Controlador mestre de ônibus GE IS200VCMIH2B

A IS200VCMIH2B é uma placa controladora mestre de barramento VME projetada pela General Electric (GE) para seu sistema de controle de turbina a gás/turbina a vapor Mark VI™. Esta placa é uma importante revisão de hardware dentro da série VCMI, servindo como hub de comunicação do sistema de controle. É responsável pela troca de dados entre o controlador e as placas de E/S, bem como pela interface de comunicação da rede de controle do sistema, conhecida como IONet.

A placa IS200VCMIH2B desempenha um papel central no sistema de controle Mark VI. Ele não é apenas o mestre do barramento VME nos racks de controle e de E/S, mas também gerencia os IDs de todas as placas no rack e suas placas de terminais associadas. Através da rede IONet, o VCMI permite a comunicação de dados em alta velocidade com vários racks de E/S locais ou remotos, construindo uma arquitetura de sistema de controle flexível e escalável.

Os principais recursos do IS200VCMIH2B incluem:

• Duas versões disponíveis: Oferecido em versões de porta de rede única e porta de rede tripla para atender a diferentes requisitos de configuração do sistema.

• Comunicação IONet: Suporta a rede de controle de alta velocidade IONet, permitindo a troca de dados em tempo real entre o controlador e a E/S.

• VME Bus Master: Atua como controlador mestre do barramento VME, gerenciando a comunicação para todas as placas dentro do rack.

• Gerenciamento de ID: Identifica e gerencia automaticamente as informações de ID de todas as placas e suas placas terminais associadas no rack.

• Suporte a redundância: Suporta configurações de sistema redundante modular simples e triplo (TMR).

• E/S remota: suporta a conexão de vários racks de E/S remota via IONet para expandir a escala do sistema.

• Diagnóstico abrangente: fornece autodiagnóstico abrangente da placa e funções de diagnóstico em nível de sistema para facilitar a solução de problemas.

De acordo com os diagramas do documento, o VCMI possui duas versões:

• Versão de porta de rede única: Adequado para sistemas simplex ou como canal único em sistemas TMR.

• Versão com porta de rede tripla: Adequado para sistemas TMR, com três portas correspondentes aos canais de controle R, S e T respectivamente.

O design da placa atende aos padrões de nível industrial e é adequado para aplicações de controle em equipamentos críticos, como turbinas a gás e turbinas a vapor em usinas de energia.

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II. Principais Funções

As funções principais do IS200VCMIH2B incluem, mas não estão limitadas a, o seguinte:

1. Controlador e interface de comunicação de E/S

O IS200VCMIH2B atua como ponte de comunicação entre o controlador e as placas de E/S, responsável pela transmissão de dados do processo, informações de status e comandos de controle entre eles. Ele troca dados com diversas placas de E/S (como VAIC, VCMI, etc.) no rack por meio do barramento VME, enquanto se comunica simultaneamente com o controlador em alta velocidade pela rede IONet.

2. Comunicação de rede IONet

IONet é a rede de controle dedicada de alta velocidade para o sistema de controle GE Mark VI. O IS200VCMIH2B usa IONet para alcançar:

• Troca de dados em tempo real com o controlador principal.

• Comunicação com vários racks de E/S remotos.

• Sincronização de dados entre os três canais de controle (R, S, T) em sistemas TMR.

• Transmissão de configuração do sistema e dados de diagnóstico.

3. Mestre do barramento VME

Como controlador mestre do barramento VME, o VCMIH2B é responsável por:

• Gerenciando o acesso ao barramento VME para todas as placas de E/S no rack.

• Arbitragem de solicitações de ônibus de vários conselhos.

• Executando transferências de dados do barramento VME.

• Detectando e tratando erros de barramento VME.

4. Gerenciamento de ID do Conselho

O IS200VCMIH2B identifica e gerencia automaticamente as informações de ID de todas as placas e seus terminais no rack:

• Lê o chip de identificação em cada placa para obter informações como tipo de placa, revisão e número de série.

• Compara essas informações com os valores esperados no arquivo de configuração para garantir a compatibilidade do hardware.

• Detecta incompatibilidades de ID ou falhas de leitura e gera alarmes de falha correspondentes.

5. Suporte à configuração do sistema

O IS200VCMIH2B suporta vários métodos de configuração do sistema:

• Sistemas Simplex: Um rack de controle único, que pode ser conectado a racks de E/S local ou de E/S remota via IONet.

• Sistemas TMR: Três canais de controle independentes (R, S, T), cada um com seu próprio IONet, capazes de se conectar a racks de E/S locais ou remotos.

• Configurações mistas: E/S locais e remotas podem ser combinadas de forma flexível com base nos requisitos reais.

6. Monitoramento da fonte de alimentação

A placa IS200VCMIH2B monitora diversas tensões de alimentação dentro do rack VME, incluindo:

• P5 (+5 V CC)

• P15 (+15 V CC)

• N15 (-15 V CC)

• P12 (+12 V CC)

• N12 (-12 V CC)

• P28A, P28B, P28C, P28D, P28E (vários trilhos de +28 V CC)

• N28 (-28 V CC)

• Tensão do barramento de 125 V e sua tensão ao terra

Quando qualquer tensão cai fora dos limites operacionais especificados, a placa gera um alarme de falha correspondente.

7. Diagnóstico e Autoteste

O IS200VCMIH2B apresenta funções de diagnóstico abrangentes, incluindo:

• Autoteste de inicialização (POST)

• Autotestes periódicos de tempo de execução

• Detecção de erro de barramento VME

• Monitoramento de status de comunicação IONet

• Verificações de consistência de ID da placa

• Monitoramento de tensão de alimentação

• Monitoramento do status de comunicação do controlador

Os resultados do diagnóstico são fornecidos através dos LEDs do painel frontal e do software do sistema (Toolbox).

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III. Aplicativos do sistema

1. Aplicação no Sistema de Controle Mark VI

A IS200VCMIH2B é a placa principal para comunicação de controlador para E/S dentro do sistema de controle Mark VI. Suas funções dentro do sistema incluem:

• Hub de comunicação: Serve como centro de troca de dados entre o controlador e as placas de E/S, garantindo a transmissão em tempo real de dados de processo e comandos de controle.

• Interface de rede: Conecta o controlador e racks de E/S remotos via IONet, construindo um sistema de controle distribuído.

• Bus Master: Como controlador mestre do barramento VME, gerencia a comunicação de todas as placas de E/S do rack.

• Gerenciamento do sistema: gerencia IDs de placa, monitora o status da fonte de alimentação e executa tarefas de diagnóstico para garantir a operação saudável do sistema.

2. Configuração do sistema simples

Em sistemas simplex, o IS200VCMIH2B oferece opções flexíveis de configuração:

• Configuração de E/S local: Todas as placas de E/S são instaladas no rack de controle. O VCMI se comunica diretamente com a E/S através do barramento VME.

• Configuração de E/S Remota: Conecta um ou mais racks de E/S remotos via IONet. Cada rack remoto também possui sua própria placa VCMI.

• Configuração mista: usa E/S local e remota simultaneamente para expandir a capacidade de E/S do sistema.

3. Configuração do sistema TMR

Em sistemas redundantes modulares triplos, a versão de porta de rede tripla do IS200VCMIH2B desempenha um papel fundamental:

• Sistema TMR de Pequena Escala: Todas as E/S são montadas no rack de controle. Cada canal (R, S, T) possui seu próprio IONet. As três portas do VCMI conectam-se aos três canais respectivamente.

• Sistema TMR em larga escala: Cada IONet suporta vários racks de E/S remotos. As configurações de E/S para os três canais são idênticas (mesmos tipos de placas e pontos), alcançando redundância tripla.

4. Expansão de E/S remota

Via IONet, o IS200VCMIH2B pode se conectar a vários racks de E/S remotos, cada um potencialmente localizado longe do rack de controle. As vantagens desta arquitetura incluem:

• Fiação de campo reduzida: Apenas um cabo de fibra óptica ou par trançado é necessário para conectar o rack remoto.

• Forte imunidade a ruído: A comunicação por fibra óptica é imune a interferências eletromagnéticas.

• Expansão flexível: Racks remotos podem ser adicionados conforme necessário para expandir a capacidade de E/S.

5. Cenários típicos de aplicação

• Controle de Turbina a Gás: Atua como o núcleo de comunicação do sistema de controle, conectando várias placas de E/S para adquirir e controlar parâmetros como velocidade, temperatura e pressão.

• Controle de Turbina a Vapor: Gerencia sinais de E/S para controle de válvula reguladora, monitoramento de pressão/temperatura de vapor, etc.

• Controle de excitação do gerador: Funciona com o sistema de excitação EX2100 para obter controle de excitação.

• Estações de E/S remotas: Em grandes usinas de energia, coleta sinais de campo dispersos por meio de racks de E/S remotas.

  
  

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4. Descrição detalhada da interface

1. Interface do painel frontal

O painel frontal IS200VCMIH2B normalmente apresenta:

• Portas IONet: Versões de porta única ou tripla para conexão de rede IONet.

• Indicadores LED: Indicam status de energia, status de operação, status de rede e status de falha.

• Botão Reset: Para redefinir manualmente a placa.

2. Conectores do backplane

A placa se conecta a outras placas no rack por meio de conectores backplane VME, incluindo:

• P1/J1: Conector de barramento de dados de 16 bits do barramento VME.

• P2/J2: Extensão de barramento VME de 32 bits e conector de E/S definido pelo usuário.

3. Interfaces da placa terminal

O IS200VCMIH2B se conecta a diversas placas terminais por meio de cabos, incluindo:

• J3, J4, J5, J6: Conectores padrão da placa terminal de E/S.

• J3A, J4A: Conectores adicionais da placa terminal de E/S.

Cada conector é equipado com um chip de identificação que armazena informações sobre tipo, revisão e número de série da placa terminal.

4. Monitoramento de entrada analógica

O IS200VCMIH2B monitora os seguintes sinais de entrada analógica (via conector backplane P3):

5. Indicadores LED do painel frontal

do LED	Cor	Estado normal	Estado anormal
PODER	Verde	Constante	Apagado indica falha de energia
CORRER	Verde	Piscando	Desligado ou aceso indica que a placa não está funcionando
IONET1	Verde/Amarelo	Piscando (atividade de comunicação)	Apagado indica que não há comunicação
IONET2 (versão de porta tripla)	Verde/Amarelo	Piscando (atividade de comunicação)	Apagado indica que não há comunicação
IONET3 (versão de porta tripla)	Verde/Amarelo	Piscando (atividade de comunicação)	Apagado indica que não há comunicação
FALTA	Vermelho	Desligado	Constante indica falha na placa

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V. Diagnóstico e Manutenção

1. Lista de códigos de falha

O IS200VCMIH2B pode gerar vários códigos de falha visíveis através do software Toolbox. Os principais códigos de falha e descrições são os seguintes:

2. Recomendações de Manutenção

• Inspeção Periódica: Verifique o registro de falhas por meio do software Toolbox para identificar e solucionar anomalias imediatamente.

• Monitoramento de energia: Preste atenção aos alarmes de tensão da fonte de alimentação e solucione problemas de energia imediatamente.

• Verificação de comunicação: verifique regularmente o status da comunicação IONet para garantir conectividade de rede confiável.

• Gerenciamento de peças sobressalentes: mantenha uma placa IS200VCMIH2B sobressalente para reduzir o tempo de inatividade em caso de falha.

• Atualizações de firmware: certifique-se de que as versões do firmware correspondam aos arquivos de configuração durante as atualizações do sistema.

  
  

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VI. Configuração e Compatibilidade

1. Método de configuração

A configuração do IS200VCMIH2B é realizada através do software Toolbox e inclui principalmente:

• Configuração da Topologia do Sistema: Define o número e tipo de racks de controle e racks de E/S remotas.

• Configuração da placa de E/S: especifica o tipo e os parâmetros das placas de E/S em cada slot.

• Configuração de Rede: Define os parâmetros de comunicação IONet.

• Configuração de diagnóstico: ativa/desativa itens de diagnóstico específicos e define limites de alarme.

2. Compatibilidade do arquivo de configuração

As informações de configuração são armazenadas em um arquivo tre. Durante a inicialização, o IS200VCMIH2B compara:

• ConfigCompatCode: O código de compatibilidade de configuração esperado pelo firmware versus o valor no arquivo tre.

• IOCompatCode: O código de compatibilidade de E/S esperado pelo firmware versus o valor no arquivo tre.

Se for detectada uma incompatibilidade (códigos de falha 30-31), o arquivo tre é incompatível com a versão do firmware; um deles precisa ser atualizado.

3. Compatibilidade de ID da placa

O IS200VCMIH2B lê os chips de identificação em cada conector e os compara com os valores esperados. Se for detectada uma incompatibilidade (códigos de falha 17-23), isso indica que o tipo ou revisão da placa terminal conectada não corresponde à configuração ou que o chip de identificação está danificado.

4. Configuração de monitoramento de energia

Para aplicações de controle remoto ou E/S remotas, alguns monitoramentos de tensão da fonte de alimentação podem não ser aplicáveis. Esses itens de diagnóstico podem ser desativados através do software Toolbox para evitar alarmes falsos.