برد رابط برق پل IS200BPIIH1A یک رله سیگنال حیاتی و جزء رابط است که توسط GE Industrial Systems برای سیستم های اینورتر پل با استفاده از تریستورهای یکپارچه با تغییر در دروازه (IGCT) به عنوان دستگاه سوئیچینگ طراحی شده است. در معماری کنترل سیستم درایو Innovation Series™، IS200BPIIH1A نقش مرکزی محوری را ایفا میکند: این 24 فرمان شلیک گیت و 24 سیگنال بازخورد وضعیت دروازه بین برد کنترل رابط پل IS200BICI و دو برد ISXIS200 از راه دور نصب شده است. این یک پیوند سیگنال کامل از هسته کنترل به ماژول های درایور گیت برق ایجاد می کند.
برد IS200BPIIH1A در یک قفسه برد استاندارد Innovation Series™ قرار می گیرد و شیارهای اتصال J16 و J21 را در برد بک پلن مونتاژ کابل IS200CABP اشغال می کند. از طریق هماهنگی نزدیک با برد BICI، IS200BPIIH1A کنترل توزیع شده پل برق IGCT را امکان پذیر می کند. یکی از ویژگی های اصلی این طراحی این است که ایزولاسیون ولتاژ بالا توسط اتصالات فیبر نوری در سطح برد GGXI ارائه می شود، در حالی که جداسازی فیدبک ولتاژ از طریق تضعیف توسط برد مقیاس گذاری فیدبک ولتاژ DS200NATO ارائه می شود. این به خود IS200BPIIH1A اجازه می دهد تا روی پردازش سیگنال دیجیتال پرسرعت و وظایف رانندگی رابط در سمت ولتاژ پایین تمرکز کند.
معماری عملکردی اصلی
طراحی عملکردی IS200BPIIH1A حول سه هدف اصلی می چرخد: انتقال مطمئن فرمان های گیت با سرعت بالا، جمع آوری دقیق سیگنال های وضعیت دروازه، و تشخیص هوشمند یکپارچگی اتصال سیستم.
رله سیگنال وضعیت و فرمان گیت : IS200BPIIH1A 24 فرمان شلیک گیت (مرتبط با 12 سلول بیرونی و 12 سلول داخلی) را از برد BICI به برد اول و دوم GGXI از طریق دو کانکتور JGATE توزیع می کند. به طور همزمان، 24 سیگنال بازخورد وضعیت گیت از بردهای GGXI توسط IS200BPIIH1A جمع شده و از طریق اتصال دهنده های P1 و P2 به برد BICI ارسال می شوند. هر سیگنال از استاندارد انتقال دیفرانسیل RS-422 برای ارتباط نقطه به نقطه، با سرعت بالا و ایمن در برابر نویز در فاصله دور استفاده می کند. قابل ذکر است، اگر کابلی از گیرنده معینی جدا شود، گیرنده RS-422 به طور پیشفرض روی 'وضعیت سیگنال دروازه بد' قرار میگیرد و مطمئن میشود که سیستم میتواند فوراً خطای اتصال را تشخیص دهد و از خلاء اطلاعات خطرناک ناشی از یک سیم شکسته جلوگیری میکند.
فرمان نگهداشتن گیت : دستگاههای IGCT دارای الزامات سختگیرانه برای حداقل زمان روشن هستند. اگر یک فرمان درایو گیت خیلی زود حذف شود، IGCT ممکن است مجبور شود قبل از اجرای کامل خاموش شود و خطر آسیب به دستگاه را به همراه دارد. از آنجایی که برخی از درایورهای گیت این حفاظت لازم را ندارند، IS200BPIIH1A این مسئولیت حیاتی را بر عهده می گیرد. هنگامی که سیگنال فرمان گیت از برد BICI به پایین تغییر می کند (فرمان روشن کردن)، و اگر آن خط سیگنال متعاقباً به هر دلیلی 'شناور' شود، یک مدار ثابت زمانی RC در IS200BPIIH1A فرمان را در حالت پایین برای مدت حداقلی حفظ می کند. فرمان تنها پس از اینکه خازن در مدار RC تا سطح منطقی بالایی شارژ شود، مجاز خواهد بود خاموش شود. علاوه بر این، به ازای نیازهای پیکربندی پل، سلول های داخلی (شماره های 2 و 3) باید حداقل 5 میکروثانیه بیشتر از سلول های بیرونی (با شماره 1 و 4) روشن باقی بمانند. IS200BPIIH1A دقیقاً این محدودیت زمان را از طریق طراحی مدار خود تضمین می کند. مقدار خازن به اندازه کافی کوچک است به طوری که وقتی فرمان گیت به طور فعال توسط برد BICI هدایت می شود، باعث ایجاد مشکل در زمان بندی نمی شود.
تهویه سیگنال وضعیت منبع تغذیه فرکانس بالا : IS200BPIIH1A مسئول تنظیم سیگنال P160 است که از برد منبع تغذیه فرکانس بالا DS200GDPA می آید. این سیگنال از منبع تغذیه 115 ولت AC که برد GDPA را تامین می کند، منشأ می گیرد. ولتاژ AC یکسو می شود و از طریق یک مقاومت و یک دیود زنر 6.8 ولت عبور می کند و ولتاژ روی دیود زنر برای سنجش به IS200BPIIH1A عرضه می شود. سمت بالا از طریق پایه VAC1 و سمت پایین از طریق پایه VAC2 معرفی می شود. این نقاط به کانکتور J5 در backplane CABP متصل می شوند. این طراحی به IS200BPIIH1A اجازه می دهد تا به طور مستقیم وضعیت منبع تغذیه برد GDPA را نظارت کند و اطلاعات حیاتی سلامت برق را برای سیستم فراهم کند.
شناسایی برد و تشخیص یکپارچگی اتصال کابل
IS200BPIIH1A شناسایی برد الکترونیکی پیشرفته و مکانیسمهای تشخیص اتصال کابل را ادغام میکند و اطمینان میدهد که سیستم میتواند به طور مستقل یکپارچگی همه اتصالات حیاتی را قبل از راهاندازی و در حین کار تأیید کند.
شناسایی برد الکترونیکی : IS200BPIIH1A دارای یک تراشه شناسایی سریال PROM متصل به خط اتوبوس شناسایی برد (BRID) است. این برد مقاومت های pull-up را تا 5+ ولت و مسیرهای بازگشت به مشترک دیجیتال (DCOM) را برای خط BRDID تامین می کند. سیگنال pull-up به برد(های) GGXI می رسد، که آن را به برد ناتو می فرستد، جایی که در نهایت به زمین شاسی متصل می شود. این طراحی اتصال 'زنجیره دایزی' به سیستم کنترل اجازه می دهد تا بررسی کند که آیا کل مسیر کابل از IS200BPIIH1A، از طریق برد GGXI، به برد ناتو به درستی متصل است یا خیر. مسیر برگشت (DCOM) همچنین می تواند توسط سایر بردها در طول مسیر برای تعیین اینکه آیا آنها به IS200BPIIH1A متصل هستند استفاده شود.
تشخیص بررسی متقاطع کابل : در ارتباط با برد BICI، IS200BPIIH1A یک مکانیزم تأیید متقاطع کابل هوشمندانه را اجرا می کند. یک جفت سیم در کابل PFBK (از برد BICI تا برد GGXI) و در کابل JGATE (از برد GGXI تا IS200BPIIH1A) به این منظور اختصاص داده شده است. برای بررسی عدم عبور کابل های دو برد GGXI (پل 1 و پل 2)، جریان در جهت مخالف از این دو جفت سیم عبور می کند. IS200BPIIH1A برای تشخیص درست بودن جهت جریان از طریق برد GGXI، عایق بندی نوری را فراهم می کند. نتایج تشخیص از طریق سیگنال های صفحه پشتی (BIC_CCHK_OK1 و BIC_CCHK_OK2) به برد BICI بازگردانده می شود. این طراحی به طور موثر از نقشه اشتباه کنترل بازوی پل ناشی از کابل های متقاطع جلوگیری می کند و یک عنصر کلیدی در تضمین ایمنی عملیاتی سیستم است.
سیگنالهای وضعیت کلکتور باز و مدیریت پیشفرض خطا
سیگنال های وضعیت دریافتی از بردهای GGXI (شامل وضعیت برق 115 ولت متناوب، وضعیت برق P160، وضعیت برق P5 و وضعیت فیوز و غیره) توسط اپتو ایزولاتورهای جمع کننده باز هدایت می شوند. IS200BPIIH1A وظیفه تامین مقاومت های pull-up تا +5 ولت و مسیرهای بازگشت به DCOM برای این سیگنال ها را بر عهده دارد. جریان به جداکننده های نوری به کمتر از 1 میلی آمپر محدود می شود و انتقال کم به زیاد دارای ثابت زمانی تقریباً یک میکروثانیه است. یکی از ویژگی های ایمنی مهم این طرح کلکتور باز، رفتار 'پیش فرض خطا' آن است: اگر کابل JGATE قطع شود، سیگنال ورودی به طور پیش فرض به سطح بالایی کشیده می شود که نشان دهنده وضعیت خطا است. این به این معنی است که هر گونه قطع اتصال تصادفی بلافاصله ثبت شده و به عنوان یک خطا توسط سیستم گزارش می شود و از ادامه کار با اتصال از دست رفته جلوگیری می کند.
رابط و پیکربندی رابط
طراحی رابط برد IS200BPIIH1A واضح و مشخص است و از دو کانکتور 128 پین backplane و دو کانکتور پنل جلویی تشکیل شده است.
اتصالات Backplane P1 و P2 : این دو کانکتور تعامل سیگنال بین IS200BPIIH1A و رکپلین پشتی Innovation Series™ را کنترل میکنند و انواع سیگنال اصلی زیر را حمل میکنند:
سیگنالهای فرمان دروازه : 24 فرمان شلیک گیت، دریافت شده از برد IS200BICI از طریق صفحه پشتی، به دستورات سلولهای بیرونی (OFO) و سلولهای داخلی (OFI)، با شمارههای 1 تا 12، مربوط به تابلوهای GGXI اول و دوم تقسیم میشوند. سیگنال های فرمان کم فعال هستند (0 = گیت روشن کردن).
سیگنالهای وضعیت دروازه : 24 سیگنال بازخورد وضعیت دروازه، که از طریق صفحه پشتی به برد IS200BICI ارسال میشوند، به طور مشابه بر اساس سلولهای بیرونی و داخلی طبقهبندی میشوند. سطح پایین نشان می دهد که وضعیت عادی است (0 = OK).
سیگنال های وضعیت سیستم : شامل وضعیت اتصال برد GDPA، وضعیت برق 115 ولت، وضعیت برق +5 ولت و وضعیت فیوز برای بردهای GGXI، و همچنین سیگنال های بررسی اتصال کابل. اینها معمولاً برای نشان دادن OK (1 = OK) فعال هستند.
تشخیص منبع تغذیه فرکانس بالا : سیگنال وضعیت P160 از برد GDPA، به صورت متفاوت (VAC1/VAC2) با حداقل قابلیت جداسازی ولتاژ بالا 225 ولت پیک معرفی شده است.
سیگنال های سرعت سنج : سه مجموعه سیگنال سرعت سنج دیفرانسیل (TACH1، TACH2، TACH3)، که از طریق IS200BPIIH1A به برد BICI منتقل می شوند. علاوه بر این، سه مجموعه سیگنال دیفرانسیل HIFI از برد BAIA وجود دارد.
برق و تنظیم مجدد : برق دیجیتال +5 ولت DC، برق DC غیر ایزوله ± 15 ولت، برق DC ایزوله 24 ولت (برای رله های مشتری)، سیگنال تنظیم مجدد برد (فعال کم)، و نقاط مشترک دیجیتال متعدد.
شناسه برد و بررسی کابل : گذرگاه شناسایی برد BRD_ID و سیگنالهای بررسی کابل BIC_CCHK_OK.
کانکتورهای پنل جلو JGATE1 و JGATE2 : این دو کانکتور 68 پین به ترتیب به اولین و دومین برد GGXI متصل می شوند. هر کانکتور JGATE شامل:
12 جفت دیفرانسیل فرمان دروازه : با استفاده از استاندارد RS-422، سیگنال های فرمان از برد BICI از طریق IS200BPIIH1A به برد GGXI ارسال می شوند. هر فرمان گیت یک جفت دیفرانسیل (TX N و TX P) را اشغال می کند که سطح پایین آن فرمان روشن کردن گیت را نشان می دهد.
12 جفت دیفرانسیل وضعیت دروازه : همچنین با استفاده از استاندارد RS-422، سیگنال های وضعیت از برد GGXI از طریق IS200BPIIH1A به برد BICI بازگردانده می شوند. هر وضعیت دروازه یک جفت دیفرانسیل (RX N و RX P) را اشغال می کند که سطح پایین نشان دهنده وضعیت عادی است.
سیگنال های وضعیت برد GGXI : شامل V115 (وضعیت متناوب 115 ولت)، P160 (وضعیت منبع تغذیه با فرکانس بالا GDPA)، P5 (وضعیت منبع تغذیه +5 ولت) و FUSE (وضعیت فیوز). همه سیگنالهای جمعآوری باز هستند و سطح پایین آن نشاندهنده طبیعی است.
سیگنالهای بررسی کابل : شامل BIC_CCHK (سیگنال بررسی اتصال کابل از BICI به GGXI به IS200BPIIH1A) و CCHK_OK (سیگنال بررسی اتصال از طریق GGXI/NATO/NATP).
مشترکات و سپرها : مشترکات دیجیتالی فراوان (DCOM) و اتصالات سپر زمینی شاسی.
داده های برنامه
برد IS200BPIIH1A دارای طراحی تمیز و جمع و جور است. هیچ نشانگر LED، فیوز، سخت افزار قابل تنظیم و نقطه تست قابل دسترسی کاربر ندارد. در حالی که چهار پد تست روی برد وجود دارد، آنها فقط برای استفاده توسعه هستند و برای اتصال تجهیزات تست گسسته در نظر گرفته شده اند و کاربر نباید به آنها دسترسی داشته باشد. این فلسفه طراحی نقاط قابل سرویس دهی را به حداقل می رساند و قابلیت اطمینان طولانی مدت تجهیزات را در محیط های صنعتی افزایش می دهد.
