Karta wejść/wyjść analogowych GE IS200VAICH1DAA to wysokowydajna płyta procesora analogowego we/wy stosowana w przemysłowych systemach sterowania GE. Jako członek rodziny płytek VAIC, karta analogowych wejść/wyjść IS200VAICH1DAA obsługuje 20 wejść analogowych i steruje 4 wyjściami analogowymi, zapewniając kondycjonowanie sygnału, multipleksowanie analogowe, konwersję analogowo-cyfrową i konwersję cyfrowo-analogową wymaganą do pozyskiwania i sterowania analogowymi sygnałami procesowymi w architekturach sterowania Mark VI. Każda listwa zaciskowa obsługuje 10 wejść i 2 wyjścia, a kable łączą tablicę zaciskową ze stojakiem VME, w którym znajduje się płyta procesora VAIC. VAIC przetwarza sygnały wejściowe na wartości cyfrowe i przesyła je przez płytę montażową VME do płytki VCMI, a następnie do sterownika, natomiast w przypadku wyjść VAIC przekształca wartości cyfrowe na prądy analogowe i przesyła je przez płytkę zaciskową do obwodu klienta.
Płytka wejść/wyjść analogowych IS200VAICH1DAA jest identyfikowana na podstawie konwencji numeracji części firmy GE stosowanej w całej linii produktów przemysłowych systemów sterowania. Przedrostek „IS200” identyfikuje płytkę jako produkt GE Industrial Control Systems, przy czym „200” wyraźnie wskazuje, że płytka jest zespołem podstawowym. Akronim „VAIC” określa funkcjonalne oznaczenie płytki jako karta wejść/wyjść analogowych. Oznaczenie „H1” identyfikuje grupę sprzętu, natomiast przyrostek „DAA” identyfikuje kombinację wersji graficznej i funkcjonalnej. Wszystkie cyfry są ważne przy zamawianiu lub wymianie dowolnej płytki, ponieważ płyty o różnych poziomach wersji mogą nie zawierać identycznego sprzętu, a GE zapewnia kompatybilność wsteczną płyt zamiennych, pamiętając jednocześnie, że różne poziomy wersji mogą nie zawierać identycznych komponentów.
Karta wejść/wyjść analogowych IS200VAICH1DAA to wersja VAICH1D rodziny VAIC, która jest najnowszą generacją zaprojektowaną do obsługi wyższej rezystancji obciążenia dla wyjść 20 mA. Ta generacja zapewnia napięcie do 18 V dostępne na zaciskach śrubowych listwy zaciskowej, umożliwiając pracę przy obciążeniach 800 omów przy 300 m przewodu nr 18 z marginesem, w porównaniu do wcześniejszej wersji VAICH1C i wcześniejszych wersji, które obsługiwały rezystancję obciążenia do 500 omów. Płyta VAICH1D wymaga do prawidłowego działania listwy zaciskowej TBAIH1C lub nowszej, lub dowolnej wersji listwy zaciskowej STAI, chociaż działa również poprawnie ze wszystkimi wersjami listew zaciskowych DTAI.
To wprowadzenie do produktu zawiera szczegółowe informacje techniczne, opisy funkcjonalne, przypisania złączy, wskazówki dotyczące konfiguracji i kompleksowe specyfikacje płytki wejść/wyjść analogowych GE IS200VAICH1DAA, służące jako istotne źródło informacji dla inżynierów systemów sterowania, techników utrzymania ruchu i integratorów systemów pracujących z przemysłowym sprzętem sterującym GE.
Architektura funkcjonalna i przetwarzanie sygnałów
Karta wejść/wyjść analogowych IS200VAICH1DAA jest zbudowana w oparciu o elastyczną i wydajną architekturę przetwarzania sygnałów analogowych, która obsługuje do 20 wejść analogowych i 4 wyjść analogowych, z typem wejścia napięciowym, 4–20 mA lub ±1 mA wybieranym za pomocą zworek na listwie zaciskowej. Dwa z czterech analogowych obwodów wyjściowych to 4–20 mA, a pozostałe dwa można skonfigurować na 4–20 mA lub 0–200 mA. Wejścia i wyjścia posiadają obwody tłumiące szumy, chroniące przed przepięciami i szumami o wysokiej częstotliwości.
Płytka zawiera kondycjonowanie sygnału, multiplekser analogowy, przetwornik A/D i przetwornik C/A, zapewniając kompletny łańcuch sygnału analogowego od okablowania obiektowego do cyfrowego systemu sterowania. Przetwornik A/D jest przetwornikiem 16-bitowym o rozdzielczości 14-bitów, a normalny czas skanowania wynosi 10 ms (100 Hz), a wejścia od 1 do 4 są dostępne do skanowania przy częstotliwości 200 Hz. Dokładność pomiaru jest lepsza niż 0,1% pełnej skali, a przetwornik cyfrowo-analogowy jest przetwornikiem 12-bitowym o dokładności 0,5%.
Impedancja wejściowa płytki wejść/wyjść analogowych IS200VAICH1DAA wynosi 250 omów przy 4–20 mA, 5000 omów przy ±1 mA i 500 000 omów przy wejściu napięciowym, co umożliwia komunikację płytki z szeroką gamą przetworników i źródeł napięcia. Tłumienie szumów wejściowych obejmuje filtr sprzętowy w pierwszych 10 obwodach (J3) z jednobiegunową przerwą w dół przy 500 rad/s, filtr sprzętowy w drugich 10 obwodach (J4) z dwubiegunową przerwą w dół przy 72 i 500 rad/s oraz filtr programowy wykorzystujący dwubiegunowy filtr dolnoprzepustowy konfigurowalny dla 0, 0,75, 1,5 Hz, 3 Hz, 6 Hz lub 12 Hz. Tłumienie trybu wspólnego AC wynosi 60 dB przy 60 Hz przy napięciu wspólnym trybu wspólnego do ± 5 V, a tłumienie trybu wspólnego DC wynosi 80 dB przy napięciu szczytowym trybu wspólnego od -5 do +7 V. Zakres napięcia wspólnego wynosi ±5 V, przy ±2 V CMR dla wejść ±10 V.
Aplikacje Simplex i TMR
Karta analogowych wejść/wyjść IS200VAICH1DAA obsługuje zarówno aplikacje simpleksowe, jak i potrójnie modułowe (TMR), zapewniając elastyczność wymaganą w przypadku różnych architektur systemów.
W konfiguracji simpleks listwa zaciskowa dostarcza sygnały wejściowe do pojedynczego modułu VAIC, który dostarcza cały prąd do wyjść. Płyta obsługuje 20 wejść analogowych i steruje 4 wyjściami analogowymi, z dwiema listwami zaciskowymi TBAI zapewniającymi terminację po stronie obiektu. Pojemność analogowych wejść/wyjść przy użyciu dwóch płytek zaciskowych TBAI obejmuje 16 wejść ±10 V DC, ±5 V DC lub 4–20 mA, 4 wejścia 4–20 mA lub ±1 mA, 2 wyjścia 0–20 mA lub 0–200 mA i 2 wyjścia 0–20 mA.
W konfiguracji TMR sygnały wejściowe na listwie zaciskowej są rozsyłane do trzech stojaków na płytki VME R, S i T, z których każdy zawiera moduł VAIC. Sygnały wyjściowe są sterowane za pomocą zastrzeżonego obwodu, który wytwarza pożądany prąd przy użyciu wszystkich trzech VAIC. W przypadku awarii sprzętu uszkodzony VAIC jest usuwany z wyjścia, a pozostałe dwie karty w dalszym ciągu wytwarzają prawidłowy prąd. Zasilanie 24 V DC do przetworników pochodzi ze wszystkich trzech stojaków VME i jest wybierane za pomocą diody LUB na listwie zaciskowej. Każde analogowe wyjście prądowe jest zasilane prądami ze wszystkich trzech modułów VAIC, a rzeczywisty prąd wyjściowy jest mierzony za pomocą rezystora szeregowego, który dostarcza napięcie z powrotem do każdego VAIC. Wynikowy sygnał wyjściowy to średnia wartość lub mediana trzech prądów, zapewniająca odporność na uszkodzenia i wysoką dostępność wymaganą w krytycznych zastosowaniach sterujących.
Wykrywanie zatrzymania sprężarki
Oprogramowanie sprzętowe karty wejść/wyjść analogowych IS200VAICH1DAA obejmuje wykrywanie utknięcia sprężarki turbiny gazowej, wykonywane przy częstotliwości 200 Hz. Można wybrać dwa algorytmy przeciągnięcia i oba wykorzystują pierwsze cztery wejścia analogowe, skanowane z częstotliwością 200 Hz. Jeden algorytm jest przeznaczony dla małych turbin gazowych LM i wykorzystuje dwa przetworniki ciśnienia, podczas gdy drugi algorytm jest przeznaczony dla turbin gazowych o dużej wytrzymałości i wykorzystuje trzy przetworniki ciśnienia.
Algorytm wykrywania utknięcia sprężarki wykorzystuje ciśnienie tłoczenia sprężarki PS3 jako główne wejście, a spadek tego ciśnienia wskazuje na możliwe utknięcie sprężarki. Algorytm oblicza również szybkość zmian ciśnienia tłoczenia, dPS3/dt i porównuje te wartości ze skonfigurowanymi parametrami przeciągnięcia, czyli stałymi KPS3. Wyłączenie awaryjne sprężarki jest inicjowane przez VAIC, który wysyła sygnał do sterownika, gdzie jest używany do zainicjowania wyłączenia, a sygnał wyłączenia może zostać wykorzystany do ustawienia wszystkich zaworów odcinających dopływ paliwa za pośrednictwem dowolnego wyjścia przekaźnika. Wykrycie utyku sprężarki i zadziałanie przekaźnika następuje w ciągu 30 ms, zapewniając szybką i niezawodną reakcję na utknięcie.
Instalacja i okablowanie
Karta wejść/wyjść analogowych IS200VAICH1DAA została zaprojektowana z myślą o prostej instalacji w stojaku procesora VME. Aby zainstalować płytę, wyłącz szafę procesora VME, wsuń płytę i wciśnij górną i dolną dźwignię rękami, aby osadzić złącza krawędziowe, a następnie dokręć śruby osadzone na górze i na dole panelu przedniego. Połączenia kablowe z listwami zaciskowymi wykonuje się za pomocą złączy J3 i J4 w dolnej części stojaka VME, które są złączami zatrzaskowymi do mocowania kabli. Po włączeniu zasilania stojaka VME sprawdź lampki diagnostyczne na górze panelu przedniego.
Wymiary płytki to 26,04 cm wysokości, 1,99 cm szerokości i 18,73 cm głębokości (10,26 cala x 0,782 cala x 7,375 cala), a pobór mocy wynosi niecałe 31 W. Zakres temperatur pracy wynosi od 0 do 60°C (32 do 140°F), dzięki czemu płytka nadaje się do montażu w standardowych przemysłowych szafach sterowniczych.
Diagnostyka i wykrywanie usterek
Karta wejść/wyjść analogowych IS200VAICH1DAA zapewnia kompleksowe możliwości diagnostyczne, które pomagają w weryfikacji systemu i izolowaniu usterek. Trzy diody LED na górze panelu przedniego VAIC dostarczają informacji o stanie, przy czym normalny stan RUN to migające zielone światło, FAIL to ciągłe światło czerwone, a STATUS jest zwykle wyłączony, ale wyświetla ciągły pomarańczowy kolor, jeśli na płycie występuje alarm diagnostyczny.
Każde wejście analogowe posiada sprzętową funkcję sprawdzania limitów w oparciu o wstępnie ustawione, niekonfigurowalne wysokie i niskie poziomy ustawione w pobliżu końców zakresu roboczego, a w przypadku przekroczenia tego limitu ustawiany jest sygnał logiczny i wejście nie jest już skanowane. Jeśli ustawiony jest którykolwiek z limitów sprzętowych wejścia, tworzy się złożony alarm diagnostyczny L3DIAG_VAIC, który odnosi się do całej płytki. Każde wejście posiada również funkcję sprawdzania limitów systemowych w oparciu o konfigurowalne poziomy wysokie i niskie, które można wykorzystać do generowania alarmów i które można skonfigurować jako włączone lub wyłączone, z blokadą lub bez blokady.
W systemach TMR, jeśli jeden sygnał różni się od wartości głosowanej o więcej niż z góry określony limit, sygnał ten zostaje zidentyfikowany i powstaje usterka, zapewniając wczesne wskazanie problemu rozwijającego się w jednym kanale. Płytka monitoruje wyjścia D/A, prądy wyjściowe, prąd całkowity, przekaźniki samobójcze i przekaźniki skalujące 20/200 mA, sprawdzając je pod kątem zasadności i tworząc błąd w przypadku wykrycia problemu. Płyta zaciskowa TBAI ma własne urządzenie identyfikacyjne, które jest sprawdzane przez VAIC i w przypadku napotkania niezgodności generowany jest błąd niekompatybilności sprzętowej.
Diagnostyka monitoruje każde wyjście, a przekaźnik samobójczy odłącza odpowiednie wyjście, jeśli usterki nie można usunąć poleceniem procesora, zapewniając dodatkową warstwę ochrony urządzeń obiektowych i procesu.
Przydatność aplikacji i integracja systemu
Karta wejść/wyjść analogowych IS200VAICH1DAA to wszechstronny interfejs analogowy, który można wykorzystać w szerokiej gamie zastosowań przemysłowych systemów sterowania GE. 20 wejść analogowych obsługujących sygnały 4–20 mA, ±1 mA, ±5 V DC i ±10 V DC oraz 4 wyjścia analogowe obsługujące sygnały 4–20 mA i 0–200 mA umożliwiają komunikację płytki z przetwornikami ciśnienia, przetwornikami temperatury, przepływomierzami, czujnikami poziomu, pozycjonerami zaworów, siłownikami i wieloma innymi analogowymi przyrządami terenowymi.
Płyta obsługuje zarówno aplikacje simplex, jak i TMR, dzięki czemu nadaje się do szerokiej gamy architektur systemów, od wrażliwych kosztowo instalacji typu simplex po krytyczne instalacje TMR, gdzie wymagana jest wysoka dostępność. W zastosowaniach TMR, wentylatorowe wejścia płytki, wybrana przez diodę LUB moc nadajnika i wyjścia z głosowaniem medianowym zapewniają odporność na błędy i niezawodność wymaganą w najbardziej wymagających zastosowaniach sterujących.
Wbudowana na płycie funkcja wykrywania utyku sprężarki, z algorytmami dwóch i trzech przetworników oraz częstotliwością skanowania 200 Hz, zapewnia szybki i niezawodny sposób wykrywania utyku sprężarki w zastosowaniach z turbinami gazowymi, a sygnał wyłączenia może zostać wykorzystany do ustawienia wszystkich zaworów odcinających dopływ paliwa poprzez dowolne wyjście przekaźnika, zapewniając kompleksową funkcję zabezpieczającą.
Wyższa rezystancja obciążenia płyty, wynosząca do 800 omów przy użyciu przewodu nr 18 o długości 300 metrów, umożliwia płytce obsługę dłuższych przebiegów kabli i obciążeń o wyższej impedancji niż wcześniejsze generacje VAIC, zapewniając większą elastyczność w okablowaniu obiektowym i podłączonych urządzeniach obiektowych.
Konserwacja i cykl życia
Karta wejść/wyjść analogowych IS200VAICH1DAA została zaprojektowana z myślą o długiej żywotności przy minimalnej konserwacji. Tablica nie zawiera żadnych ruchomych części, a jej solidna konstrukcja zapewnia wysoką niezawodność w ciągłej pracy przemysłowej. Rutynowa konserwacja obejmuje okresową kontrolę wzrokową płytki, złączy i diod LED, weryfikację, czy analogowe sygnały wejściowe i wyjściowe są zgodne ze specyfikacją oraz potwierdzenie, że diagnostyczne diody LED wskazują normalne działanie.
Funkcje diagnostyczne płyty, w tym kontrola limitów sprzętu i systemu, głosowanie TMR, monitorowanie wyjścia i wbudowany chip identyfikacyjny, upraszczają rozwiązywanie problemów i zapewniają, że w każdym miejscu zostanie zainstalowana właściwa płyta. Jeżeli wystąpi stan alarmu diagnostycznego, dioda STATUS świeci ciągłym pomarańczowym światłem, ostrzegając technika zajmującego się konserwacją o problemie z płytą lub okablowaniem obiektowym.
Jeśli płyta wymaga wymiany, proces jest prosty. Po wyłączeniu zasilania stojaka procesora VME i sprawdzeniu, czy nie ma zasilania, należy odłączyć kable od złączy J3 i J4, poluzować śruby mocujące i wyjąć płytkę ze stojaka za pomocą górnej i dolnej dźwigni. Płytkę zamienną należy zainstalować w tym samym miejscu, kable podłączyć zgodnie z oznaczeniami i sprawdzić diagnostyczne diody LED przed oddaniem systemu do użytku.
Firma GE Industrial Control Systems zapewnia kompatybilność swoich płytek zamiennych, nawet jeśli płyty o różnych poziomach wersji mogą nie zawierać identycznego sprzętu. Zamawiając zamienną kartę wejść/wyjść analogowych IS200VAICH1DAA, należy podać pełny numer części i opis, numer seryjny przemiennika lub systemu oraz numer listy materiałów (ML). Fabryka może zastąpić nowsze wersje w zależności od dostępności i ulepszeń konstrukcyjnych, ale gwarantowana jest kompatybilność wsteczna płyt zamiennych.
Wniosek
Karta wejść/wyjść analogowych GE IS200VAICH1DAA to niezawodny, solidny i wszechstronny interfejs analogowy dla przemysłowych systemów sterowania GE. Jego 20 wejść analogowych obsługujących wiele typów i zakresów sygnałów, 4 wyjścia analogowe o obciążalności 4–20 mA i 0–200 mA, wyższa rezystancja obciążenia z obsługą do 800 omów, wbudowana funkcja wykrywania utknięcia sprężarki oraz obsługa aplikacji simplex i TMR zapewniają elastyczność, dokładność i niezawodność wymaganą w szerokiej gamie przemysłowych zastosowań analogowych pomiarów i sterowania.
Dzięki możliwości montażu w szafie VME, wyraźnie oznakowanym złączom, wszechstronnej diagnostyce i kompatybilności z systemem sterowania Mark VI oraz listwami zaciskowymi TBAI, STAI i DTAI, płytka wejść/wyjść analogowych IS200VAICH1DAA została zaprojektowana z myślą o łatwej instalacji, weryfikacji i konserwacji. Wspierana przez wysokiej jakości produkcję GE, globalną sieć wsparcia i zaangażowanie w kompatybilność wsteczną, karta wejść/wyjść analogowych IS200VAICH1DAA w dalszym ciągu zapewnia wydajność, trwałość i niezawodność, których użytkownicy przemysłowi oczekują od GE. Niezależnie od tego, czy jest używana w nowej instalacji, czy jako zamiennik istniejącej karty, karta wejść/wyjść analogowych IS200VAICH1DAA zapewnia funkcjonalność wejść i wyjść analogowych wymaganą do niezawodnego i wydajnego działania systemu sterowania.
