Плата аналогового ввода-вывода GE IS200VAICH1DAB — это высокопроизводительная плата процессора аналогового ввода-вывода, используемая в системах промышленного управления GE. Являясь членом семейства плат VAIC, плата аналогового ввода/вывода IS200VAICH1DAB принимает 20 аналоговых входов и управляет 4 аналоговыми выходами, обеспечивая преобразование сигнала, аналоговое мультиплексирование, аналого-цифровое преобразование и цифро-аналоговое преобразование, необходимые для сбора аналоговых сигналов процесса и управления в архитектурах управления Mark VI. Каждая клеммная колодка имеет 10 входов и 2 выхода, а кабели соединяют клеммную колодку со стойкой VME, где расположена плата процессора VAIC. VAIC преобразует входные данные в цифровые значения и передает их через объединительную плату VME на плату VCMI, а затем на контроллер, а для выходных данных VAIC преобразует цифровые значения в аналоговые токи и пропускает их через клеммную колодку в цепь потребителя.
Плата аналогового ввода/вывода IS200VAICH1DAB идентифицируется по нумерации деталей GE, используемой во всей линейке продуктов промышленных систем управления. Префикс «IS200» идентифицирует плату как продукт GE Industrial Control Systems, а префикс «200» указывает, что плата представляет собой сборку базового уровня. Аббревиатура «VAIC» указывает функциональное назначение платы как плата аналогового ввода/вывода. Обозначение «H1» идентифицирует группу оборудования, а суффикс «DAB» идентифицирует комбинацию графического оформления и функциональной версии. Все цифры важны при заказе или замене любой платы, поскольку платы разных уровней ревизии могут не содержать идентичное оборудование, и GE обеспечивает обратную совместимость заменяемых плат, отмечая при этом, что разные уровни ревизии могут не содержать идентичные компоненты.
Плата аналогового ввода/вывода IS200VAICH1DAB — это версия VAICH1D семейства VAIC, которая представляет собой новейшее поколение, предназначенное для поддержки более высокого сопротивления нагрузки для выходов 20 мА. Это поколение обеспечивает напряжение до 18 В, доступное на винтовых клеммах клеммной колодки, что позволяет работать при нагрузке 800 Ом с 1000 футами провода № 18 с запасом по сравнению с более ранней версией VAICH1C и предыдущими версиями, которые поддерживали сопротивление нагрузки до 500 Ом. Для правильной работы платы VAICH1D требуется клеммная колодка TBAIH1C или более поздней версии, либо любая версия клеммной колодки STAI, при этом она также правильно работает со всеми версиями клеммных колодок DTAI.
В этом вводном документе представлена подробная техническая информация, функциональные описания, назначения разъемов, руководство по настройке и подробные характеристики платы аналогового ввода/вывода GE IS200VAICH1DAB, которая служит важным справочным материалом для инженеров систем управления, техников по техническому обслуживанию и системных интеграторов, работающих с промышленным оборудованием управления GE.
Функциональная архитектура и обработка сигналов
Плата аналогового ввода/вывода IS200VAICH1DAB построена на основе гибкой и высокопроизводительной архитектуры обработки аналоговых сигналов, которая поддерживает до 20 аналоговых входов и 4 аналоговых выходов, при этом тип входа (напряжение, 4–20 мА или ±1 мА) выбирается с помощью перемычек на клеммной колодке. Две из четырех аналоговых выходных цепей рассчитаны на 4–20 мА, а две другие можно настроить на 4–20 мА или 0–200 мА. Входы и выходы оснащены схемами шумоподавления для защиты от скачков напряжения и высокочастотного шума.
Плата содержит преобразователь сигнала, аналоговый мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь и цифро-аналоговый преобразователь, обеспечивающие полную цепочку аналоговых сигналов от полевой проводки до цифровой системы управления. Аналого-цифровой преобразователь представляет собой 16-битный преобразователь с разрешением 14 бит. Нормальное время сканирования составляет 10 мс (100 Гц), при этом входы с 1 по 4 доступны для сканирования с частотой 200 Гц. Точность измерения лучше 0,1% от полной шкалы, а цифро-аналоговый преобразователь представляет собой 12-битный преобразователь с точностью 0,5%.
Входное сопротивление платы аналогового ввода/вывода IS200VAICH1DAB составляет 250 Ом при токе 4–20 мА, 5000 Ом при ±1 мА и 500 000 Ом при входе напряжения, что позволяет плате взаимодействовать с широким спектром передатчиков и источников напряжения. Подавление входного шума включает аппаратный фильтр в первых 10 цепях (J3) с однополюсным понижающим тормозом на 500 рад/сек, аппаратный фильтр на вторых 10 цепях (J4) с двухполюсным понижающим тормозом на 72 и 500 рад/сек и программный фильтр, использующий двухполюсный фильтр нижних частот, настраиваемый на 0, 0,75, 1,5 Гц, 3 Гц, 6 Гц или 12 Гц. Подавление синфазного сигнала переменного тока составляет 60 дБ при частоте 60 Гц при синфазном напряжении до ±5 В, а подавление синфазного сигнала постоянного тока составляет 80 дБ при пиковом синфазном напряжении от -5 до +7 В. Диапазон синфазного напряжения составляет ±5 В, с CMR ±2 В для входов ±10 В.
Симплексные и TMR-приложения
Плата аналогового ввода/вывода IS200VAICH1DAB поддерживает как симплексные приложения, так и приложения с тройным модульным резервированием (TMR), обеспечивая гибкость, необходимую для различных системных архитектур.
В симплексной конфигурации клеммная колодка передает входные сигналы на один VAIC, который обеспечивает весь ток для выходов. Плата принимает 20 аналоговых входов и управляет 4 аналоговыми выходами, при этом две клеммные колодки TBAI обеспечивают терминальную нагрузку на стороне поля. Возможности аналогового ввода-вывода с использованием двух клеммных колодок TBAI включают 16 входов ±10 В постоянного тока, ±5 В постоянного тока или 4–20 мА, 4 входа 4–20 мА или ±1 мА, 2 выхода 0–20 мА или 0–200 мА и 2 выхода 0–20 мА.
В конфигурации TMR входные сигналы на клеммной колодке распределяются по трем стойкам плат VME R, S и T, каждая из которых содержит VAIC. Выходные сигналы подаются с помощью запатентованной схемы, которая создает желаемый ток с использованием всех трех VAIC. В случае аппаратного сбоя неисправный VAIC удаляется с выхода, а оставшиеся две платы продолжают выдавать правильный ток. Питание 24 В постоянного тока на датчики поступает со всех трех стоек VME и выбирается по схеме «диодное ИЛИ» на клеммной колодке. На каждый аналоговый токовый выход подаются токи от всех трех VAIC, а фактический выходной ток измеряется последовательным резистором, который подает напряжение обратно на каждый VAIC. Полученный результат представляет собой выбранное среднее значение или медиану трех токов, обеспечивающую отказоустойчивость и высокую доступность, необходимые для критически важных приложений управления.
Обнаружение остановки компрессора
Микропрограмма платы аналогового ввода/вывода IS200VAICH1DAB включает функцию обнаружения остановки компрессора газовой турбины, выполняемую с частотой 200 Гц. Можно выбрать два алгоритма срыва, и оба используют первые четыре аналоговых входа, сканируемые с частотой 200 Гц. Один алгоритм предназначен для небольших газовых турбин LM и использует два датчика давления, тогда как другой алгоритм предназначен для газовых турбин большой мощности и использует три датчика давления.
Алгоритм обнаружения остановки компрессора использует давление нагнетания компрессора PS3 в качестве основного входного сигнала, и падение этого давления указывает на возможную остановку компрессора. Алгоритм также вычисляет скорость изменения давления нагнетания, dPS3/dt, и сравнивает эти значения с настроенными параметрами срыва, константами KPS3. Отключение компрессора инициируется VAIC, который отправляет сигнал на контроллер, где он используется для инициирования отключения, а сигнал отключения может использоваться для настройки всех клапанов отсечки топлива через любой релейный выход. Обнаружение остановки компрессора и срабатывание реле происходят в течение 30 мс, обеспечивая быструю и надежную реакцию на состояние остановки.
Установка и подключение
Плата аналогового ввода/вывода IS200VAICH1DAB предназначена для простой установки в стойку процессора VME. Чтобы установить плату, отключите питание стойки процессора VME, вставьте плату и нажмите руками верхний и нижний рычаги, чтобы зафиксировать ее краевые разъемы, затем затяните невыпадающие винты вверху и внизу передней панели. Кабельные соединения с клеммными колодками выполняются через разъемы J3 и J4 в нижней части стойки VME, которые представляют собой разъемы с защелкой для фиксации кабелей. После включения стойки VME проверьте диагностические индикаторы в верхней части передней панели.
Размер платы составляет 26,04 см в высоту, 1,99 см в ширину и 18,73 см в глубину (10,26 x 0,782 x 7,375 дюйма), а потребляемая мощность составляет менее 31 Вт. Диапазон рабочих температур составляет от 0 до 60 °C (от 32 до 140 °F), что делает плату подходящей для установки в стандартные промышленные шкафы управления.
Диагностика и обнаружение неисправностей
Плата аналогового ввода/вывода IS200VAICH1DAB обеспечивает комплексные диагностические возможности, которые помогают проверять систему и локализовать неисправности. Три светодиода в верхней части передней панели VAIC предоставляют информацию о состоянии: нормальное состояние RUN — мигающий зеленый, FAIL — постоянный красный, а STATUS обычно выключен, но горит постоянным оранжевым светом, если на плате существует состояние диагностического сигнала.
Каждый аналоговый вход имеет аппаратную проверку предела на основе предварительно заданных, ненастраиваемых высокого и низкого уровней, установленных вблизи границ рабочего диапазона, и если этот предел превышен, устанавливается логический сигнал, и вход больше не сканируется. Если установлен какой-либо из аппаратных пределов входа, создается комплексный диагностический сигнал L3DIAG_VAIC, который относится ко всей плате. Каждый вход также имеет проверку системных пределов на основе настраиваемых верхнего и нижнего уровней, которые можно использовать для генерации сигналов тревоги и можно настроить на включение или отключение, а также на фиксацию или нефиксацию.
В системах TMR, если один сигнал отличается от выбранного значения более чем на заранее определенный предел, этот сигнал идентифицируется и создается неисправность, обеспечивая раннюю индикацию проблемы, развивающейся в одном канале. Плата контролирует цифро-аналоговые выходы, выходные токи, общий ток, реле аварийного отключения и реле масштабирования 20/200 мА, проверяя их на работоспособность и создавая неисправность при обнаружении проблемы. Клеммная колодка TBAI имеет собственное идентификационное устройство, которое опрашивается VAIC, и при обнаружении несоответствия создается ошибка несовместимости оборудования.
Диагностика контролирует каждый выход, а аварийное реле отключает соответствующий выход, если неисправность не может быть устранена командой процессора, обеспечивая дополнительный уровень защиты полевых устройств и процесса.
Пригодность приложений и системная интеграция
Плата аналогового ввода/вывода IS200VAICH1DAB представляет собой универсальный аналоговый интерфейс, который можно использовать в самых разных приложениях промышленной системы управления GE. 20 аналоговых входов, поддерживающих сигналы 4–20 мА, ±1 мА, ±5 В постоянного тока и ±10 В постоянного тока, а также 4 аналоговых выхода, поддерживающих сигналы 4–20 мА и 0–200 мА, позволяют плате взаимодействовать с датчиками давления, датчиками температуры, расходомерами, датчиками уровня, позиционерами клапанов, приводами и многими другими аналоговыми полевыми приборами.
Поддержка платой как симплексных, так и TMR-приложений делает ее подходящей для широкого спектра системных архитектур: от недорогих симплексных установок до критически важных TMR-установок, где требуется высокая доступность. В приложениях TMR входы платы с вентилятором, мощность передатчика, выбранная по принципу «диодное ИЛИ», и выходы с медианным голосованием обеспечивают отказоустойчивость и надежность, необходимые для самых требовательных приложений управления.
Встроенная в плату система обнаружения остановки компрессора с алгоритмами с двумя и тремя датчиками и частотой сканирования 200 Гц обеспечивает быстрое и надежное средство обнаружения остановки компрессора в газотурбинных установках, а сигнал отключения может использоваться для настройки всех топливных запорных клапанов через любой релейный выход, обеспечивая комплексную функцию защиты.
Более высокая нагрузочная способность платы (до 800 Ом, поддерживаемая проводом № 18 длиной 3000 футов) позволяет плате работать с более длинными кабелями и нагрузками с более высоким импедансом, чем у предыдущих поколений VAIC, обеспечивая большую гибкость в полевой проводке и подключенных полевых устройствах.
Техническое обслуживание и жизненный цикл
Плата аналогового ввода/вывода IS200VAICH1DAB рассчитана на длительный срок службы с минимальным обслуживанием. Плата не содержит движущихся частей, а ее прочная конструкция обеспечивает высокую надежность при непрерывной промышленной эксплуатации. Плановое техническое обслуживание состоит из периодического визуального осмотра платы, разъемов и светодиодов, проверки соответствия аналоговых входных и выходных сигналов техническим характеристикам и подтверждения того, что диагностические светодиоды указывают на нормальную работу.
Функции диагностики платы, включая проверку аппаратных и системных ограничений, голосование TMR, мониторинг выходов и встроенный идентификационный чип, упрощают поиск и устранение неисправностей и гарантируют, что в каждом месте установлена правильная плата. Если существует диагностическая сигнализация, светодиод STATUS горит постоянным оранжевым светом, предупреждая специалиста по техническому обслуживанию о проблеме с платой или полевой проводкой.
Если плата требует замены, процесс прост. После выключения стойки процессора VME и проверки отсутствия питания необходимо отсоединить кабели от разъемов J3 и J4, ослабить невыпадающие винты и извлечь плату из стойки с помощью верхнего и нижнего рычагов. Запасную плату следует установить в то же положение, кабели повторно подключить в соответствии с маркировкой и проверить диагностические светодиоды перед возвратом системы в эксплуатацию.
GE Industrial Control Systems гарантирует совместимость сменных плат, даже если платы разных версий могут содержать разное аппаратное обеспечение. При заказе замены платы аналогового ввода/вывода IS200VAICH1DAB укажите полный номер детали и описание, серийный номер привода или системы, а также номер списка материалов (ML). Завод может заменить более поздние версии в зависимости от наличия и усовершенствований конструкции, но обратная совместимость замененных плат гарантирована.
Заключение
Плата аналогового ввода/вывода GE IS200VAICH1DAB — это надежный, прочный и универсальный аналоговый интерфейс для промышленных систем управления GE. Его 20 аналоговых входов, поддерживающих несколько типов и диапазонов сигналов, 4 аналоговых выхода с возможностью 4–20 мА и 0–200 мА, возможность более высокого сопротивления нагрузки с поддержкой до 800 Ом, встроенное обнаружение остановки компрессора и поддержка как симплексных, так и TMR-приложений обеспечивают гибкость, точность и надежность, необходимые для широкого спектра промышленных аналоговых приложений измерения и управления.
Благодаря монтажу в стойку VME, четко маркированным разъемам, комплексной диагностике и совместимости с системой управления Mark VI и клеммными колодками TBAI, STAI и DTAI плата аналогового ввода/вывода IS200VAICH1DAB разработана для легкой установки, проверки и обслуживания. Благодаря качественному производству GE, глобальной сети поддержки и приверженности обратной совместимости плата аналогового ввода/вывода IS200VAICH1DAB продолжает обеспечивать производительность, долговечность и надежность, которые промышленные пользователи ожидают от GE. Независимо от того, используется ли плата аналогового ввода/вывода IS200VAICH1DAB в новой установке или в качестве замены существующей платы, она обеспечивает функции аналогового ввода и вывода, необходимые для надежной и эффективной работы системы управления.
