L'IS220PRTDH1A fait partie de la famille de modules d'E/S distribuées utilisée dans les systèmes de contrôle Mark VIe et Mark VIeS, spécialement conçus pour l'acquisition et le traitement des signaux du détecteur de température à résistance (RTD). Il s'agit d'un composant d'E/S intégré qui sert d'interface critique entre les capteurs RTD et le système de contrôle de niveau supérieur, chargé de convertir les changements de résistance RTD en valeurs de température numériques de haute précision et de les transmettre au contrôleur Mark VIe via Ethernet industriel.
La fonction principale de ce module est de fournir une solution d'entrée de température stable, précise et capable de diagnostic pour le contrôle des processus industriels, en particulier pour les applications nécessitant une surveillance de la température de haute fiabilité telles que les turbines à gaz. L'IS220PRTDH1A est conçu pour être utilisé conjointement avec des borniers d'entrée RTD spécifiques (par exemple, TRTDH1D, TRTDH2D, SRTD) pour former un sous-système complet d'acquisition de signal RTD.
2. Description fonctionnelle détaillée
Capacité d'acquisition de signaux
Platine 100 Ohm (PT100, diverses normes : SAMA, DIN, PURE, USIND)
Platine 200 ohms (PT200)
Nickel 120 ohms (N120)
Cuivre 10 Ohms (CU10)
Les utilisateurs peuvent sélectionner le type RTD correspondant pour chaque canal via le logiciel de configuration (ToolboxST), et le module effectue automatiquement la linéarisation et le calcul de la température.
Nombre de canaux : chaque module IS220PRTDH1A peut gérer 8 canaux d'entrée RTD indépendants. En installant deux modules PRTD sur un seul bornier TRTD, le système peut être étendu pour gérer 16 entrées RTD.
Types RTD pris en charge : le micrologiciel du module prend en charge plusieurs types RTD courants, notamment :
Connexion à 3 fils : prend en charge la connexion RTD à 3 fils, ce qui aide à compenser les erreurs de mesure causées par la résistance du fil.
Interface électrique et communication
Interface du bornier : le module fournit un connecteur à broches DC-37 sur sa face inférieure pour une connexion directe enfichable au bornier RTD correspondant. Cette interface transmet les 8 signaux RTD, le signal d'identification du module et l'alimentation.
Communication réseau : le module fournit deux ports Ethernet RJ-45 (ENET1 et ENET2) sur son côté, prenant en charge les connexions réseau redondantes. Il s'agit du canal principal d'échange de données entre le module et le contrôleur Mark VIe. La pratique standard consiste à connecter ENET1 au réseau associé au contrôleur R.
Entrée d'alimentation : Un connecteur d'alimentation à 3 broches sur le côté du module est utilisé pour connecter une alimentation 28 V CC, qui alimente à la fois le module d'E/S lui-même et son bornier connecté. Le module dispose d'une capacité de démarrage progressif pour contrôler le courant d'appel pendant la mise sous tension.
Diagnostics et indication d'état
Limites matérielles : les vérifications sont basées sur des niveaux haut et bas prédéfinis (non configurables) définis près des extrémités de la plage de fonctionnement pour chaque type de RTD. Si une limite est dépassée, un signal logique est défini et le balayage de cette entrée est arrêté pour éviter d'affecter les autres canaux. Toute entrée unique dépassant sa limite génère une alarme de diagnostic composite L3DIAG_PRTD se référant à l'ensemble de la carte.
Limites du système : les contrôles sont basés sur des limites de température haute et basse configurables. Ceux-ci peuvent être utilisés dans le code d'application pour générer des alarmes de processus et peuvent être configurés pour activer/désactiver et verrouiller/non verrouiller.
Autotest à la mise sous tension : vérifie la RAM, la mémoire Flash, les ports Ethernet et la plupart des composants du processeur.
Surveillance continue des alimentations internes.
Vérifie les informations d'identification électronique du bornier, de la carte d'acquisition et de la carte processeur pour garantir la correspondance de l'ensemble matériel, et vérifie que le code d'application chargé est correct pour l'ensemble matériel.
Indicateurs LED : le panneau avant du module fournit un ensemble d'indicateurs LED pour les diagnostics visuels, notamment l'état du processeur, l'état de la liaison réseau, l'état de l'alimentation et l'indication de panne.
Autodiagnostic complet : le module exécute une série de fonctions d'auto-test :
Vérification des limites du matériel et du système :
Récupération automatique : comporte une fonction de réinitialisation automatique pour restaurer automatiquement les canaux RTD supprimés de l'analyse en raison de défauts (et non de dommages matériels), avec un temps de récupération d'environ 20 secondes, ou ils peuvent être restaurés manuellement.
3. Analyse approfondie des principes de fonctionnement
Le principe de fonctionnement du module IS220PRTDH1A implique plusieurs étapes : acquisition du signal analogique, conversion numérique, traitement des données et communication réseau.
Excitation et acquisition du signal
En mode de balayage normal à 4 Hz (pour une réjection de fréquence de ligne de 50/60 Hz), une impulsion de 22 millisecondes est générée toutes les 250 millisecondes (4 fois par seconde).
En mode de balayage rapide à 25 Hz (pour les mesures spéciales du débit d'air), une impulsion de 4 millisecondes est générée toutes les 40 millisecondes (25 fois par seconde).
Courant d'excitation : le module fournit un courant d'excitation multiplexé (non continu) de 10 mA CC à chaque capteur RTD. Ce courant est pulsé, sa durée et sa périodicité variant en fonction des paramètres du mode de balayage du module.
Isolation électrique et protection : le PRTDH1A fournit une isolation galvanique pour le circuit d'entrée RTD. Le circuit d'excitation fonctionne sur des alimentations CC isolées de ± 15 V. Chaque borne RTD est équipée de diodes à pince bipolaires de 15 V et de condensateurs de filtrage de 0,001 uF pour la protection contre les transitoires. Les niveaux de courant et de tension sont conformes aux directives IEC60079-11 pour les gaz de classe IIC.
Mesure de tension : le module mesure la chute de tension aux bornes du RTD résultant du courant d'excitation. La plage de tension d'entrée prise en charge est d'environ 0,069 V à 4,054 V, ce qui correspond à une plage de résistance RTD d'environ 7 à 405 Ohms.
Conversion et traitement du signal
Mode normal : 4 fois par seconde (intervalle de 250 ms), échantillonnant chaque RTD pendant 22 ms par cycle. Ce mode rejette efficacement les interférences de fréquence de ligne de 50 Hz et 60 Hz.
Mode rapide : 25 fois par seconde (intervalle de 40 ms), échantillonnant chaque RTD pendant 4 ms par cycle. Ce mode offre une réponse plus rapide mais sacrifie le rejet de la fréquence de ligne.
Conversion A/D : les signaux de tension analogiques acquis sont échantillonnés par un convertisseur A/D de résolution 14 bits à l'intérieur du module.
Taux d'échantillonnage :
Linéarisation et calcul : les comptes bruts du convertisseur A/D sont traités par le processeur du module. Sur la base du paramètre RTDType sélectionné pour chaque canal dans ToolboxST, le processeur exécute l'algorithme correspondant pour linéariser la valeur de résistance en une valeur de température (Celsius ou Fahrenheit). Cette linéarisation logicielle offre une plus grande flexibilité.
Traitement des données et communication
Les données de température traitées, l'état du canal et les informations de diagnostic sont regroupées.
Via le processeur Board Product Pack (BPPB) et le contrôleur Ethernet, ces paquets de données sont envoyés via le port ENET1 ou ENET2 vers le réseau Ethernet industriel désigné, pour finalement atteindre le contrôleur Mark VIe.
Le module reçoit également des commandes de configuration et des requêtes du contrôleur.
Collaboration avec un bornier
L'IS220PRTDH1A doit fonctionner en conjonction avec un bornier compatible (par exemple, TRTDH1D) :
TRTDH1D : fournit un filtrage compatible avec la fréquence de balayage standard PRTD. Il intègre un circuit de suppression du bruit pour protéger le module des surtensions et du bruit haute fréquence. Les borniers de type barrière du bornier facilitent le câblage sur site et prennent en charge l'utilisation de câbles à double blindage. Tous les blindages doivent se terminer au niveau du bornier du blindage du côté du bornier, et non à l'extrémité du capteur.
Le bornier fournit également des informations d'identification au module PRTD via le connecteur à broches DC-37 pour la validation du système.
4. Installation et configuration
Installation mécanique
L'IS220PRTDH1A utilise un style de montage enfichable direct. Son connecteur à broches DC-37 inférieur est directement aligné et branché sur le connecteur JA1 (ou JA2) d'un bornier solidement monté (par exemple, TRTDH1D).
Utilisez les inserts filetés adjacents aux ports Ethernet et le support de montage spécifique au bornier pour fixer mécaniquement le module d'E/S, en vous assurant qu'aucune force à angle droit n'est appliquée sur le connecteur à broches DC-37.
Connexions électriques
Alimentation : connectez l'alimentation 28 V CC au connecteur d'alimentation à 3 broches sur le côté du module.
Réseau : connectez au moins un câble Ethernet (et un deuxième pour la redondance, en fonction de la configuration système requise) aux ports ENET1 (et ENET2).
Capteurs RTD : Les trois fils (Signal, Excitation, Retour) des capteurs RTD sont connectés aux bornes de barrière correspondantes selon les marquages sur le bornier (par exemple, le schéma de câblage pour TRTDH1D). Un câble à double blindage doit être utilisé, le blindage étant mis à la terre à l'extrémité du bornier.
Configuration du logiciel
Utilisez le logiciel GE ToolboxST pour configurer le module. Les paramètres clés comprennent :
RTDType : Sélectionnez le type de capteur RTD correspondant ou définissez-le sur 'Unused' pour chaque canal.
GroupRate : Sélectionnez la vitesse de balayage et le filtre de fréquence de ligne (4 Hz/50 Hz, 4 Hz/60 Hz, 25 Hz).
RTDGain : sélectionnez le gain du capteur, par exemple, Gain_2_0 peut être utilisé pour une plus grande précision lorsque les ohms <190.
RTDUnit : Sélectionnez l'unité de température (Celsius ou Fahrenheit). Remarque : La modification de ce paramètre affecte la valeur réelle envoyée au contrôleur ; assurer la cohérence avec le code de l’application et les paramètres de l’IHM. Il n’est généralement pas conseillé de modifier cela arbitrairement.
SysLimitEnable , SysLimitLatch , SysLimitType , SysLimit1/2 : configurez les alarmes de limite de température du système.
AutoReset : Activer ou désactiver la récupération automatique des canaux RTD.
5. Diagnostics et alarmes spécifiques
Le module IS220PRTDH1A signale des alarmes de diagnostic spécifiques pour faciliter un dépannage rapide :
Alarmes 32 à 39 : RTD [ ] Tension hors plage - Comptes bruts [ ]. Cause possible : circuit ouvert du câblage du RTD, haute impédance, problème de connexion du bornier, panne du RTD ou défaut matériel du module interne.
Alarmes 64-71 : RTD [ ] Courant hors plage - Comptes bruts [ ]. Cause possible : problèmes de câblage ou de capteur du RTD, problème de connexion du bornier, panne de la source de courant d'excitation du module ou panne de l'appareil de mesure.
Alarmes 96-103 : RTD [ ] Résistance hors plage ([ ] Ohms). Cause possible : type de RTD mal configuré ou valeurs de résistance élevées créées par une tension élevée et/ou un courant faible.
Alarme 128 : Référence interne hors plage - Circuit de tension. Indique un échec des vérifications matérielles du module interne, nécessitant généralement le remplacement du module.
Alarme 144 : Référence interne hors plage - Circuit de courant. Indique également un défaut matériel du module interne nécessitant un remplacement.
