dos tableros de terminales TBAI mediante dos conectores de cable de 50 pines (J3 y J4). Cada tablero de terminales proporciona 10 entradas y 2 salidas. Los puentes en el tablero de terminales seleccionan el tipo de entrada (corriente/voltaje) y el rango de salida (20/200 mA).
2. Interfaz del plano posterior
La placa se comunica con la placa VCMI y otras tarjetas a través del conector del panel posterior VME, transmitiendo datos de entrada digitalizados y recibiendo comandos de salida. El backplane también proporciona alimentación de 24 V CC para alimentar transmisores externos (a través del tablero de terminales).
3. Indicadores del panel frontal
| del LED |
Color |
Estado normal |
Estado anormal |
| CORRER |
Verde |
Brillante |
Apagado o encendido fijo indica que la placa no está funcionando |
| FALLAR |
Rojo |
Apagado |
Encendido fijo indica falla en la placa |
| ESTADO |
Naranja |
Apagado |
Encendido fijo indica que existe una alarma de diagnóstico |
4. Interfaz de función de diagnóstico
A través del software Toolbox se puede leer información de diagnóstico detallada, incluido el estado límite de cada canal de entrada, los valores de corriente de salida, el estado del relé y las desviaciones de TMR.
V. Diagnóstico y Mantenimiento
1. Lista de funciones de diagnóstico
| Código de falla |
Descripción |
Posible causa |
| 2 |
Fallo del CRC de la memoria flash |
Error de programación del firmware (la placa no se conecta) |
| 3 |
La anulación de falla de CRC está activa |
Error de firmware pero la placa está permitida en línea |
| 16 |
La verificación de límites del sistema está deshabilitada |
Comprobación del sistema deshabilitada por configuración |
| 17 |
Error de identificación de la placa |
Chip de identificación fallido en la placa de E/S VME |
| 18 |
Fallo de identificación J3 |
Chip de identificación fallido en el conector J3 o problema con el cable |
| 19 |
Fallo de identificación J4 |
Chip de identificación fallido en el conector J4 o problema con el cable |
| 24 |
Incompatibilidad de firmware/hardware |
Tipo de tablero de terminales conectado no compatible |
| 30-31 |
El código de compatibilidad de configuración/IO no coincide |
archivo tre incompatible con el firmware |
| 32-65 |
Entrada analógica [#] en mal estado |
Fallo de alimentación del transductor, transductor defectuoso, circuito abierto o cortocircuito |
| 66-69 |
Salida [#] corriente individual demasiado alta |
Fallo del tablero |
| 70-73 |
La corriente total de salida [#] varía de la referencia |
Fallo de la placa o carga abierta |
| 74-77 |
Error de corriente de referencia de salida [#] |
Fallo del convertidor D/A |
| 78-81 |
Salida [#] corriente individual en mal estado |
Modo simplex actual fuera de límites |
| 82-85 |
Salida [#] relé suicida no funcional |
Fallo del relé o del controlador |
| 86-89 |
Salida [#] Selección 20/200 mA no funcional |
La configuración no coincide con la retroalimentación del relé |
| 90-93 |
Salida [#] suicidio activo |
Salida del sistema TMR de una placa desconectada |
| 94-95 |
Tablero de terminales J3/J4 incompatible con la configuración |
Tipo de tablero de terminales incorrecto |
| 128-223 |
Señal lógica [#] no coincidencia de votación |
La señal de entrada se desvía de la mediana |
| 224-249 |
Señal de entrada # no coincidencia de votación |
La señal especificada se desvía de la mediana en más del límite de diferencia TMR |
2. Recomendaciones de mantenimiento
Verifique periódicamente las alarmas de diagnóstico a través de Toolbox y solucione las anomalías con prontitud.
Asegúrese de que los puentes del tablero de terminales coincidan con los tipos de sensores reales.
En los sistemas TMR, supervise los LED de estado en cada placa y reemplace las placas defectuosas rápidamente.
Preste atención a la compatibilidad al reemplazar las placas: VAICH1C debe usar placas de terminales TBAIH1B o anteriores.
VI. Detección de parada del compresor
1. Descripción general del algoritmo
El firmware VAIC incluye dos algoritmos de detección de bloqueo, que escanean las primeras cuatro entradas a 200 Hz:
Algoritmo de turbina de gas LM pequeña: utiliza dos transductores de presión (p. ej., PS3A, PS3B).
Algoritmo de turbina de gas de servicio pesado: utiliza tres transductores de presión (p. ej., PS3A, PS3B, PS3C).
El algoritmo monitorea la presión de descarga del compresor (PS3) y su tasa de cambio (dPS3dt), comparándolas con parámetros de parada configurables. Los parámetros incluyen:
| de variables |
Descripción |
| PS3I |
Valor inicial de PS3 |
| KPS3_Drop_S |
Pendiente de línea para PS3I versus dPS3dt |
| KPS3_Drop_I |
Intercepción de línea para PS3I versus dPS3dt |
| KPS3_DROP_Mn |
Valor mínimo para PS3I frente a dPS3dt |
| KPS3_DROP_Mx |
Valor máximo para PS3I versus dPS3dt |
| KPS3_Delta_S |
Pendiente de la línea para la caída de PS3I versus Delta PS3 |
| KPS3_Delta_I |
Intercepción de línea para caída de PS3I versus Delta PS3 |
| KPS3_Delt_Mx |
Valor máximo para la caída de PS3I versus Delta PS3 |
2. Activación y Protección
Cuando el algoritmo detecta un precursor de calado, el VAIC emite una señal de disparo de calado del compresor (CompStall) en un plazo de 30 ms. Esta señal se envía al controlador para cerrar todas las válvulas de cierre de combustible (FSOV), implementando un apagado de emergencia. La sensibilidad de la detección de pérdida se puede ajustar mediante parámetros de configuración.
VII. Compatibilidad y configuración
1. Compatibilidad del tablero de terminales
El IS200VAICH1C pertenece a la generación VAIC original y debe usarse con los siguientes tableros de terminales:
Tableros de terminales incompatibles: TBAIH1C y posteriores (estos están diseñados para VAICH1D y soportan cargas más altas).
2. Métodos de configuración
Tipo de entrada seleccionado mediante puentes en la placa de terminales.
Rango de salida (20/200 mA) seleccionado mediante puentes del tablero de terminales.
Parámetros de detección de pérdida, límites del sistema, límites de desviación de TMR, etc., configurados mediante el software Toolbox.
Parámetros de filtrado, habilitaciones de alarmas, etc., también configurables vía software.
3. Coincidencia de firmware y hardware
El chip de identificación de la placa almacena información sobre el tipo y la revisión de la placa, que el sistema lee para garantizar la compatibilidad del hardware. Al reemplazar una placa, verifique que el número de modelo coincida y actualice el archivo de configuración (archivo tre) para que coincida con la versión del firmware.
