IS200TDBSH2A è una morsettiera di ingresso/uscita discreta Simplex progettata da General Electric (GE) per i sistemi di controllo Mark VIe e Mark VIeS. Fa parte della serie TDBS, specificatamente destinata ad applicazioni che richiedono una tensione di bagnatura nominale di 24 V CC. Questa morsettiera funge da ponte di interfaccia tra il modulo I/O PDIO e i dispositivi di campo, principalmente responsabile della ricezione di segnali discreti di campo (come contatti da pulsanti, interruttori di finecorsa) e di pilotaggio di carichi di campo (come relè, elettrovalvole, indicatori luminosi). Il suo design supporta il montaggio su guida DIN o piatto, garantendo elevata affidabilità, facilità di manutenzione ed espansione flessibile. È ampiamente utilizzato nell'automazione e nel controllo industriale, in particolare in applicazioni di controllo di processi critici come le turbine a gas e a vapore.
Descrizione funzionale principale
Le funzioni principali dell'IS200TDBSH2A sono chiaramente divise in due parti principali: ingressi discreti e uscite relè.
Ingresso discreto a 24 canali
Soppressione del rumore: la soppressione del rumore integrata protegge efficacemente dai picchi di sovratensione e dal rumore ad alta frequenza, garantendo stabilità e precisione del segnale in ambienti elettromagnetici industriali difficili.
Filtraggio hardware: dispone di un filtro hardware da 4 millisecondi per eliminare le interferenze transitorie come il rimbalzo dei contatti, prevenendo falsi trigger.
Tipo di ingresso: accetta 24 segnali di 'contatto pulito', ovvero contatti di commutazione passivi forniti da dispositivi di campo.
Tensione di bagnatura: Per rilevare lo stato dei contatti (aperti o chiusi), la morsettiera richiede una tensione di bagnatura esterna. IS200TDBSH2A supporta una tensione nominale di 24 V CC, con un intervallo accettabile compreso tra 16 e 32 V CC. Questa tensione è fluttuante, migliorando l'immunità al rumore.
Condizionamento del segnale: ciascun canale di ingresso è dotato di circuiti avanzati di condizionamento del segnale.
Corrente di ingresso: la corrente di ingresso è limitata da resistori interni. La corrente tipica è 2,5 mA per i primi 21 circuiti e 10 mA per gli ultimi tre circuiti (22-24). Questo design aiuta a ridurre il consumo energetico e a migliorare la sicurezza.
Cablaggio: i 24 ingressi sono collegati tramite la morsettiera innestabile inferiore a 48 punti (TB2). Ciascun gruppo di ingressi utilizza due terminali (ad esempio, Wet 1 e In 1), garantendo un cablaggio chiaro.
Uscita relè a 12 canali
Tipo di relè: fornisce 12 contatti relè Form-C (break-before-make). Ciascun relè fornisce tre terminali di uscita: Normalmente chiuso (NC), Comune (COM) e Normalmente aperto (NO). Questa struttura offre una grande flessibilità per la logica di controllo (in grado di scegliere se chiudere o chiudere un circuito).
Capacità di carico: i contatti del relè utilizzano materiale in lega di argento-nichel, garantendo una lunga durata. La loro capacità di carico dipende dalla tensione operativa:
Tempo di risposta: il tempo di risposta tipico della commutazione è di 25 millisecondi, soddisfacendo i requisiti per un controllo rapido.
Vita meccanica ed elettrica: la vita operativa elettrica arriva fino a 100.000 cicli; la vita meccanica arriva fino a 5.000.000 di cicli.
Cablaggio: le 12 uscite relè sono collegate tramite la morsettiera innestabile a 48 punti superiore (TB1). Ciascun relè occupa 4 terminali (NC, COM, NO e un terminale SOL riservato).
Integrazione con il modulo I/O PDIO
Lo stesso IS200TDBSH2A non ha capacità di elaborazione intelligente; deve essere utilizzato insieme a un modulo I/O discreto PDIO. Il modulo PDIO si collega all'IS200TDBSH2A tramite un connettore di tipo D e comunica con il controller di livello superiore (ad esempio, il controller Mark VIe) tramite Ethernet. Una singola morsettiera TDBS fornisce un punto di connessione PDIO, sebbene il modulo PDIO stesso possa essere configurato con una o due connessioni di rete al controller per la ridondanza.
Morsettiere collegabili
Tutte le morsettiere sono collegabili. Ciò è estremamente conveniente per la messa in servizio, la manutenzione o la sostituzione della morsettiera, poiché i blocchi possono essere scollegati senza rimuovere tutto il cablaggio sul campo, con un notevole risparmio di tempo e fatica.
Principi di funzionamento e circuiti interni dettagliati
(A) Principi di funzionamento della sezione di input discreti
Il compito principale del circuito di ingresso discreto è convertire in modo affidabile lo stato meccanico di apertura/chiusura dei contatti di campo in un segnale digitale riconoscibile dal controller.
Applicazione della tensione di bagnatura e percorso della corrente:
La tensione di bagnatura da 24 V CC fornita esternamente viene fornita alla morsettiera tramite un connettore Mate-N-Lok a 3 pin (JE1). Per TDBSH2A (così come H4A, H6A), tutti i 24 terminali di uscita della tensione di bagnatura (terminali con numero dispari su TB2) sono collegati in parallelo internamente, tutti provenienti dal pin 1 di JE1 (positivo).
Quando un contatto di campo si chiude, si forma un percorso di corrente: JE1 Pin 1 (+24 V) -> Terminale tensione di bagnatura (ad esempio, Wet 1) -> Contatto di campo chiuso -> Terminale di ingresso (ad esempio, In 1) -> Optoisolatore interno sulla morsettiera -> JE1 Pin 3 (percorso di ritorno).
Questo metodo di cablaggio ('un singolo cavo di tensione di bagnatura al campo, più linee di segnale di ritorno') è consentito, riducendo la complessità del cablaggio.
Condizionamento e isolamento del segnale:
Limitazione di corrente: i resistori nel circuito di ingresso limitano la corrente a un intervallo sicuro (2,5 mA o 10 mA).
Soppressione del rumore: i filtri, costituiti da reti RC o diodi di soppressione della tensione transitoria vicino al punto di ingresso del segnale, assorbono i picchi e filtrano il rumore ad alta frequenza.
Isolamento ottico: questo è un passaggio fondamentale per la sicurezza del sistema. Il segnale di tensione condizionato pilota un diodo emettitore di luce (LED). La luce del LED illumina un fototransistor interno, facendolo condurre, generando così un segnale pulito sul lato interno della scheda. Questa barriera fisica di isolamento ottico separa completamente il lato campo, che può presentare tensioni elevate, differenze di potenziale di terra e rumore, dal lato del sistema di controllo, proteggendo le costose apparecchiature del controller.
Rilevamento soglia: la tensione di soglia in ingresso è impostata al 50% della tensione di bagnatura (circa 12 V per una tensione nominale di 24 V). Una tensione superiore a questa è considerata 'ON' (1), mentre quella inferiore è 'OFF' (0).
Differenza rispetto a IS200TDBSH8A:
è importante notare che il modello IS200TDBSH8A dispone di un resistore di limitazione di corrente interno separato per ciascun terminale di uscita della tensione di bagnatura, richiedendo un cavo di tensione di bagnatura separato per ciascun ingresso. Il TDBSH2A non ha questi resistori; la tensione di bagnatura è distribuita direttamente in parallelo.
(B) Principi di funzionamento delle uscite relè ed espansione della scheda opzionale
L'uscita relè di base dell'IS200TDBSH2A è un 'contatto pulito', ovvero la bobina del relè è pilotata dal circuito interno del PDIO, mentre i contatti del relè sono interamente configurati dall'utente per commutare un alimentatore di carico esterno.
Operazione di base:
Il modulo PDIO, basato sulla logica di controllo, invia un segnale di azionamento attraverso un connettore (JA1) alla bobina di un relè specifico sull'IS200TDBSH2A.
Quando la bobina del relè è eccitata, attira l'armatura, facendo passare il terminale comune (COM) dal collegamento con il terminale normalmente chiuso (NC) al collegamento con il terminale normalmente aperto (NO).
L'alimentazione e il percorso di ritorno del carico esterno sono collegati in serie tra COM e NO (o NC), controllando così il carico tramite la commutazione del relè.
Funzioni e principi delle schede opzionali di tipo W:
La potenza dell'IS200TDBSH2A (e H4A, H6A) risiede nella sua capacità di accettare diverse schede opzionali di tipo W tramite i connettori JW1 e JW2, espandendo semplici contatti puliti in uscite intelligenti con distribuzione dell'alimentazione e capacità diagnostiche.
Scheda opzionale IS200WROBH1A:
Funzione: questa scheda fornisce una distribuzione di alimentazione centralizzata e con fusibile per tutti i 12 relè.
Principio: un'alimentazione esterna viene collegata tramite un unico connettore di ingresso (JF1). Il lato positivo dell'alimentazione (JF1 Pin 1) viene distribuito a ciascun relè (il terminale COM originale diventa il terminale POWER) dopo essere passato attraverso un fusibile. Il percorso di ritorno per l'alimentazione (JF1 Pin 3) non è dotato di fusibile. Allo stesso modo, ciascun fusibile dispone di un feedback di tensione isolato per la diagnosi dei guasti. Questa configurazione semplifica il cablaggio per applicazioni che richiedono la stessa alimentazione per più relè.
Scheda opzionale IS200WROFH1A:
Funzione: Questa scheda mette in serie un singolo fusibile al collegamento comune di ciascun relè.
Principio: durante l'uso l'alimentazione del carico non è più collegata al morsetto COM di base ma al morsetto 'comune con fusibile' fornito dalla scheda opzionale. Pertanto, ciascun circuito di uscita è protetto da un fusibile indipendente. Allo stesso tempo, la scheda fornisce un rilevamento del feedback di tensione isolato per ciascun fusibile, che funziona indipendentemente dalla polarità. Il PDIO può monitorare questo segnale di feedback. Se rileva tensione (ovvero è presente alimentazione sul lato carico) ma il fusibile è bruciato (il circuito è aperto), genera un allarme diagnostico. Una caratteristica unica è che l'utente può rimuovere il fusibile e collegare il quarto terminale (che ora funge da VSENSE) attraverso il carico, trasformando di fatto quel circuito in un monitor di tensione indipendente per rilevare la presenza di tensione sul lato del carico, anche se il relè non è coinvolto nel controllo.
Scheda opzionale IS200WROGH1A:
Funzione: questa scheda rende la parte relè del TDBS funzionalmente equivalente a una morsettiera IS200TRLYH1B quando utilizzata in simplex. Fornisce la distribuzione dell'alimentazione con fusibile e rilevamento della tensione per i primi 6 relè (1-6) e un'alimentazione dedicata per il 12° relè.
Principio: una caratteristica fondamentale di questa scheda è la fusione su entrambi i lati. Un alimentatore esterno (AC o DC) è collegato ai connettori JF1 e JF2 sulla scheda. Sia il lato positivo che quello negativo dell'alimentazione sono dotati di fusibili in serie per ciascuna uscita (ad esempio, FU7 e FU1 corrispondono al relè 1). Ciò lo rende particolarmente adatto per sistemi 'flottanti' dove l'alimentazione non è collegata a terra. I sensori di tensione sulla scheda monitorano la tensione su ciascun fusibile. Se un fusibile si brucia, il sensore rileva la differenza di tensione e restituisce un segnale di guasto al PDIO. Inoltre, sui contatti normalmente aperti (NO) sono installati varistori all'ossido di metallo (MOV) per sopprimere i picchi di tensione generati da carichi induttivi.
Considerazioni sull'installazione e sulla sicurezza
Montaggio: L'IS200TDBSH2A viene prima assemblato con un isolante in plastica. Può quindi essere agganciato a una guida DIN standard o imbullonato all'interno di un armadio utilizzando un gruppo in lamiera.
Cablaggio: utilizzare cavi da n. 24 a n. 12 AWG collegati direttamente ai due set di morsettiere collegabili a 48 punti. I punti terminali della schermatura devono trovarsi su una barra di messa a terra separata.
Avvertenze importanti:
Certificazione per aree pericolose: IS200TDBSH2A non è progettato per aree pericolose. Se richiesto per aree pericolose, è necessario selezionare il modello IS200TDBSH8A.
Limitazione all'uso della scheda opzionale: le schede opzionali delle uscite discrete (WROBH1A, WROFH1A, WROGH1A) non sono certificate per aree pericolose e pertanto non devono essere utilizzate con la morsettiera TDBS in aree pericolose.
Versione software: non sostituire un TDBSH2A con un TDBSH8A senza prima installare la suite software ControlST versione 4.05 o successiva.
Diagnostica e configurazione
