IS220PHRAH1B, General Electric (GE) Mark VIe dağıtılmış kontrol sistemi dahilindeki yüksek performanslı bir HART® Etkin Analog Giriş/Çıkış modülüdür. PHRA ailesinin önemli bir üyesi olan IS220PHRAH1B, bir analog giriş/çıkış terminal kartına (SHRA gibi) doğrudan bağlanırken kontrol cihazıyla tek veya çift I/O Ethernet ağları üzerinden iletişim kurmak üzere tasarlanmıştır. Endüstriyel proses kontrolü için 10 kanallı yüksek hassasiyetli analog giriş ve 2 kanallı analog çıkış sağlar. En önemli özelliği, 12 kanalın tamamının (10 giriş ve 2 çıkış) HART (Otoyol Adreslenebilir Uzaktan Dönüştürücü) iletişim protokolünün şeffaf iletimini tamamen desteklemesidir. Bu, kontrol sisteminin standart 4-20 mA analog sinyalleri etkilemeden sahadaki HART özellikli akıllı cihazlarla dijital olarak iletişim kurmasına olanak tanıyarak uzaktan parametre yapılandırmasına, teşhis verilerinin alınmasına ve cihaz sağlığı yönetimine olanak tanır.
Modül, ortak bir işlemci kartını ve özel bir analog toplama kartını entegre eder. İşlemci kartı Ethernet iletişimini, mantık kontrolünü ve HART protokolü işlemeyi yönetir; toplama kartı, son derece yüksek sinyal dönüştürme doğruluğu sağlayan 16 bitlik bir analogdan dijitale dönüştürücü (A/D) ve 14 bitlik bir dijitalden analoğa dönüştürücü (D/A) ile donatılmıştır. IS220PHRAH1B, küçük boyutlara (8,26 cm x 4,19 cm x 12,1 cm) sahip kompakt bir yüzeye montaj tasarımına sahiptir ve doğrudan yardımcı terminal panosuna takılarak kontrol kabini içindeki kablolamayı ve kurulumu büyük ölçüde basitleştirir. Çalışma sıcaklığı aralığı -30 ila 65 °C olup, aşırı soğuktan yüksek sıcağa kadar zorlu endüstriyel ortamlara uyum sağlamasına olanak tanır.
Sistem Konumlandırma ve Mimari Entegrasyonu
Mark VIe kontrol sisteminin ağ mimarisi içerisinde IS220PHRAH1B, saha cihazları ile kontrol cihazı arasında konumlandırılan dağıtılmış I/O katmanının önemli bir bileşeni olarak hizmet eder. Çalışma modu basittir: modül, arka tarafındaki DC-62 pinli konnektör aracılığıyla doğrudan SHRA (veya uyumlu) terminal panosuna takılır ve ek kablo gerektirmez; kendi tarafındaki iki RJ-45 Ethernet bağlantı noktası (ENET1 ve ENET2) aracılığıyla G/Ç Ethernet ağına bağlanır ve denetleyicinin R, S ve T kontrol bölümleriyle gerçek zamanlı veri alışverişi yapar; 3 pinli güç konektörü 28 V DC çalışma gücü sağlar.
IS220PHRAH1B yalnızca tek yönlü çalışmayı destekler; bu, bir terminal kartının yalnızca bir G/Ç modülüne bağlandığı anlamına gelir. Üçlü Modüler Yedekleme (TMR) gerektiren yüksek güvenilirlikli uygulamalar için, uygulama yazılımı tarafından gerçekleştirilen 3'te 2 oylamayla her biri R, S ve T kontrol bölümlerine karşılık gelen üç bağımsız SHRA terminal kartı ve PHRA modülü yapılandırılabilir.
Ayrıntılı Temel İşlevler
1. Esnek Çok Tip Analog Girişler
IS220PHRAH1B, farklı alan verici türlerini barındıracak şekilde esnek bir şekilde yapılandırılabilen 10 adet yüksek hassasiyetli analog giriş kanalı sağlar:
Kanal 1 ila 8 : ±5 V DC voltaj girişi veya 4-20 mA akım döngüsü girişi için bağımsız olarak yapılandırılabilir. Akım girişi için yapılandırıldığında, terminal kartı üzerinde bulunan 250 Ω'luk hassas bir yük direnci, akım sinyalini 1-5 V DC voltaj sinyaline dönüştürür ve bu sinyal daha sonra modülün 16 bit A/D dönüştürücüsü tarafından alınır.
Kanal 9 ve 10 : Özel sensörler için esnek bir bağlantı yöntemi sağlayacak şekilde 4-20 mA akım girişi veya ±1 mA düşük akım girişi için yapılandırılabilir.
Tüm analog giriş sinyalleri öncelikle ikinci dereceden, pasif, alçak geçişli bir filtre ağından (12,5 Hz ve 48,3 Hz kutuplu) geçer ve yüksek frekanslı gürültüyü etkili bir şekilde bastırır. Ek olarak kullanıcılar, alan parazitini daha da ortadan kaldırmak için ToolboxST yazılımı aracılığıyla her kanal için 0,75 Hz, 1,5 Hz, 3 Hz, 6 Hz veya 12 Hz'lik seçilebilir kesme frekanslarına sahip bir dijital alçak geçiş filtresini bağımsız olarak yapılandırabilirler.
Modülün ölçüm doğruluğu olağanüstüdür: 0 ila 60 °C sıcaklık aralığının tamamında tam ölçeğin %0,1'inden daha iyi, 25 °C'de tam ölçeğin %0,007'sine ulaşan tipik doğruluk. A/D dönüştürücü örnekleme hızı kanal başına 200 Hz'dir (5 ms tarama süresi), süreç kontrolünün gerçek zamanlı gereksinimlerini tam olarak karşılar. Ayrıca modül, ±5 V ortak mod voltaj aralığıyla 60 dB'ye kadar AC ortak mod reddi (60 Hz'de) ve 80 dB DC ortak mod reddi özelliğine sahiptir ve güçlü elektromanyetik parazitin olduğu ortamlarda bile sinyal bütünlüğünü korur.
2. Çift Kanallı Yüksek Hassasiyetli Analog Çıkış
IS220PHRAH1B, 14 bit D/A dönüştürücü tarafından çalıştırılan iki adet 4-20 mA akım çıkışı sağlar. Çıkış uyumluluk voltajı, maksimum 800 Ω yük kapasitesiyle 18 V'a ulaşır. Akım algılama devreleri, hem modülün içinde hem de terminal kartında her çıkış için yapılandırılmıştır: dahili algılama döngüsü kapalı döngü kontrolü için kullanılırken, terminal kartındaki algılama döngüsü (küçük bir yük direnci aracılığıyla) çıkış durumunun tanısal izlenmesi için kullanılır. Bu ikili algılama mekanizması, çıkış akımının doğruluğunu ve hızlı arıza tespitini sağlar.
Her analog çıkış bir 'intihar rölesi' ile donatılmıştır. Sistem diyagnostikleri çıkış kanalında ciddi bir arıza tespit ederse, bu röle çıkış devresini açılmaya zorlayarak kontrol edilen nesneyi arızaya karşı korumalı bir duruma geri döndürebilir. İntihar rölesinin durumu sürekli olarak izlenir; herhangi bir tutarsızlık bir teşhis alarmı oluşturacaktır.
3. Tam Kanallı HART İletişimi ve Varlık Yönetimi
IS220PHRAH1B'yi sıradan analog I/O modüllerinden ayıran temel avantajı, HART protokolü için tam kanal desteğidir. 12 HART kanalı (10 giriş ve 2 çıkış) iki HART modeme (Modem A ve Modem B) atanmıştır. Modem A, 1-5 giriş kanallarını ve çıkış 1'i yönetir; Modem B, 6-10 giriş kanallarını ve çıkış 2'yi yönetir.
Her HART kanalı, standart 4-20 mA analog sinyali ve üzerine eklenen Frekans Kaydırma Anahtarlaması (FSK) dijital sinyalini aynı anda iletebilir. Kontrol sistemi, cihaz üreticisi kimliği, cihaz türü, yazılım/donanım revizyonu, genişletilmiş durum baytları ve dört adede kadar dinamik değişken (PV, SV, TV, FV) dahil olmak üzere Ethernet ve ToolboxST yazılımı aracılığıyla saha cihazlarından HART verilerini uzaktan okuyabilir. Eş zamanlı olarak bir Varlık Yönetim Sistemi (AMS), aynı yol üzerinden cihaz teşhis bilgilerini gerçek zamanlı olarak toplayarak tahmine dayalı bakımı mümkün kılar.
HART verilerinin güncelleme hızı, modem başına aktif kanal sayısına bağlıdır: yalnızca bir kanal kullanılıyorsa veriler kabaca saniyede bir güncellenir; Altı kanalın tümü iletişim kuruyorsa, tüm kanalların tam yoklama döngüsünü tamamlamak için yaklaşık sekiz saniye gerekir. Kritik gerçek zamanlı kontrol sinyalleri için, HART iletişiminin önceliği ve modu, analog sinyalin normal yanıtının etkilenmemesini sağlamak amacıyla ToolboxST yazılımı aracılığıyla esnek bir şekilde yapılandırılabilir.
4. Kapsamlı Teşhis ve Otomatik Test İşlevleri
IS220PHRAH1B, kapsamlı açılış ve çevrimiçi teşhis işlevleri sunarak olası herhangi bir arızanın zamanında tespit edilmesini ve rapor edilmesini sağlar:
Açılışta Kendi Kendini Test Etme : Her açılışta modül otomatik olarak RAM, flash bellek, Ethernet bağlantı noktaları ve işlemci kartı donanımının kapsamlı bir kontrolünü gerçekleştirir.
Sürekli Güç İzleme : Dahili 18 V ve 28 V güç kaynağı voltajlarını gerçek zamanlı olarak izler; herhangi bir anormallik anında rapor edilir.
Elektronik Kimlik Doğrulaması : Açılışta, donanım seti eşleşmesini doğrulamak için terminal panosundan, toplama panosundan ve işlemci panosundan elektronik kimlik bilgilerini okur ve flash bellekten yüklenen uygulama kodunun donanım seti için doğru olup olmadığını kontrol eder.
Analog Giriş Donanım Limit Kontrolü : Her konfigürasyon tipinin önceden ayarlanmış donanım yüksek/düşük limitleri vardır. Bir giriş sinyali bu aralığı aşarsa, karşılık gelen kanal tarama dizisinden derhal çıkarılır ve tüm kart için bileşik teşhis alarmı (L3DIAG_PHRA) oluşturulur.
Analog Giriş Sistemi Limit Kontrolü : Kullanıcılar ToolboxST aracılığıyla yüksek/düşük alarm limitlerini serbestçe ayarlayabilir ve kilitlenip kilitlenmeyeceklerini seçebilirler. Bir limitin aşılması bir alarmı tetikler.
A/D Dönüştürücü Sağlık Kontrolü : Her taramaya hassas referans voltajları dahildir. Analog-dijital dönüştürücü devrelerinin sağlığını doğrulamak için ölçülen değerler beklenen değerlerle karşılaştırılır.
D/A Dönüştürücü Sağlık Kontrolü : Terminal kartındaki çıkış akımı, küçük bir algılama direnci tarafından voltaja dönüştürülür ve modül tarafından geri okunur. Bu, dijital-analog dönüştürücünün ve çıkış devresinin sağlığını doğrulamak için komut verilen akımla karşılaştırılır.
İntihar Rölesi Durum İzleme : İntihar rölesinin komut verilen durumunu sürekli olarak geri bildirim göstergesiyle karşılaştırır; herhangi bir uyumsuzluk bir arızanın habercisidir.
HART İletişim Durumu İzleme : Her HART kanalı, bir iletişim durumu sinyali (CommStat) ve bir cihaz durum sinyali (DevStat) sağlayarak sağlama toplamı hatalarını, çerçeveleme hatalarını, aşım hatalarını ve cihaz tarafı hatalarını ayrıntılı olarak kaydeder.
Arıza giderildiğinde tüm teşhis sinyalleri RSTDIAG sinyali aracılığıyla ayrı ayrı kilitlenebilir ve sıfırlanabilir.
5. Uygun Kurulum ve Yapılandırma
IS220PHRAH1B'nin kurulumu son derece basittir. Öncelikle SHRA (veya uyumlu) terminal kartını bir DIN rayına veya kabin paneline güvenli bir şekilde monte edin. Ardından, IS220PHRAH1B modülünün DC-62 pin konnektörünü doğrudan terminal kartındaki konnektörle hizalayın ve takın. Son olarak, terminal kartıyla birlikte verilen montaj braketi ile birlikte Ethernet portlarının yanındaki dişli saplamaları kullanarak, konnektöre dik açılı kuvvet uygulanmadığından emin olarak modülü sabitleyin. Bu ayarlamanın genellikle ürünün ömrü boyunca yalnızca bir kez yapılması gerekir. Bir veya iki Ethernet kablosunu bağlayın (yedek yapılandırma için standart uygulama, ENET1'i R denetleyiciyle ilişkili ağa bağlamaktır) ve güç konektörünü takın (çalışırken takma desteklenir; modülün yumuşak başlatma özelliği vardır). Daha sonra donanım kurulumu tamamlanır.
Modül hiçbir donanım atlama teli veya anahtar ayarı gerektirmez. Tüm konfigürasyon GE'nin ToolboxST uygulama yazılımı aracılığıyla gerçekleştirilir. ToolboxST Bileşen Düzenleyicisinde kullanıcı, her kanal için giriş tipini, aralığını, mühendislik birimi dönüşümünü, yazılım filtre frekansını ve HART cihazı parametrelerini ayarlayabilir. Değiştirilen konfigürasyon kontrol ünitesine indirildiğinde hemen etkili olur.
Tipik Uygulama Senaryoları
IS220PHRAH1B, aşağıdakiler gibi çeşitli enerji üretimi ve proses endüstriyel kontrol senaryolarında yaygın olarak uygulanabilir:
Buhar Türbini ve Yardımcı Ekipman Kontrolü : Yağlama yağı sıcaklığı, yatak titreşimi, buhar basıncı, valf konumu geri bildirimi vb. için 4-20 mA vericilere bağlanır ve valf konumlayıcılara 4-20 mA kontrol sinyalleri verir.
Gaz Türbini Yakıt Kontrolü : Gaz/sıvı yakıt akışı, basınç ve sıcaklık sinyallerini alır ve kontrol akımını yakıt kontrol valfına gönderir.
Merkezi Proses Değişkeni İzleme : Tüm HART özellikli vericilerin (sıcaklık, basınç, seviye, akış) parametreleri bu modül aracılığıyla uzaktan merkezi olarak yönetilebilir, böylece ek çoklayıcılara veya el tipi iletişim cihazlarına olan ihtiyaç ortadan kalkar.
Varlık Yönetimi : Arıza kodlarını, aşınma durumunu, kalibrasyon sapmasını ve her cihazdan diğer bilgileri gerçek zamanlı olarak yakalamak için AMS yazılımıyla birlikte çalışarak önleyici bakımdan kestirimci bakıma yükseltmeyi mümkün kılar.
