برد IO رگولاتور تحریک کننده GE IS200ERIOH1AAA

IS200ERIOH1AAA یک برد رابط ورودی/خروجی هسته ای در ماژول های کنترل تنظیم کننده تحریک جنرال الکتریک (GE) EX2100 و EX2100e است. IS200ERIOH1AAA به عنوان یک پیکربندی خاص از خانواده بردهای ورودی/خروجی رگولاتور اکسایتر (ERIO)، معماری و عملکرد اصلی مشابه IS200ERIOH1A را به اشتراک می‌گذارد و در عین حال اجزای خاص یا بهینه‌سازی‌های سفت‌افزاری را در خود جای می‌دهد که آن را در خط تولید متمایز می‌کند. IS200ERIOH1AAA به عنوان رابط سیگنال حیاتی بین منطق کنترلر و تجهیزات سیستم تحریک خارجی عمل می کند و کنترل دقیق تحریک ژنراتور، نظارت جامع وضعیت و قفل حفاظتی قابل اعتماد را امکان پذیر می کند.

IS200ERIOH1AAA در رک ماژول کنترل استاندارد EX2100 نصب شده است و در هماهنگی نزدیک با برد پردازنده سیگنال دیجیتال DSPX و برد لایه کنترل برنامه کاربردی ACLx کار می کند. این بردها با هم، زنجیره کامل کنترل تحریک را تکمیل می‌کنند، از دریافت سیگنال بازخورد میدانی و اجرای الگوریتم تنظیم تا خروجی پالس شلیک پل برق. IS200ERIOH1AAA در پنل جلویی از جنس استنلس استیل مجموعه ای جامع از رابط های ورودی/خروجی شامل ورودی ها و خروجی های آنالوگ، ورودی ها و خروجی های دیجیتال و مسیرهای سیگنال کنترل تحریک اختصاصی را ارائه می کند. در یک پیکربندی اضافی، ماژول‌های کنترل‌کننده M1 و M2 هر کدام حاوی یک برد ERIO هستند، در حالی که کنترل‌کننده C وضعیت عملیاتی M1 و M2 را از طریق رابط معادل خود نظارت می‌کند. قابلیت اطمینان IS200ERIOH1AAA مستقیماً سرعت پاسخ و دقت کنترل کل سیستم تحریک را تعیین می کند.

موقعیت یابی سیستم و یکپارچه سازی معماری

در سلسله مراتب کنترل EX2100، IS200ERIOH1AAA موقعیت پل بحرانی بین لایه کنترل برنامه (ACLx) و لایه رابط قدرت را اشغال می کند. مدل عملیاتی آن به شرح زیر است: داده های پرسرعت را با برد DSPX از طریق ISBus backplane مبادله می کند، در حالی که DSPX با شبکه های خارجی و رابط انسان و ماشین (HMI) از طریق برد ACLx ارتباط برقرار می کند. رابط های پنل جلویی IS200ERIOH1AAA مسئول اتصال به انواع سیگنال های خارجی ضروری برای عملکرد سیستم تحریک هستند:

• ورودی های آنالوگ : سیگنال های بازخورد ولتاژ و جریان ژنراتور را از برد PT/CT (EPCT) و همچنین سیگنال های ولتاژ تحریک DC و فیدبک جریان را از برد EDCF دریافت می کند. این سیگنال های شرطی توسط DSPX برای تنظیم خودکار ولتاژ (AVR)، محاسبات تثبیت کننده سیستم قدرت (PSS) و عملکردهای محدود کننده و حفاظتی مختلف استفاده می شود.

• خروجی های آنالوگ : سیگنال های وضعیت تنظیم کننده را در قالب های صنعتی استاندارد مانند 4-20 میلی آمپر یا ± 10 ولت DC، برای ضبط کننده های نمودار خارجی، سیستم های کنترل توزیع شده مشتری (DCS) یا اندازه گیری محلی ارائه می دهد.

• ورودی‌های دیجیتال : سیگنال‌های وضعیت گسسته مانند کنتاکت‌های کمکی رله، موقعیت سوئیچ‌ها و ورودی‌های حفاظتی خارجی (مثلاً قفل 86G، وضعیت قطع کننده مدار 52G) را دریافت می‌کند. این سیگنال‌ها برای توالی‌بندی شروع/توقف سیستم تحریک و قفل‌بندی محافظ حیاتی هستند.

• خروجی‌های دیجیتال : رله‌های خارجی را برای اعلام هشدار، سیگنال‌دهی سفر، و محرک‌هایی مانند ماژول تحریک‌زدایی و کنتاکتورهای چشمک‌زن میدان را کنترل می‌کند.

IS200ERIOH1AAA دارای عایق گالوانیکی در تمام مسیرهای سیگنال حیاتی است تا سیگنال‌های ولتاژ بالا سطح میدان را از الکترونیک کنترل ولتاژ پایین جدا کند. دستگاه های یکپارچه حفاظت از اضافه ولتاژ ورودی ها را در برابر نوسانات گذرا محافظت می کنند. در پیکربندی Triple Modular Redundant (TMR)، سه برد ERIO (هر کدام در M1، M2 و C) به طور مستقل عمل می‌کنند و سیگنال‌های گسسته بحرانی از طریق منطق رأی‌گیری 2 از 3 که در نرم‌افزار کاربردی پیاده‌سازی شده است، تأیید می‌شوند.

توابع اصلی دقیق

1. جذب و تهویه سیگنال آنالوگ

IS200ERIOH1AAA چندین کانال ورودی آنالوگ با دقت بالا را فراهم می کند که قادر به دریافت و پردازش سیگنال های AC و DC هستند. بازخورد ولتاژ AC ژنراتور (معمولاً 115 ولت AC نامی) از ترانسفورماتورهای پتانسیل (PTs) و بازخورد جریان AC (نامی 1 A یا 5 A) از ترانسفورماتورهای جریان (CTs) از طریق برد EPCT به ERIO هدایت می شود. پس از عبور از مدارهای تهویه سیگنال آنبورد - که شامل فیلتر ضد آلیاسینگ، تقویت کننده های مقیاس بندی دقیق و ایزوله می شود - سیگنال ها توسط مبدل های A/D روی ERIO یا برد DSPX مرتبط به مقادیر دیجیتال تبدیل می شوند. سپس این مقادیر دیجیتال توسط AVR برای حفظ ولتاژ ترمینال ژنراتور در شرایط بار متفاوت استفاده می شود.

به طور مشابه، بازخورد جریان تحریک DC از شنت میدان و بازخورد ولتاژ DC از تقسیم کننده ولتاژ میدان توسط IS200ERIOH1AAA به دست می آید. این سیگنال‌ها برای حالت‌های تنظیم جریان/ولتاژ تحریک دستی (FCR/FVR)، محدود کردن بیش از حد تحریک (OEL) و محاسبه دمای میدان اساسی هستند. دقت تبدیل A/D و نرخ نمونه برداری IS200ERIOH1AAA تضمین می کند که تغییرات دینامیکی سریع در مدار تحریک به طور دقیق ثبت می شود و تنظیم کننده ولتاژ را قادر می سازد به طور موثر به اختلالات سیستم پاسخ دهد.

2. کانال های ورودی و خروجی دیجیتال

IS200ERIOH1AAA به مجموعه مشخصی از کانال های ورودی و خروجی دیجیتال مجهز شده است. ورودی های دیجیتال برای نظارت بر وضعیت اجزای سیستم تحریک داخلی استفاده می شود، از جمله:

• بازخورد تماس کمکی کنتاکتور DC 41A/41B (وضعیت بسته/سفر)

• وضعیت کنتاکتور چشمک زن میدانی 53A/53B

• سیگنال های حفاظتی ژنراتور خارجی (رله قفل 86G)

• ورودی های تماس همه منظوره مشتری از طریق برد ترمینال ECTB

خروجی های دیجیتال روی رله های فرمان درایو IS200ERIOH1AAA برای شروع چشمک زدن میدان، بستن کنتاکتور DC و راه اندازی نشانگرهای هشدار. در سیستم‌های TMR، حالت‌های خروجی دیجیتال قبل از اعمال بر مدارهای حیاتی مانند رله تریپ رای داده می‌شوند. اگر یک دستگاه عیب یابی داخلی یک ناهنجاری را در یک کانال ورودی خاص تشخیص دهد - مانند عدم توافق با مقدار رای‌دهی شده - سیستم یک هشدار خطا تولید می‌کند (به عنوان مثال، GPIN1_DIAG از طریق GPIN6_DIAG، کدهای خطا 153، 170-174) که نشان‌دهنده یک مشکل بالقوه با ERIO، ترمینال، c قابل اتصال است.

3. رابط ارتباطی با سرعت بالا

IS200ERIOH1AAA با برد پردازنده DSPX به صورت بلادرنگ از طریق ISBus، یک گذرگاه خط پشتی سریال همگام با سرعت بالا که مختص سیستم EX2100 است، ارتباط برقرار می کند. ISBus از انتقال داده قطعی پشتیبانی می کند، که برای اطمینان از اینکه داده های بازخورد مورد نیاز حلقه های کنترلی در یک چرخه کنترلی تحویل داده می شوند (معمولاً 1 تا 8 میلی ثانیه، بسته به نرخ فریم پیکربندی شده) بسیار مهم است. صفحه پشتی همچنین توان کنترلی 28 ولت DC مورد نیاز IS200ERIOH1AAA را توزیع می کند و نیاز به سیم کشی جداگانه برق را از بین می برد و طراحی ماژول را ساده می کند.

نرخ فریم و پیکربندی ISBus از طریق برنامه ToolboxST تنظیم می شود و IS200ERIOH1AAA به طور خودکار با زمان بندی گذرگاه تعیین شده توسط DSPX master هماهنگ می شود. از دست دادن ارتباط ISBus به هر ماژول کنترل‌کننده، آلارم‌های تشخیصی (AlrmNHrdM1، AlrmNHrdM2، یا AlrmNHrdC3، کدهای خطا 50-52) را راه‌اندازی می‌کند و ممکن است باعث خرابی کنترلر در پیکربندی‌های اضافی شود.

4. تشخیص داخلی و شناسایی الکترونیکی

هر برد IS200ERIOH1AAA مجهز به یک تراشه شناسه فقط خواندنی است که نوع برد، شماره سریال و نسخه سخت افزاری را ذخیره می کند. در طول توالی مقداردهی اولیه، DSPX این تراشه را می خواند و اطلاعات را با پیکربندی سیستم بارگیری شده از حافظه فلش مقایسه می کند. اگر عدم تطابق تشخیص داده شود - برای مثال، اگر یک نسخه ناسازگار در برد به طور سهوی نصب شده باشد - سیستم یک خطای 'ERIO_Bad_' ایجاد می کند (کد خطا 191). این تشخیص از خطاهای پیکربندی جلوگیری می کند و تضمین می کند که فقط از سخت افزار سازگار در هر شیار کنترلر استفاده می شود.

علاوه بر تأیید هویت، IS200ERIOH1AAA به طور مداوم ریل های منبع تغذیه داخلی خود، یکپارچگی پیوند ارتباطی ISBus و سلامت مسیرهای سیگنال بحرانی را نظارت می کند. اگر قطع ارتباط یا سیگنال آنالوگ خارج از محدوده تشخیص داده شود، یک هشدار تشخیصی به نرم‌افزار کاربردی سطح بالاتر گزارش می‌شود و خروجی‌های مرتبط ممکن است برای محافظت از ژنراتور به حالت ایمن تبدیل شوند.

قابلیت اطمینان و سرویس دهی

IS200ERIOH1AAA برای کارکرد مداوم و شبانه روزی در محیط های سخت معمولی تاسیسات تولید برق طراحی شده است. برد مدار چاپی آن دارای یک پوشش منسجم است که در برابر رطوبت، گرد و غبار و آلاینده های شیمیایی خفیف مقاومت می کند. پانل جلویی با دو پیچ محصور و دارای زبانه‌های اجکتور داخلی محکم می‌شود، که این اطمینان را می‌دهد که برد در کانکتور صفحه پشتی حتی در نصب‌های با لرزش زیاد ثابت می‌ماند.

زمانی که IS200ERIOH1AAA در یک معماری کنترل TMR استفاده می شود، به میانگین زمان بین قطع اجباری (MTBFO) در سطح سیستم تا 175000 ساعت کمک می کند. این امر به این دلیل حاصل می شود که خرابی هر یک از بردهای ERIO (در M1، M2، یا C) منجر به ترک سیستم نمی شود. در حالی که برد معیوب تعویض می شود، دو کنترلر باقی مانده به طور عادی به کار خود ادامه می دهند. البته توجه داشته باشید که IS200ERIOH1AAA برای درج hot-swap طراحی نشده است. می توان آن را به صورت آنلاین تنها در پیکربندی های اضافی خاص و تنها پس از پیروی دقیق از روش های ایمنی ذکر شده در دفترچه راهنمای تعمیر و نگهداری EX2100 جایگزین کرد. در یک سیستم سیمپلکس، قبل از تعویض برد، کل کنترلر باید خاموش شود.

هنگامی که جایگزینی انجام می شود، IS200ERIOH1AAA جدید باید با استفاده از برنامه ToolboxST پیکربندی شود. این شامل دانلود کد برنامه و تنظیمات پارامتر در DSPX است که به نوبه خود ERIO را روی ISBus پیکربندی می کند.

کدهای عیب تشخیصی مربوط به عملیات ERIO

سیستم عیب یابی EX2100 چندین کد خطا را گزارش می دهد که می توان آنها را مستقیماً در IS200ERIOH1AAA ردیابی کرد. جدول زیر تعدادی از کدهای تشخیصی کلیدی و معانی آنها را فهرست می کند.