La placa de entrada/salida analógica GE IS200VAICH1DAB es una placa procesadora de E/S analógica de alto rendimiento que se utiliza en los sistemas de control industrial de GE. Como miembro de la familia de placas VAIC, la placa de entrada/salida analógica IS200VAICH1DAB acepta 20 entradas analógicas y controla 4 salidas analógicas, lo que proporciona el acondicionamiento de señales, la multiplexación analógica, la conversión de analógico a digital y la conversión de digital a analógico necesarias para la adquisición y el control de señales de procesos analógicos en arquitecturas de control Mark VI. Cada tablero de terminales acepta 10 entradas y 2 salidas, y los cables conectan el tablero de terminales al bastidor VME donde se encuentra la placa del procesador VAIC. El VAIC convierte las entradas en valores digitales y las transfiere a través del backplane VME a la placa VCMI y luego al controlador, mientras que para las salidas, el VAIC convierte los valores digitales en corrientes analógicas y las conduce a través de la placa de terminales hacia el circuito del cliente.
La placa de entrada/salida analógica IS200VAICH1DAB se identifica mediante la convención de numeración de piezas de GE utilizada en toda la línea de productos de sistemas de control industrial. El prefijo 'IS200' identifica la placa como un producto de GE Industrial Control Systems, y '200' indica específicamente que la placa es un ensamblaje de nivel básico. El acrónimo 'VAIC' identifica la designación funcional de la placa como placa de entrada/salida analógica. La designación 'H1' identifica el grupo de hardware, mientras que el sufijo 'DAB' identifica la combinación de diseño y revisión funcional. Todos los dígitos son importantes al pedir o reemplazar cualquier placa, ya que es posible que las placas de diferentes niveles de revisión no contengan hardware idéntico, y GE garantiza la compatibilidad con versiones anteriores de las placas de reemplazo, al tiempo que señala que los diferentes niveles de revisión pueden no contener componentes idénticos.
La placa de entrada/salida analógica IS200VAICH1DAB es la versión VAICH1D de la familia VAIC, que es la generación más nueva diseñada para soportar una mayor resistencia de carga para salidas de 20 mA. Esta generación proporciona hasta 18 V disponibles en los terminales de tornillo del tablero de terminales, lo que permite el funcionamiento con cargas de 800 ohmios con 1000 pies de cable #18 con margen, en comparación con el VAICH1C anterior y versiones anteriores que admitían una resistencia de carga de hasta 500 ohmios. La placa VAICH1D requiere la placa de terminales TBAIH1C o posterior, o cualquier revisión de la placa de terminales STAI, para su correcto funcionamiento, mientras que también funciona correctamente con todas las revisiones de las placas de terminales DTAI.
Esta introducción del producto proporciona información técnica detallada, descripciones funcionales, asignaciones de conectores, guía de configuración y especificaciones completas para la placa de entrada/salida analógica GE IS200VAICH1DAB, y sirve como referencia esencial para ingenieros de sistemas de control, técnicos de mantenimiento e integradores de sistemas que trabajan con equipos de control industrial de GE.
Arquitectura funcional y procesamiento de señales.
La placa de entrada/salida analógica IS200VAICH1DAB está construida alrededor de una arquitectura de procesamiento de señales analógicas flexible y de alto rendimiento que admite hasta 20 entradas analógicas y 4 salidas analógicas, con el tipo de entrada, ya sea voltaje, 4–20 mA o ±1 mA, seleccionado mediante puentes en el tablero de terminales. Dos de los cuatro circuitos de salida analógica son de 4 a 20 mA y los otros dos se pueden configurar para 4 a 20 mA o 0 a 200 mA. Las entradas y salidas tienen circuitos de supresión de ruido para proteger contra sobretensiones y ruidos de alta frecuencia.
La placa contiene acondicionamiento de señal, un multiplexor analógico, un convertidor A/D y un convertidor D/A, proporcionando una cadena de señal analógica completa desde el cableado de campo hasta el sistema de control digital. El convertidor A/D es un convertidor de 16 bits con resolución de 14 bits y el tiempo de escaneo normal es de 10 ms (100 Hz), con las entradas 1 a 4 disponibles para escaneo a 200 Hz. La precisión de la medición es mejor que el 0,1% de la escala completa y el convertidor D/A es un convertidor de 12 bits con una precisión del 0,5%.
La impedancia de entrada de la placa de entrada/salida analógica IS200VAICH1DAB es de 250 ohmios a 4–20 mA, 5000 ohmios a ±1 mA y 500 000 ohmios a entrada de voltaje, lo que permite que la placa interactúe con una amplia gama de transmisores y fuentes de voltaje. La supresión de ruido de entrada incluye un filtro de hardware en los primeros 10 circuitos (J3) con una interrupción unipolar a 500 rad/s, un filtro de hardware en los segundos 10 circuitos (J4) con una interrupción de dos polos a 72 y 500 rad/s, y un filtro de software que utiliza un filtro de paso bajo de dos polos configurable para 0, 0,75, 1,5 Hz, 3 Hz, 6 Hz o 12 Hz. El rechazo del modo común de CA es de 60 dB a 60 Hz con un voltaje de modo común de hasta ±5 V, y el rechazo del modo común de CC es de 80 dB con un voltaje máximo de modo común de −5 a +7 V. El rango de voltaje del modo común es ±5 V, con ±2 V CMR para las entradas de ±10 V.
Aplicaciones simplex y TMR
La placa de entrada/salida analógica IS200VAICH1DAB admite aplicaciones redundantes modulares (TMR) simplex y triple, lo que proporciona la flexibilidad necesaria para diferentes arquitecturas de sistemas.
En una configuración simple, el tablero de terminales proporciona señales de entrada a un único VAIC, que proporciona toda la corriente para las salidas. La placa acepta 20 entradas analógicas y controla 4 salidas analógicas, con dos tableros de terminales TBAI que proporcionan la terminación del lado del campo. La capacidad de E/S analógicas que utilizan dos tableros de terminales TBAI incluye 16 entradas de ±10 V CC, ±5 V CC o 4–20 mA, 4 entradas de 4–20 mA o ±1 mA, 2 salidas de 0–20 mA o 0–200 mA y 2 salidas de 0–20 mA.
En una configuración TMR, las señales de entrada en el tablero de terminales se distribuyen en tres bastidores de placas VME R, S y T, cada uno de los cuales contiene un VAIC. Las señales de salida se controlan con un circuito patentado que crea la corriente deseada utilizando los tres VAIC. En caso de una falla de hardware, el VAIC defectuoso se elimina de la salida y las dos placas restantes continúan produciendo la corriente correcta. La alimentación de 24 V CC a los transductores proviene de los tres bastidores VME y se selecciona mediante diodo O en el tablero de terminales. Cada salida de corriente analógica se alimenta con corrientes de los tres VAIC, y la corriente de salida real se mide con una resistencia en serie, que devuelve un voltaje a cada VAIC. La salida resultante es el valor medio votado, o mediana, de las tres corrientes, lo que proporciona la tolerancia a fallas y la alta disponibilidad requerida para aplicaciones de control críticas.
Detección de parada del compresor
El firmware de la placa de entrada/salida analógica IS200VAICH1DAB incluye detección de parada del compresor de turbina de gas, ejecutada a 200 Hz. Se pueden seleccionar dos algoritmos de pérdida y ambos utilizan las primeras cuatro entradas analógicas, escaneadas a 200 Hz. Un algoritmo es para turbinas de gas LM pequeñas y utiliza dos transductores de presión, mientras que el otro algoritmo es para turbinas de gas de servicio pesado y utiliza tres transductores de presión.
El algoritmo de detección de calado del compresor utiliza la presión de descarga del compresor PS3 como entrada principal, y una caída en esta presión indica una posible calada del compresor. El algoritmo también calcula la tasa de cambio de la presión de descarga, dPS3/dt, y compara estos valores con los parámetros de pérdida configurados, las constantes KPS3. El disparo de parada del compresor lo inicia VAIC, que envía la señal al controlador donde se usa para iniciar un apagado, y la señal de apagado se puede usar para configurar todas las válvulas de cierre de combustible a través de cualquier salida de relé. La detección de calado del compresor y la operación del relé se producen en 30 ms, lo que proporciona una respuesta rápida y confiable a una condición de calado.
Instalación y cableado
La placa de entrada/salida analógica IS200VAICH1DAB está diseñada para una instalación sencilla en el bastidor del procesador VME. Para instalar la placa, apague el bastidor del procesador VME, deslice la placa y empuje las palancas superior e inferior con las manos para asentar los conectores de borde, luego apriete los tornillos cautivos en la parte superior e inferior del panel frontal. Las conexiones de cables a los tableros de terminales se realizan en los conectores J3 y J4 en la parte inferior del bastidor VME, que son conectores de tipo pestillo para asegurar los cables. Después de encender el bastidor VME, verifique las luces de diagnóstico en la parte superior del panel frontal.
El tamaño de la placa es de 26,04 cm de alto por 1,99 cm de ancho por 18,73 cm de profundidad (10,26 x 0,782 x 7,375 pulgadas) y el consumo de energía es inferior a 31 W. El rango de temperatura de funcionamiento es de 0 a 60 °C (32 a 140 °F), lo que hace que la placa sea adecuada para su instalación en gabinetes de control industriales estándar.
Diagnóstico y detección de fallos
La placa de entrada/salida analógica IS200VAICH1DAB proporciona capacidades de diagnóstico integrales que ayudan con la verificación del sistema y el aislamiento de fallas. Tres LED en la parte superior del panel frontal VAIC brindan información de estado: la condición RUN normal es verde intermitente, FAIL es rojo fijo y STATUS está normalmente apagado pero se muestra en naranja fijo si existe una condición de alarma de diagnóstico en la placa.
Cada entrada analógica tiene una verificación de límite de hardware basada en niveles altos y bajos preestablecidos y no configurables establecidos cerca de los extremos del rango operativo, y si se excede este límite, se establece una señal lógica y la entrada ya no se escanea. Si se establece cualquiera de los límites de hardware de la entrada, se crea una alarma de diagnóstico compuesta, L3DIAG_VAIC, que hace referencia a toda la placa. Cada entrada también tiene verificación de límites del sistema basada en niveles altos y bajos configurables, que se pueden usar para generar alarmas y se pueden configurar para habilitar o deshabilitar y como con o sin bloqueo.
En los sistemas TMR, si una señal varía del valor votado en más de un límite predeterminado, esa señal se identifica y se crea una falla, lo que proporciona una indicación temprana de un problema que se desarrolla en un canal. La placa monitorea las salidas D/A, las corrientes de salida, la corriente total, los relés suicidas y los relés escaladores de 20/200 mA, verificando su razonabilidad y creando una falla cuando se detecta un problema. La placa de terminales TBAI tiene su propio dispositivo de identificación que es interrogado por el VAIC y, si se encuentra una discrepancia, se crea una falla de incompatibilidad de hardware.
Los diagnósticos monitorean cada salida y un relé suicida desconecta la salida correspondiente si una falla no puede eliminarse mediante un comando del procesador, lo que proporciona una capa adicional de protección para los dispositivos de campo y el proceso.
Idoneidad de aplicaciones e integración de sistemas
La placa de entrada/salida analógica IS200VAICH1DAB es una interfaz analógica versátil que se puede utilizar en una amplia variedad de aplicaciones de sistemas de control industrial GE. Sus 20 entradas analógicas, que admiten señales de 4–20 mA, ±1 mA, ±5 V CC y ±10 V CC, y sus 4 salidas analógicas, que admiten señales de 4–20 mA y 0–200 mA, permiten que la placa interactúe con transmisores de presión, transmisores de temperatura, medidores de flujo, sensores de nivel, posicionadores de válvulas, actuadores y muchos otros instrumentos de campo analógicos.
El soporte de la placa para aplicaciones simplex y TMR la hace adecuada para una amplia gama de arquitecturas de sistemas, desde instalaciones simplex sensibles a los costos hasta instalaciones TMR críticas donde se requiere alta disponibilidad. En aplicaciones TMR, las entradas ventiladas de la placa, la potencia del transmisor seleccionada por diodo O y las salidas votadas medianamente brindan la tolerancia a fallas y la confiabilidad requeridas para las aplicaciones de control más exigentes.
La detección de parada del compresor incorporada en la placa, con algoritmos de dos y tres transductores y una velocidad de escaneo de 200 Hz, proporciona un medio rápido y confiable para detectar la parada del compresor en aplicaciones de turbinas de gas, y la señal de apagado se puede utilizar para configurar todas las válvulas de cierre de combustible a través de cualquier salida de relé, proporcionando una función de protección integral.
La mayor capacidad de resistencia de carga de la placa, con hasta 800 ohmios soportados con 1000 pies de cable #18, permite a la placa manejar tramos de cable más largos y cargas de impedancia más altas que las generaciones anteriores de VAIC, lo que brinda mayor flexibilidad en el cableado de campo y los dispositivos de campo conectados.
Mantenimiento y ciclo de vida
La placa de entrada/salida analógica IS200VAICH1DAB está diseñada para una larga vida útil con un mantenimiento mínimo. La placa no contiene piezas móviles y su construcción robusta garantiza una alta confiabilidad en operaciones industriales continuas. El mantenimiento de rutina consiste en una inspección visual periódica de la placa, los conectores y los LED, la verificación de que las señales de entrada y salida analógicas estén dentro de las especificaciones y la confirmación de que los LED de diagnóstico indiquen un funcionamiento normal.
Las funciones de diagnóstico de la placa, incluidas las verificaciones de límites del sistema y del hardware, la votación TMR, el monitoreo de salida y el chip de identificación integrado, simplifican la resolución de problemas y garantizan que se instale la placa correcta en cada ubicación. Si existe una condición de alarma de diagnóstico, el LED de ESTADO muestra una luz naranja fija, alertando al técnico de mantenimiento sobre un problema con la placa o el cableado de campo.
Si es necesario reemplazar la placa, el proceso es sencillo. Después de apagar el bastidor del procesador VME y verificar que no hay energía, se deben desconectar los cables de los conectores J3 y J4, aflojar los tornillos cautivos y retirar la placa del bastidor usando las palancas superior e inferior. La placa de reemplazo debe instalarse en la misma posición, los cables deben reconectarse según lo etiquetado y los LED de diagnóstico deben verificarse antes de devolver el sistema al servicio.
GE Industrial Control Systems garantiza la compatibilidad de sus placas de repuesto, aunque es posible que las placas de diferentes niveles de revisión no contengan hardware idéntico. Al solicitar una placa de entrada/salida analógica IS200VAICH1DAB de reemplazo, proporcione el número de pieza completo y la descripción, el número de serie del variador o sistema y el número de lista de materiales (ML). La fábrica puede sustituir versiones posteriores según la disponibilidad y las mejoras de diseño, pero se garantiza la compatibilidad con versiones anteriores de las placas de reemplazo.
Conclusión
La placa de entrada/salida analógica GE IS200VAICH1DAB es una interfaz analógica confiable, robusta y versátil para sistemas de control industrial GE. Sus 20 entradas analógicas, que admiten múltiples tipos y rangos de señales, sus 4 salidas analógicas con capacidad de 4–20 mA y 0–200 mA, su mayor capacidad de resistencia de carga con hasta 800 ohmios admitidos, su detección de parada del compresor incorporada y su compatibilidad con aplicaciones simplex y TMR brindan la flexibilidad, precisión y confiabilidad necesarias para una amplia gama de aplicaciones industriales de control y medición analógica.
Con su montaje en bastidor VME, conectores claramente etiquetados, diagnósticos integrales y compatibilidad con el sistema de control Mark VI y las placas de terminales TBAI, STAI y DTAI, la placa de entrada/salida analógica IS200VAICH1DAB está diseñada para una fácil instalación, verificación y mantenimiento. Respaldada por la fabricación de calidad, la red de soporte global y el compromiso de compatibilidad con versiones anteriores de GE, la placa de entrada/salida analógica IS200VAICH1DAB continúa brindando el rendimiento, la durabilidad y la confiabilidad que los usuarios industriales esperan de GE. Ya sea que se use en una instalación nueva o como reemplazo de una placa existente, la placa de entrada/salida analógica IS200VAICH1DAB proporciona la funcionalidad de entrada y salida analógica necesaria para una operación confiable y eficiente del sistema de control.
