O controlador mestre de barramento IS215VCMIH1B é o principal hub de comunicação do sistema de controle de turbina a gás Mark VI. É uma placa crítica instalada no rack VME, atuando como ponte de comunicação entre o controlador e as placas de E/S, e entre o sistema de controle e a rede IONet. Como mestre do barramento VME dentro do rack, o VCMI H1 é responsável por gerenciar e coordenar a comunicação para todas as placas de E/S e por gerenciar a identidade (ID) dessas placas e de suas placas terminais associadas. Seu projeto visa fornecer recursos de troca de dados altamente confiáveis e de alta velocidade para aplicações de controle industrial, formando a base para sistemas que vão desde configurações simplex simples até configurações redundantes modulares triplas complexas.
2. Arquitetura do sistema e funções principais
O IS215VCMIH1B desempenha um papel fundamental na arquitetura do sistema Mark VI, com suas funções principais manifestadas em três áreas principais:
2.1 VME Bus Master
Dentro dos racks de controle e E/S, o IS215VCMIH1B é o único VME Bus Master. Isso significa que ele tem controle sobre o barramento backplane VME e é responsável por iniciar e gerenciar todas as transferências de dados que ocorrem no barramento VME. Suas principais funções incluem:
Agendamento e Arbitragem: Coordenar o acesso ao barramento por vários dispositivos escravos de E/S, evitando conflitos e garantindo a transferência ordenada de dados.
Transferências de blocos: Suporta modos eficientes de transferência de blocos de barramento VME, permitindo a movimentação rápida de grandes volumes de dados entre o controlador e as placas de E/S, atendendo às demandas de malhas de controle de alta velocidade.
Gerenciamento de Rack: O IS215VCMIH1B identifica e gerencia automaticamente os IDs de todas as placas no rack. Cada placa de E/S e placa terminal VME contém um chip de identificação exclusivo. O VCMI lê esses IDs para construir um “mapa de topologia” do sistema, garantindo consistência entre a configuração do software e o hardware físico. Se uma incompatibilidade for detectada, gera imediatamente um alarme de falha.
2.2 Interface de rede IONet
IONet é a rede Ethernet privada para fins especiais do sistema de controle Mark, usada para comunicação entre controladores e entre controladores e racks de E/S remotos. O IS215VCMIH1B é o gateway para o controlador acessar o IONet.
Interface de Rede Única: Ao contrário da versão H2 que possui três portas IONet, o IS215VCMIH1B fornece uma única porta IONet padrão 10Base2, usando um conector BNC, com velocidade de comunicação de 10 Mbits/seg. Isto o torna ideal para sistemas simplex.
Função nas configurações do sistema:
Sistema de E/S Local: Em um sistema simplex com apenas E/S local, o IS215VCMIH1B reside no mesmo rack que o controlador (UCVX) e as placas de E/S, comunicando-se com a E/S através do backplane e conectando-se à rede externa via IONet.
Sistema de E/S Remota: Em sistemas que incorporam E/S remota, cada rack de E/S remota é equipado com sua própria placa IS215VCMIH1B. Todas essas placas VCMI se conectam ao controlador principal via IONet, permitindo que o controlador acesse pontos de E/S em racks remotos como se fossem locais, melhorando bastante a flexibilidade do layout físico do sistema.
2.3 Monitoramento de status e energia do sistema
O IS215VCMIH1B atua como uma “sentinela” para a integridade do sistema, recebendo e monitorando sinais de feedback analógicos e digitais do Módulo de Distribuição de Energia (PDM) através de seu conector backplane J301. Seu escopo de monitoramento inclui:
Barramentos de alimentação internos: Monitora continuamente os barramentos de alimentação de +5V, ±12V, ±15V e ±28V no backplane VME. Se as tensões se desviarem dos limites predefinidos, os alarmes de diagnóstico serão acionados.
Status de alimentação externa: Monitora falhas críticas de alimentação através dos canais de entrada digital no J301, como:
Logic_In_1 : Falha no barramento da bateria
Logic_In_2 : falha na fonte AC1
Logic_In_3 : falha na fonte AC2
Logic_In_5/6/7 : Falhas específicas de fusíveis
Monitoramento do barramento de alta tensão: usa canais de entrada analógica dedicados ( P125_Grd e N125_Grd ) para medir com precisão a tensão do barramento CC P125 em relação ao terra, calcular a tensão real do barramento e monitorar a degradação do isolamento do aterramento ou falhas de curto-circuito.
3. Diagnóstico e gerenciamento de falhas
O IS215VCMIH1B incorpora um subsistema de diagnóstico abrangente para detectar o status do hardware e da comunicação em tempo real, garantindo confiabilidade operacional.
3.1 Diagnóstico de energia
Conforme mencionado, ele monitora continuamente todos os barramentos de energia internos e o barramento crítico de 125 Vcc. Os usuários podem configurar com flexibilidade os limites de alarme para cada barramento de alimentação usando o software ToolboxST.
3.2 Diagnóstico de Comunicação
Comunicação IONet: O IS215VCMIH1B monitora o status do link e o tráfego de dados em sua porta IONet. A falha de comunicação desencadeia falhas.
Erros de barramento VME: Como mestre do barramento, ele pode detectar erros de transmissão no barramento VME, registrando a contagem de erros para ajudar a identificar possíveis problemas de backplane ou hardware da placa.
Comunicação do controlador e da placa de E/S: O VCMI verifica a comunicação bem-sucedida com o controlador e todas as placas de E/S configuradas no rack host. Qualquer tempo limite ou interrupção de comunicação resulta em alarmes.
3.3 Identificação de hardware e diagnóstico de compatibilidade
Este é um recurso crítico para a confiabilidade do sistema Mark VI. O IS215VCMIH1B lê as informações do chip de identificação de todas as placas conectadas e placas terminais e as compara com o arquivo de configuração do sistema. Qualquer incompatibilidade aciona imediatamente uma falha, evitando erros de lógica de controle devido à configuração incorreta de hardware.
3.4 Diagnóstico em nível de sistema
O VCMI também monitora seu próprio status operacional, por exemplo:
Watchdog Timer: Garante que o processador esteja funcionando corretamente e não tenha entrado em deadlock.
Task Overtun: verifica se todas as tarefas de cálculo e comunicação foram concluídas dentro do tempo de quadro designado.
Verificação CRC de memória flash: verifica a integridade do firmware.
Quando uma falha é diagnosticada, o VCMI H1 acende o LED 'Error' na placa e gera códigos de falha e descrições específicas no software ToolboxST, orientando o pessoal de manutenção para localizar e resolver rapidamente o problema.
4. Configuração de software
O comportamento e os parâmetros do IS215VCMIH1B podem ser configurados usando o software de engenharia ToolboxST da GE. As páginas de configuração contêm vários parâmetros, permitindo que os engenheiros adaptem sua funcionalidade a aplicações específicas:
Ativar limites do sistema: Ativa/desativa global ou individualmente as verificações de limites do sistema e do barramento de energia.
Configurações de limite de energia: Defina com precisão os limites de alarme alto e baixo para vários trilhos de tensão.
Monitoramento do barramento de 125 V: Defina limites altos/baixos para a tensão do barramento e limites de tensão para o terra.
Configuração de entrada: Defina a escala da unidade de engenharia, largura de banda do filtro, etc., para canais de entrada analógica.
Atribuição de entrada digital: Mapeie os 12 canais de entrada digital no J301 para pontos específicos de falha ou status.
Limites do sistema: Defina os limites superior e inferior do sistema para sinais de entrada analógica, acionando alarmes no nível do sistema se excedidos.
Essas configurações permitem que o IS215VCMIH1B seja altamente adaptável a diferentes cenários de aplicação e requisitos de campo.
