A placa de entrada/saída analógica GE IS200VAICH1DAB é uma placa processadora de E/S analógica de alto desempenho usada nos sistemas de controle industrial da GE. Como membro da família de placas VAIC, a placa de entrada/saída analógica IS200VAICH1DAB aceita 20 entradas analógicas e controla 4 saídas analógicas, fornecendo condicionamento de sinal, multiplexação analógica, conversão analógico-digital e conversão digital-analógica necessárias para aquisição e controle de sinal de processo analógico em arquiteturas de controle Mark VI. Cada placa terminal aceita 10 entradas e 2 saídas, e os cabos conectam a placa terminal ao rack VME onde a placa do processador VAIC está localizada. O VAIC converte as entradas em valores digitais e as transfere através do backplane VME para a placa VCMI e depois para o controlador, enquanto para as saídas o VAIC converte valores digitais em correntes analógicas e os conduz através da placa terminal até o circuito do cliente.
A placa de entrada/saída analógica IS200VAICH1DAB é identificada pela convenção de numeração de peça GE usada em toda a linha de produtos de sistemas de controle industrial. O prefixo “IS200” identifica a placa como um produto da GE Industrial Control Systems, com “200” indicando especificamente que a placa é um conjunto de nível básico. A sigla “VAIC” identifica a designação funcional da placa como Placa de Entrada/Saída Analógica. A designação “H1” identifica o grupo de hardware, enquanto o sufixo “DAB” identifica a combinação de arte e revisão funcional. Todos os dígitos são importantes ao solicitar ou substituir qualquer placa, pois placas de diferentes níveis de revisão podem não conter hardware idêntico, e a GE garante compatibilidade retroativa de placas de substituição, ao mesmo tempo em que observa que diferentes níveis de revisão podem não conter componentes idênticos.
A placa de entrada/saída analógica IS200VAICH1DAB é a versão VAICH1D da família VAIC, que é a mais nova geração projetada para suportar maior resistência de carga para saídas de 20 mA. Esta geração fornece até 18 V disponíveis nos terminais de parafuso da placa terminal, permitindo operação em cargas de 800 ohms com 1000 pés de fio nº 18 com margem, em comparação com o VAICH1C anterior e versões anteriores que suportavam resistência de carga de até 500 ohms. A placa VAICH1D requer a placa terminal TBAIH1C ou posterior, ou qualquer revisão da placa terminal STAI, para operação adequada, ao mesmo tempo que funciona corretamente com todas as revisões das placas terminais DTAI.
Esta introdução ao produto fornece informações técnicas detalhadas, descrições funcionais, atribuições de conectores, orientações de configuração e especificações abrangentes para a placa de entrada/saída analógica GE IS200VAICH1DAB, servindo como uma referência essencial para engenheiros de sistemas de controle, técnicos de manutenção e integradores de sistemas que trabalham com equipamentos de controle industrial GE.
Arquitetura Funcional e Processamento de Sinais
A placa de entrada/saída analógica IS200VAICH1DAB é construída em torno de uma arquitetura de processamento de sinal analógico flexível e de alto desempenho que suporta até 20 entradas analógicas e 4 saídas analógicas, com o tipo de entrada, seja tensão, 4–20 mA ou ±1 mA, selecionado por jumpers na placa terminal. Dois dos quatro circuitos de saída analógica são de 4–20 mA e os outros dois podem ser configurados para 4–20 mA ou 0–200 mA. As entradas e saídas possuem circuitos de supressão de ruído para proteção contra surtos e ruídos de alta frequência.
A placa contém condicionamento de sinal, um multiplexador analógico, um conversor A/D e um conversor D/A, fornecendo uma cadeia de sinal analógico completa desde a fiação de campo até o sistema de controle digital. O conversor A/D é um conversor de 16 bits com resolução de 14 bits e o tempo de varredura normal é de 10 ms (100 Hz), com entradas de 1 a 4 disponíveis para varredura a 200 Hz. A precisão da medição é melhor que 0,1% da escala completa e o conversor D/A é um conversor de 12 bits com precisão de 0,5%.
A impedância de entrada da placa de entrada/saída analógica IS200VAICH1DAB é de 250 ohms a 4–20 mA, 5.000 ohms a ±1 mA e 500.000 ohms na entrada de tensão, permitindo que a placa faça interface com uma ampla gama de transmissores e fontes de tensão. A supressão de ruído de entrada inclui um filtro de hardware nos primeiros 10 circuitos (J3) com um down break de pólo único a 500 rad/s, um filtro de hardware nos segundos 10 circuitos (J4) com um down break de dois pólos a 72 e 500 rad/s, e um filtro de software usando um filtro passa-baixo de dois pólos configurável para 0, 0,75, 1,5 Hz, 3 Hz, 6 Hz ou 12 Hz. A rejeição de modo comum CA é de 60 dB a 60 Hz com tensão de modo comum de até ±5 V, e a rejeição de modo comum CC é de 80 dB com tensão de modo comum de pico de −5 a +7 V. A faixa de tensão de modo comum é de ±5 V, com ±2 V CMR para entradas de ±10 V.
Aplicações Simplex e TMR
A placa de entrada/saída analógica IS200VAICH1DAB suporta aplicações redundantes modulares simples e triplas (TMR), fornecendo a flexibilidade necessária para diferentes arquiteturas de sistema.
Em uma configuração simplex, a placa terminal fornece sinais de entrada para um único VAIC, que fornece toda a corrente para as saídas. A placa aceita 20 entradas analógicas e controla 4 saídas analógicas, com duas placas terminais TBAI fornecendo terminação no lado do campo. A capacidade de E/S analógica usando duas placas de terminais TBAI inclui 16 entradas de ±10 V CC, ±5 V CC ou 4–20 mA, 4 entradas de 4–20 mA ou ±1 mA, 2 saídas de 0–20 mA ou 0–200 mA e 2 saídas de 0–20 mA.
Em uma configuração TMR, os sinais de entrada na placa terminal são distribuídos para três racks de placas VME R, S e T, cada um contendo um VAIC. Os sinais de saída são acionados por um circuito proprietário que cria a corrente desejada usando todos os três VAICs. No caso de falha de hardware, o VAIC defeituoso é removido da saída e as duas placas restantes continuam a produzir a corrente correta. A alimentação de 24 V CC para os transdutores vem de todos os três racks VME e é selecionada com diodo OR na placa terminal. Cada saída de corrente analógica é alimentada pelas correntes de todos os três VAICs, e a corrente de saída real é medida com um resistor em série, que alimenta uma tensão de volta para cada VAIC. A saída resultante é o valor médio votado, ou mediana, das três correntes, proporcionando a tolerância a falhas e a alta disponibilidade necessárias para aplicações críticas de controle.
Detecção de parada do compressor
O firmware da placa de entrada/saída analógica IS200VAICH1DAB inclui detecção de travamento do compressor de turbina a gás, executada a 200 Hz. Dois algoritmos de estol podem ser selecionados e ambos usam as primeiras quatro entradas analógicas, digitalizadas a 200 Hz. Um algoritmo é para pequenas turbinas a gás LM e usa dois transdutores de pressão, enquanto o outro algoritmo é para turbinas a gás de serviço pesado e usa três transdutores de pressão.
O algoritmo de detecção de travamento do compressor usa a pressão de descarga do compressor PS3 como entrada primária, e uma queda nesta pressão indica um possível travamento do compressor. O algoritmo também calcula a taxa de variação da pressão de descarga, dPS3/dt, e compara esses valores com os parâmetros de bloqueio configurados, as constantes KPS3. O desligamento do compressor é iniciado pelo VAIC, que envia o sinal ao controlador onde é usado para iniciar um desligamento, e o sinal de desligamento pode ser usado para ajustar todas as válvulas de corte de combustível através de qualquer saída de relé. A detecção de travamento do compressor e a operação do relé ocorrem em 30 ms, proporcionando uma resposta rápida e confiável a uma condição de travamento.
Instalação e fiação
A placa de entrada/saída analógica IS200VAICH1DAB foi projetada para instalação direta no rack do processador VME. Para instalar a placa, desligue o rack do processador VME, deslize a placa e empurre as alavancas superior e inferior com as mãos para encaixar os conectores de borda e, em seguida, aperte os parafusos prisioneiros na parte superior e inferior do painel frontal. As conexões dos cabos às placas terminais são feitas nos conectores J3 e J4 na parte inferior do rack VME, que são conectores do tipo trava para fixar os cabos. Após ligar o rack VME, verifique as luzes de diagnóstico na parte superior do painel frontal.
O tamanho da placa é 26,04 cm de altura por 1,99 cm de largura por 18,73 cm de profundidade (10,26 pol. x 0,782 pol. x 7,375 pol.) e o consumo de energia é inferior a 31 W. A faixa de temperatura operacional é de 0 a 60 °C (32 a 140 °F), tornando a placa adequada para instalação em gabinetes de controle industrial padrão.
Diagnóstico e detecção de falhas
A placa de entrada/saída analógica IS200VAICH1DAB fornece recursos de diagnóstico abrangentes que auxiliam na verificação do sistema e no isolamento de falhas. Três LEDs na parte superior do painel frontal do VAIC fornecem informações de status, com a condição RUN normal piscando em verde, FAIL em vermelho sólido e STATUS normalmente desligado, mas exibindo uma cor laranja constante se existir uma condição de alarme de diagnóstico na placa.
Cada entrada analógica possui verificação de limite de hardware com base em níveis altos e baixos predefinidos e não configuráveis, definidos próximos aos limites da faixa operacional e, se esse limite for excedido, um sinal lógico será definido e a entrada não será mais varrida. Se algum dos limites de hardware da entrada for definido, será criado um alarme de diagnóstico composto, L3DIAG_VAIC, que se refere a toda a placa. Cada entrada também possui verificação de limites do sistema com base em níveis altos e baixos configuráveis, que podem ser usados para gerar alarmes e podem ser configurados para habilitado ou desabilitado e como travado ou não travado.
Nos sistemas TMR, se um sinal variar do valor votado em mais do que um limite predeterminado, esse sinal é identificado e uma falha é criada, fornecendo indicação antecipada de um problema em desenvolvimento em um canal. A placa monitora as saídas D/A, correntes de saída, corrente total, relés suicidas e relés de escala 20/200 mA, verificando sua razoabilidade e criando uma falha quando um problema é detectado. A placa terminal TBAI possui seu próprio dispositivo de identificação que é interrogado pelo VAIC e, se for encontrada uma incompatibilidade, será criada uma falha de incompatibilidade de hardware.
Os diagnósticos monitoram cada saída e um relé suicida desconecta a saída correspondente se uma falha não puder ser eliminada por um comando do processador, fornecendo uma camada adicional de proteção para os dispositivos de campo e o processo.
Adequação de aplicativos e integração de sistemas
A placa de entrada/saída analógica IS200VAICH1DAB é uma interface analógica versátil que pode ser usada em uma ampla variedade de aplicações do sistema de controle industrial GE. Suas 20 entradas analógicas, que suportam sinais de 4–20 mA, ±1 mA, ±5 V CC e ±10 V CC, e suas 4 saídas analógicas, que suportam 4–20 mA e 0–200 mA, permitem que a placa faça interface com transmissores de pressão, transmissores de temperatura, medidores de vazão, sensores de nível, posicionadores de válvula, atuadores e muitos outros instrumentos de campo analógicos.
O suporte da placa para aplicações simplex e TMR a torna adequada para uma ampla variedade de arquiteturas de sistema, desde instalações simplex sensíveis ao custo até instalações críticas de TMR onde alta disponibilidade é necessária. Em aplicações TMR, as entradas ventiladas da placa, a potência do transmissor selecionada por diodo OR e as saídas votadas pela mediana fornecem a tolerância a falhas e a confiabilidade necessárias para as aplicações de controle mais exigentes.
A detecção de travamento do compressor integrada na placa, com algoritmos de dois e três transdutores e a taxa de varredura de 200 Hz, fornece um meio rápido e confiável de detectar travamento do compressor em aplicações de turbina a gás, e o sinal de desligamento pode ser usado para definir todas as válvulas de corte de combustível através de qualquer saída de relé, fornecendo uma função de proteção abrangente.
A maior capacidade de resistência de carga da placa, com até 800 ohms suportados com 1.000 pés de fio #18, permite que a placa acione cabos mais longos e cargas de impedância mais altas do que as gerações VAIC anteriores, proporcionando maior flexibilidade na fiação de campo e nos dispositivos de campo conectados.
Manutenção e Ciclo de Vida
A placa de entrada/saída analógica IS200VAICH1DAB foi projetada para longa vida útil com manutenção mínima. A placa não contém peças móveis e sua construção robusta garante alta confiabilidade em operação industrial contínua. A manutenção de rotina consiste na inspeção visual periódica da placa, dos conectores e dos LEDs, na verificação de que os sinais de entrada e saída analógica estão dentro das especificações e na confirmação de que os LEDs de diagnóstico indicam operação normal.
Os recursos de diagnóstico da placa, incluindo verificações de limite de hardware e sistema, votação TMR, monitoramento de saída e chip de identificação integrado, simplificam a solução de problemas e garantem que a placa correta seja instalada em cada local. Se existir uma condição de alarme de diagnóstico, o LED STATUS fica laranja constante, alertando o técnico de manutenção sobre um problema na placa ou na fiação de campo.
Se a placa precisar ser substituída, o processo é simples. Após desligar o rack do processador VME e verificar se não há energia, os cabos devem ser desconectados dos conectores J3 e J4, os parafusos prisioneiros afrouxados e a placa removida do rack usando as alavancas superior e inferior. A placa de substituição deve ser instalada na mesma posição, os cabos reconectados conforme etiquetado e os LEDs de diagnóstico verificados antes de retornar o sistema ao serviço.
A GE Industrial Control Systems garante a compatibilidade de suas placas de substituição, mesmo que placas de diferentes níveis de revisão possam não conter hardware idêntico. Ao solicitar uma placa de entrada/saída analógica IS200VAICH1DAB de reposição, forneça o número completo da peça e a descrição, o número de série do inversor ou do sistema e o número da lista de materiais (ML). A fábrica pode substituir versões posteriores com base na disponibilidade e melhorias de design, mas a compatibilidade retroativa das placas de substituição é garantida.
Conclusão
A placa de entrada/saída analógica GE IS200VAICH1DAB é uma interface analógica confiável, robusta e versátil para sistemas de controle industrial GE. Suas 20 entradas analógicas, suportando vários tipos e faixas de sinal, suas 4 saídas analógicas com capacidade de 4–20 mA e 0–200 mA, sua maior capacidade de resistência de carga com suporte de até 800 ohms, sua detecção de travamento de compressor integrada e seu suporte para aplicações simplex e TMR fornecem a flexibilidade, precisão e confiabilidade necessárias para uma ampla gama de aplicações industriais de medição e controle analógico.
Com sua montagem em rack VME, conectores claramente identificados, diagnóstico abrangente e compatibilidade com o sistema de controle Mark VI e as placas terminais TBAI, STAI e DTAI, a placa de entrada/saída analógica IS200VAICH1DAB foi projetada para fácil instalação, verificação e manutenção. Apoiada pela fabricação de qualidade da GE, pela rede de suporte global e pelo compromisso com a compatibilidade com versões anteriores, a placa de entrada/saída analógica IS200VAICH1DAB continua a oferecer o desempenho, a durabilidade e a confiabilidade que os usuários industriais esperam da GE. Quer seja usada em uma nova instalação ou como substituição de uma placa existente, a placa de entrada/saída analógica IS200VAICH1DAB fornece a funcionalidade de entrada e saída analógica necessária para uma operação confiável e eficiente do sistema de controle.
