La scheda di ingresso/uscita analogica GE IS200VAICH1DAB è una scheda processore I/O analogico ad alte prestazioni utilizzata nei sistemi di controllo industriale GE. Come membro della famiglia di schede VAIC, la scheda di ingresso/uscita analogica IS200VAICH1DAB accetta 20 ingressi analogici e controlla 4 uscite analogiche, fornendo il condizionamento del segnale, il multiplexing analogico, la conversione da analogico a digitale e la conversione da digitale ad analogico necessari per l'acquisizione e il controllo del segnale di processo analogico nelle architetture di controllo Mark VI. Ciascuna morsettiera accetta 10 ingressi e 2 uscite e i cavi collegano la morsettiera al rack VME dove è posizionata la scheda del processore VAIC. Il VAIC converte gli ingressi in valori digitali e li trasferisce sul backplane VME alla scheda VCMI e quindi al controller, mentre per le uscite il VAIC converte i valori digitali in correnti analogiche e li guida attraverso la morsettiera nel circuito del cliente.
La scheda di ingresso/uscita analogica IS200VAICH1DAB è identificata dalla convenzione di numerazione delle parti GE utilizzata in tutta la linea di prodotti dei sistemi di controllo industriale. Il prefisso 'IS200' identifica la scheda come un prodotto GE Industrial Control Systems, dove '200' indica specificamente che la scheda è un assieme di livello base. L'acronimo 'VAIC' identifica la designazione funzionale della scheda come scheda di ingresso/uscita analogica. La designazione 'H1' identifica il gruppo hardware, mentre il suffisso 'DAB' identifica la combinazione di grafica e revisione funzionale. Tutte le cifre sono importanti quando si ordina o si sostituisce una scheda, poiché schede con livelli di revisione diversi potrebbero non contenere hardware identico e GE garantisce la compatibilità con le versioni precedenti delle schede sostitutive, tenendo presente che livelli di revisione diversi potrebbero non contenere componenti identici.
La scheda di ingresso/uscita analogica IS200VAICH1DAB è la versione VAICH1D della famiglia VAIC, ovvero la generazione più recente progettata per supportare una maggiore resistenza di carico per uscite da 20 mA. Questa generazione fornisce fino a 18 V disponibili sui terminali a vite della morsettiera, consentendo il funzionamento con carichi di 800 ohm con 1000 piedi di filo n. 18 con margine, rispetto al precedente VAICH1C e alle versioni precedenti che supportavano una resistenza di carico fino a 500 ohm. La scheda VAICH1D richiede la morsettiera TBAIH1C o successiva, o qualsiasi revisione della morsettiera STAI, per il corretto funzionamento, mentre funziona correttamente anche con tutte le revisioni delle morsettiere DTAI.
Questa presentazione del prodotto fornisce informazioni tecniche dettagliate, descrizioni funzionali, assegnazioni dei connettori, linee guida per la configurazione e specifiche complete per la scheda di ingresso/uscita analogica GE IS200VAICH1DAB, fungendo da riferimento essenziale per ingegneri di sistemi di controllo, tecnici di manutenzione e integratori di sistemi che lavorano con apparecchiature di controllo industriale GE.
Architettura funzionale ed elaborazione del segnale
La scheda di ingresso/uscita analogica IS200VAICH1DAB è costruita attorno a un'architettura di elaborazione del segnale analogico flessibile e ad alte prestazioni che supporta fino a 20 ingressi analogici e 4 uscite analogiche, con il tipo di ingresso, se tensione, 4–20 mA o ±1 mA, selezionato tramite ponticelli sulla morsettiera. Due dei quattro circuiti di uscita analogici sono 4–20 mA e gli altri due possono essere configurati per 4–20 mA o 0–200 mA. Ingressi e uscite dispongono di circuiti di soppressione del rumore per la protezione da sovratensioni e rumore ad alta frequenza.
La scheda contiene il condizionamento del segnale, un multiplexer analogico, un convertitore A/D e un convertitore D/A, fornendo una catena completa del segnale analogico dal cablaggio di campo al sistema di controllo digitale. Il convertitore A/D è un convertitore a 16 bit con risoluzione a 14 bit e il tempo di scansione normale è di 10 ms (100 Hz), con gli ingressi da 1 a 4 disponibili per la scansione a 200 Hz. La precisione della misurazione è migliore dello 0,1% del fondo scala e il convertitore D/A è un convertitore a 12 bit con una precisione dello 0,5%.
L'impedenza di ingresso della scheda di ingresso/uscita analogica IS200VAICH1DAB è di 250 ohm a 4–20 mA, 5.000 ohm a ±1 mA e 500.000 ohm all'ingresso di tensione, consentendo alla scheda di interfacciarsi con un'ampia gamma di trasmettitori e sorgenti di tensione. La soppressione del rumore in ingresso include un filtro hardware sui primi 10 circuiti (J3) con un'interruzione unipolare a 500 rad/sec, un filtro hardware sui secondi 10 circuiti (J4) con un'interruzione bipolare a 72 e 500 rad/sec e un filtro software che utilizza un filtro passa basso a due poli configurabile per 0, 0,75, 1,5 Hz, 3 Hz, 6 Hz o 12 Hz. La reiezione di modo comune CA è di 60 dB a 60 Hz con una tensione di modo comune fino a ±5 V, mentre la reiezione di modo comune CC è di 80 dB con una tensione di modo comune di picco da −5 a +7 V. L'intervallo di tensione di modo comune è ±5 V, con ±2 V CMR per gli ingressi ±10 V.
Applicazioni Simplex e TMR
La scheda di ingresso/uscita analogica IS200VAICH1DAB supporta sia applicazioni simplex che triple ridondanti modulari (TMR), fornendo la flessibilità necessaria per diverse architetture di sistema.
In una configurazione simplex, la morsettiera fornisce segnali di ingresso a un singolo VAIC, che fornisce tutta la corrente per le uscite. La scheda accetta 20 ingressi analogici e controlla 4 uscite analogiche, con due morsettiere TBAI che forniscono la terminazione lato campo. La capacità I/O analogica che utilizza due morsettiere TBAI include 16 ingressi di ±10 V CC, ±5 V CC o 4–20 mA, 4 ingressi di 4–20 mA o ±1 mA, 2 uscite di 0–20 mA o 0–200 mA e 2 uscite di 0–20 mA.
In una configurazione TMR, i segnali di ingresso sulla morsettiera vengono distribuiti a tre rack della scheda VME R, S e T, ciascuno contenente un VAIC. I segnali di uscita sono pilotati con un circuito proprietario che crea la corrente desiderata utilizzando tutti e tre i VAIC. In caso di guasto hardware, il VAIC difettoso viene rimosso dall'uscita e le restanti due schede continuano a produrre la corrente corretta. L'alimentazione a 24 V CC ai trasduttori proviene da tutti e tre i rack VME ed è selezionata tramite diodo OR sulla morsettiera. Ciascuna uscita di corrente analogica è alimentata dalle correnti di tutti e tre i VAIC e la corrente di uscita effettiva viene misurata con un resistore in serie, che restituisce una tensione a ciascun VAIC. L'output risultante è il valore medio, o mediana, delle tre correnti, fornendo la tolleranza ai guasti e l'elevata disponibilità richieste per le applicazioni di controllo critiche.
Rilevamento dello stallo del compressore
Il firmware della scheda di ingresso/uscita analogica IS200VAICH1DAB include il rilevamento dello stallo del compressore della turbina a gas, eseguito a 200 Hz. È possibile selezionare due algoritmi di stallo ed entrambi utilizzano i primi quattro ingressi analogici, scansionati a 200 Hz. Un algoritmo è per piccole turbine a gas LM e utilizza due trasduttori di pressione, mentre l'altro algoritmo è per turbine a gas pesanti e utilizza tre trasduttori di pressione.
L'algoritmo di rilevamento dello stallo del compressore utilizza la pressione di scarico del compressore PS3 come ingresso primario e un calo di questa pressione indica un possibile stallo del compressore. L'algoritmo calcola anche la velocità di variazione della pressione di scarico, dPS3/dt, e confronta questi valori con i parametri di stallo configurati, le costanti KPS3. L'intervento di stallo del compressore viene avviato da VAIC, che invia il segnale al controller dove viene utilizzato per avviare un arresto e il segnale di arresto può essere utilizzato per impostare tutte le valvole di intercettazione del carburante attraverso qualsiasi uscita relè. Il rilevamento dello stallo del compressore e il funzionamento del relè avvengono entro 30 ms, fornendo una risposta rapida e affidabile a una condizione di stallo.
Installazione e cablaggio
La scheda di ingresso/uscita analogica IS200VAICH1DAB è progettata per un'installazione semplice nel rack del processore VME. Per installare la scheda, spegnere il rack del processore VME, far scorrere la scheda e spingere le leve superiore e inferiore con le mani per posizionare i connettori sul bordo, quindi serrare le viti prigioniere nella parte superiore e inferiore del pannello anteriore. I collegamenti dei cavi alle morsettiere vengono effettuati sui connettori J3 e J4 nella parte inferiore del rack VME, che sono connettori di tipo ad aggancio per fissare i cavi. Dopo aver acceso il rack VME, controllare le spie diagnostiche nella parte superiore del pannello frontale.
Le dimensioni della scheda sono 26,04 cm di altezza, 1,99 cm di larghezza e 18,73 cm di profondità (10,26 x 0,782 x 7,375 pollici) e il consumo energetico è inferiore a 31 W. L'intervallo di temperatura operativa è compreso tra 0 e 60 °C (da 32 a 140 °F), rendendo la scheda adatta per l'installazione in armadi di controllo industriali standard.
Diagnostica e rilevamento guasti
La scheda di ingresso/uscita analogica IS200VAICH1DAB fornisce funzionalità diagnostiche complete che aiutano nella verifica del sistema e nell'isolamento dei guasti. Tre LED nella parte superiore del pannello anteriore del VAIC forniscono informazioni sullo stato, con la normale condizione RUN verde lampeggiante, FAIL rosso fisso e STATUS normalmente spento ma arancione fisso se esiste una condizione di allarme diagnostico nella scheda.
Ciascun ingresso analogico dispone di un controllo del limite hardware basato su livelli alto e basso preimpostati e non configurabili impostati vicino alle estremità dell'intervallo operativo e, se questo limite viene superato, viene impostato un segnale logico e l'ingresso non viene più scansionato. Se viene impostato uno qualsiasi dei limiti hardware dell'ingresso, viene creato un allarme diagnostico composito, L3DIAG_VAIC, che si riferisce all'intera scheda. Ciascun ingresso dispone inoltre di un controllo dei limiti di sistema basato su livelli alto e basso configurabili, che possono essere utilizzati per generare allarmi e possono essere configurati per abilitare o disabilitare e come latch o non latch.
Nei sistemi TMR, se un segnale varia dal valore votato di oltre un limite predeterminato, quel segnale viene identificato e viene creato un guasto, fornendo un'indicazione tempestiva di un problema che si sta sviluppando in un canale. La scheda monitora le uscite D/A, le correnti di uscita, la corrente totale, i relè suicidi e i relè di scala 20/200 mA, verificandone la ragionevolezza e creando un errore quando viene rilevato un problema. La morsettiera TBAI dispone di un proprio dispositivo ID che viene interrogato dal VAIC e, se viene rilevata una mancata corrispondenza, viene creato un errore di incompatibilità hardware.
La diagnostica monitora ciascuna uscita e un relè suicidio disconnette l'uscita corrispondente se un guasto non può essere eliminato tramite un comando del processore, fornendo un ulteriore livello di protezione per i dispositivi di campo e il processo.
Idoneità applicativa e integrazione di sistema
La scheda di ingresso/uscita analogica IS200VAICH1DAB è un'interfaccia analogica versatile che può essere utilizzata in un'ampia varietà di applicazioni del sistema di controllo GE Industrial. I suoi 20 ingressi analogici, che supportano segnali 4–20 mA, ±1 mA, ±5 V CC e ±10 V CC, e le sue 4 uscite analogiche, che supportano 4–20 mA e 0–200 mA, consentono alla scheda di interfacciarsi con trasmettitori di pressione, trasmettitori di temperatura, misuratori di portata, sensori di livello, posizionatori di valvole, attuatori e molti altri strumenti di campo analogici.
Il supporto della scheda sia per applicazioni simplex che TMR la rende adatta a un'ampia gamma di architetture di sistema, dalle installazioni simplex sensibili ai costi alle installazioni TMR critiche in cui è richiesta un'elevata disponibilità. Nelle applicazioni TMR, gli ingressi ventilati della scheda, la potenza del trasmettitore selezionata tramite diodo OR e le uscite con voto mediano forniscono la tolleranza ai guasti e l'affidabilità richieste per le applicazioni di controllo più impegnative.
Il rilevamento dello stallo del compressore integrato nella scheda, con gli algoritmi a due e tre trasduttori e la frequenza di scansione di 200 Hz, fornisce un mezzo rapido e affidabile per rilevare lo stallo del compressore nelle applicazioni con turbine a gas e il segnale di spegnimento può essere utilizzato per impostare tutte le valvole di intercettazione del carburante attraverso qualsiasi uscita relè, fornendo una funzione di protezione completa.
La maggiore capacità di resistenza al carico della scheda, con un massimo di 800 ohm supportati con 1.000 piedi di filo n. 18, consente alla scheda di gestire cavi più lunghi e carichi di impedenza più elevati rispetto alle generazioni VAIC precedenti, fornendo maggiore flessibilità nel cablaggio di campo e nei dispositivi di campo collegati.
Manutenzione e ciclo di vita
La scheda di ingresso/uscita analogica IS200VAICH1DAB è progettata per una lunga durata con una manutenzione minima. La scheda non contiene parti mobili e la sua struttura robusta garantisce un'elevata affidabilità nel funzionamento industriale continuo. La manutenzione ordinaria consiste nell'ispezione visiva periodica della scheda, dei connettori e dei LED, nella verifica che i segnali di ingresso e uscita analogici siano conformi alle specifiche e nella conferma che i LED diagnostici indicano il normale funzionamento.
Le funzionalità diagnostiche della scheda, inclusi i controlli dei limiti dell'hardware e del sistema, la votazione TMR, il monitoraggio dell'output e il chip ID integrato, semplificano la risoluzione dei problemi e garantiscono che sia installata la scheda corretta in ogni posizione. Se esiste una condizione di allarme diagnostico, il LED DI STATO diventa arancione fisso, avvisando il tecnico della manutenzione di un problema con la scheda o il cablaggio sul campo.
Se è necessario sostituire la scheda, il processo è semplice. Dopo aver spento il rack del processore VME e verificato che non vi sia alimentazione, è necessario scollegare i cavi dai connettori J3 e J4, allentare le viti prigioniere e rimuovere la scheda dal rack utilizzando le leve superiore e inferiore. La scheda sostitutiva deve essere installata nella stessa posizione, i cavi ricollegati come etichettato e i LED diagnostici controllati prima di rimettere in servizio il sistema.
GE Industrial Control Systems garantisce la compatibilità delle proprie schede sostitutive, anche se schede con livelli di revisione diversi potrebbero non contenere hardware identico. Quando si ordina una scheda di ingresso/uscita analogica IS200VAICH1DAB sostitutiva, fornire il numero di parte completo e la descrizione, il numero di serie dell'unità o del sistema e il numero dell'elenco dei materiali (ML). La fabbrica può sostituire le versioni successive in base alla disponibilità e ai miglioramenti del design, ma è garantita la compatibilità con le versioni precedenti delle schede sostitutive.
Conclusione
La scheda di ingresso/uscita analogica GE IS200VAICH1DAB è un'interfaccia analogica affidabile, robusta e versatile per i sistemi di controllo GE Industrial. I suoi 20 ingressi analogici, che supportano più tipi e gamme di segnali, le sue 4 uscite analogiche con capacità 4–20 mA e 0–200 mA, la sua maggiore capacità di resistenza di carico con un massimo di 800 ohm supportati, il rilevamento di stallo del compressore integrato e il suo supporto sia per applicazioni simplex che TMR forniscono la flessibilità, la precisione e l'affidabilità necessarie per un'ampia gamma di applicazioni di controllo e misurazione analogiche industriali.
Grazie al montaggio su rack VME, ai connettori chiaramente etichettati, alla diagnostica completa e alla compatibilità con il sistema di controllo Mark VI e le morsettiere TBAI, STAI e DTAI, la scheda di ingresso/uscita analogica IS200VAICH1DAB è progettata per una facile installazione, verifica e manutenzione. Supportata dalla produzione di qualità di GE, dalla rete di supporto globale e dall'impegno per la compatibilità con le versioni precedenti, la scheda di ingresso/uscita analogica IS200VAICH1DAB continua a fornire le prestazioni, la durata e l'affidabilità che gli utenti industriali si aspettano da GE. Sia che venga utilizzata in una nuova installazione o in sostituzione di una scheda esistente, la scheda di ingresso/uscita analogica IS200VAICH1DAB fornisce le funzionalità di ingresso e uscita analogiche necessarie per un funzionamento affidabile ed efficiente del sistema di controllo.
