GE IS220YAICS1A(IS220YAICS1AJ) YAIC Analog G/Ç Paketi

IS220YAICS1A, GE'nin Mark VIeS kontrol sistemi içindeki, YAIC Analog Giriş/Çıkış modülleri serisine ait kritik bir bileşendir. Bu modül, enerji üretimi, proses otomasyonu ve ağır makine kontrolü gibi kritik sektörlerde yaygın olarak kullanılan zorlu endüstriyel ortamlarda yüksek hassasiyetli, son derece güvenilir analog sinyal işleme yetenekleri sağlamak üzere tasarlanmıştır. Güvenlik dereceli bir I/O modülü olarak YAICS1A, kontrol cihazını sahadaki analog cihazlara (sensörler, vericiler ve aktüatörler gibi) bağlayan bir köprü görevi görür.

IS220YAICS1A modülünün temel işlevi, voltaj ve akım girişleri de dahil olmak üzere çok kanallı analog sinyalleri işlemek ve akım çıkışları sağlamaktır. Farklı uygulamaların güvenlik ve kullanılabilirlik gereksinimlerini karşılamak için Simplex ve Triple Modular Redundant (TMR) yapılandırmalarını destekler. Modül, çift Ethernet arayüzleri aracılığıyla üst düzey kontrol cihazıyla veri alışverişinde bulunur ve sistem bütünlüğünü ve operasyonel güvenliği sağlamak için kapsamlı kendi kendine teşhis ve durum izleme işlevlerini entegre eder.

---

2. Temel Özellikler

1. Çok Kanallı Analog Sinyal Girişi

• IS220YAICS1A modülü, yüksek konfigürasyon esnekliğine sahip 10 analog giriş kanalı sağlar.

• 1'den 8'e kadar olan kanallar aşağıdaki modlar için ayrı ayrı yapılandırılabilir:

• ±5 V DC voltaj girişi

• ±10 V DC voltaj girişi

• 4-20 mA akım döngüsü girişi

• Kanal 9 ve 10, şu şekilde yapılandırılabilen akım girişine ayrılmıştır:

• 4-20 mA akım girişi

• ±1 mA akım girişi (belirli düşük akım sinyalleri için)

2. Yüksek Hassasiyetli Analog Sinyal Çıkışı

• Modül 2 bağımsız 0-20 mA analog akım çıkışını entegre eder.

• Her çıkış 18 V uyumluluk voltajına sahiptir ve maksimum 800 Ω yükü çalıştırabilir.

• Çıkış kanalları, üç yedekli modülün tek ve kararlı bir çıkış sağlamak üzere birlikte çalıştığı TMR sistemlerinde yük paylaşımını destekler.

3. Esnek Arayüz ve Ağ Yedekliliği

• Yedekli ağ iletişimini destekleyen çift RJ-45 Ethernet arayüzü (ENET1, ENET2) ile donatılmıştır.

• ENET1 genellikle R denetleyici ağına bağlı birincil iletişim arayüzüdür ve ENET2 yedek olarak görev yapar.

• Modül, ağ bağlantı noktalarından herhangi birinde normal şekilde çalışabilir ve bir ağ yolunun arızalanması durumunda kesintisiz iletişim sağlar.

4. Kapsamlı Teşhis ve Durum İzleme

• Modül, bellek, Ethernet bağlantı noktası ve işlemci donanımı kontrolleri de dahil olmak üzere Açılışta Otomatik Testi (POST) gerçekleştirir.

• Dahili güç kaynağı durumunu sürekli olarak izler (+5V, ±15V).

• Analog girişlerde Donanım Limit Kontrolü ve Sistem Limit Kontrolü gerçekleştirir; Limit dışı sinyaller geçersiz olarak işaretlenir ve alarmları tetikler.

• Dijital-Analog Dönüştürücünün (DAC) ve çıkış devresinin durumunu doğrulamak amacıyla analog çıkışlar için komut değeri ile geri besleme değeri karşılaştırmasını gerçekleştirir.

• Çıkış 'İntihar' rölelerinin durumunu izleyerek eylemlerinin komutla eşleştiğinden emin olun.

5. Sinyal Koşullandırma ve Gürültü Bağışıklığı

• Tüm analog giriş kanalları, yüksek frekanslı gürültüyü etkili bir şekilde bastıran, 75,15 Hz (500 rad/s) kesme frekansına sahip pasif bir alçak geçiş filtresi aracılığıyla işlenir.

• Sinyal kalitesini daha da optimize etmek için seçilebilir kesme frekanslarına (0,75 Hz, 1,5 Hz, 3 Hz, 6 Hz, 12 Hz) sahip yapılandırılabilir bir yazılım dijital filtresi sağlar.

• Mükemmel Ortak Mod Reddetme Oranına (CMRR) sahiptir:

• AC CMRR: 60 dB @ 60 Hz (Ortak Mod Gerilimi ±5 V)

• DC CMRR: 80 dB (Ortak Mod Gerilimi -5 V ila +7 V)

  
  

---

3. Çalışma Prensibi

1. Analog Giriş Sinyali İşleme Zinciri

Analog giriş sinyallerinin işlenmesi, doğru ve güvenilir veri toplamayı sağlayan hassas, çok aşamalı bir süreçtir:

• Sinyal Erişimi ve Koşullandırma: Saha sensörlerinden veya vericilerden gelen analog sinyallere Terminal Kartı aracılığıyla erişilir. Akım girişleri için (örneğin, 4-20 mA), terminal kartı, modül edinimi için akım sinyalini bir voltaj sinyaline (1-5 V) dönüştüren hassas bir 250 Ω yük direnci içerir. Gerilim sinyalleri doğrudan bağlanır.

• Filtreleme: Dönüştürülen voltaj sinyali ilk önce köşe frekansı 75,15 Hz olan tek kutuplu pasif alçak geçiren filtreden geçer. Bu donanım filtresi, alan Elektromanyetik Girişimine (EMI) ve Radyo Frekansı Girişimine (RFI) karşı ilk savunma hattıdır.

• Çoğullama ve Ölçeklendirme: 10 giriş sinyali bir Analog Çoklayıcı (MUX) tarafından sırayla seçilir. Sinyal daha sonra programlanabilir bir kazanç amplifikatörüne girer ve burada Analog-Dijital Dönüştürücünün (ADC) giriş aralığına uyacak şekilde yapılandırılmış giriş tipine (±5V, ±10V, 1-5V'ye karşılık gelen 4-20mA) göre uygun şekilde ölçeklendirilir.

• Analogdan Dijitale Dönüştürme (ADC): Ölçeklenen sinyal, 16 bitlik yüksek hassasiyetli bir ADC tarafından sayısallaştırılır. 16 bit çözünürlük, tam ölçekli sinyali 65.536 ayrı seviyeye bölebileceği anlamına gelir, bu da son derece yüksek ölçüm doğruluğu ve anlık sinyal değişikliklerini çözümleme yeteneği sağlar.

• Veri Dağıtımı: Dijitalleştirilmiş veriler işlemci tarafından okunur ve kapalı döngü kontrolü, mantıksal işlemler veya İnsan-Makine Arayüzü (HMI) ekranı için Ethernet aracılığıyla kontrol cihazına gönderilir.

2. Analog Çıkış Sinyali Üretim Zinciri

Analog çıkışların oluşturulması, hassas ve kararlı çıkış akımı sağlayan kapalı devre bir kontrol sürecidir:

• Komut Alımı ve Dijitalden Analoga Dönüştürme: Denetleyici, çıkış komutlarını Ethernet aracılığıyla gönderir. Modülün dahili işlemcisi bu dijital komutu 14 bit çözünürlüklü Dijital-Analog Dönüştürücüye (DAC) gönderir. DAC, komut değeriyle orantılı bir referans voltajı üretir.

• Akım Düzenleme ve Sürüş: Bu referans voltajı, gerekli 0-20 mA çıkış akımını üretmek için hassas bir akım regülatörü/güç sürücü devresini çalıştırır.

• Kapalı Döngü Geri Bildirimi ve Durum Teşhisi: Çıkış akımının doğruluğu kapalı döngü sistemi tarafından sağlanır:

1. Dahili Akım Algılama: Modül, akım çıkışını dahili olarak kendisi ölçer.

2. Harici Toplam Akım Algılama: TBAI terminal kartı üzerinde hassas algılama direnci, yükten akan toplam akımı ölçer. Bir TMR sisteminde bu, üç yedek YAIC modülünden gelen çıkış akımlarının toplamıdır.

3. Karşılaştırma ve Doğrulama: Modül, DAC referans voltajını, dahili olarak algılanan akımı ve harici toplam akım geri beslemesini sürekli olarak karşılaştırır. Herhangi bir önemli tutarsızlık, potansiyel bir donanım arızasını belirten bir teşhis alarmını tetikler.

3. TMR Çıkış Yedeklemesi ve 'İntihar' Aktarma Mekanizması

TMR uygulamalarında IS220YAICS1A'nın analog çıkış işlevselliği, yüksek güvenilirlikli tasarımını gösterir:

• Yük Paylaşımı: Üç yedek YAIC modülü birlikte aynı yükü çalıştırır. Akım regülatörleri yük akımını otomatik olarak paylaşacak şekilde tasarlanmıştır. Örneğin, 12 mA çıkış gerekiyorsa her modül yaklaşık 4 mA katkıda bulunacaktır.

• Arıza İzolasyonu ('İntihar' Rölesi): Her analog çıkış kanalı, 'İntihar' rölesi olarak bilinen Normalde Açık bir mekanik röle ile donatılmıştır. Modül, dahili teşhis (yukarıda bahsedilen akım karşılaştırması gibi) veya oylama mantığı yoluyla kendi çıkış devresinde kalıcı bir arıza tespit ettiğinde proaktif olarak bu röleyi açar.

• Sistem Bütünlüğünün Sağlanması: Röle açıldığında, arızalı modülün çıkış devresi yük döngüsünden fiziksel olarak tamamen izole edilir. Kalan iki sağlıklı modül, toplam yükteki değişikliği anında algılar ve toplam akımı komut verilen değerde tutmak için çıkışlarını otomatik olarak yeniden ayarlayarak hataya dayanıklı çalışmayı mümkün kılar. Sistem kapanmaya gerek kalmadan çalışmaya devam edebilir. Bu rölenin durumu (açık/kapalı) bir geri bildirim sinyali ile gösterilir ve buna bir panel LED'i eşlik eder.

4. Güç Yönetimi ve Başlatma

• Modül, yan tarafındaki 3 pinli konnektör aracılığıyla harici 28 V DC güç alır.

• Çalıştırma sırasında ani akımı etkili bir şekilde bastıran ve daha kolay bakım için çalışırken değiştirmeye olanak tanıyan bir yumuşak başlatma devresi içerir.

• Güç açıldığında, kendi kendine test dizisi tamamlanana kadar tüm çıkışlar devre dışı kalır, böylece sistemin hazır olmadan hatalı çalışmaya neden olmaması sağlanır.

  
  

---

4. Sistem Entegrasyonu ve Yapılandırması

1. Uyumluluk

• İşlemci Kartı: IS220YAICS1A, BPPB işlemci kartını içerir.

• Firmware ve Yazılım: ControlST yazılım paketi V04.06 ve üzeri tarafından desteklenen firmware sürümü V04.06 ile uyumludur.

• Terminal Kartı Uyumluluğu:

• TBAIS1C: TMR Analog Giriş/Çıkış Terminal Kartı (Simplex ve TMR'yi destekler)

• STAIS#A: Simplex Analog Giriş/Çıkış Terminal Kartı (Yalnızca Simplex'i destekler)

• Artıklık Yapılandırma Kuralları:

• Bir TMR setindeki üç YAIC modülünün tümü aynı donanım modelinde (YAICS1A) olmalıdır; YAICS1A ve YAICS1B'nin karıştırılmasına izin verilmez.

• Simplex sistemler 1 modül, TMR sistemler 3 modül kullanır.

2. Kurulum Prosedürü

1. Seçilen terminal kartını (TBAIS1C veya STAIS#A) taban plakasına güvenli bir şekilde monte edin.

2. YAIC modülünü doğrudan hizalayın ve terminal panosunun DC-37 arayüzüne takın.

3. Modülü terminal kartına özel montaj braketine kaydırmak ve sabitlemek için Ethernet portlarının yanındaki dişli saplamaları kullanın. DC-37 konektörüne yan kuvvet uygulanmadığından emin olmak için braket konumunu ayarlayın.

4. Bir veya iki Ethernet kablosunu bağlayın. Standart uygulama ENET1'i birincil (R) denetleyici ağına bağlamaktır.

5. Yan taraftaki 3 pimli 28 V DC güç konektörünü bağlayın.

6. Modülü yapılandırmak ve parametreleri indirmek için ToolboxST mühendislik yazılımını kullanın.

3. Temel Yapılandırma Parametreleri (ToolboxST aracılığıyla)

• Giriş Yapılandırması:

• Giriş Türü : Her kanal için sinyal tipini seçin (örn. 4-20 mA, ±5V).

• Düşük Giriş /Yüksek Giriş & Düşük Değer /Yüksek Değer : Analog sinyal aralığını ve doğrusal ölçeklendirmeyi mühendislik birimlerine ayarlayın.

• Giriş Filtresi : Yazılım dijital filtresi için kesme frekansını seçin.

• SysLimitEnab /SysLimit : Sistem alarmı yüksek/düşük limitlerini etkinleştirin ve ayarlayın.

• DiagHighEnab /DiagLowEnab : 4-20 mA sinyalleri için donanım kablo kopması/kısa devre teşhisini etkinleştirin.

• Çıkış Yapılandırması:

• Output_MA : 0-20 mA çıkışını seçin.

• OutputState : Denetleyiciyle iletişim kesildiğinde davranışı tanımlayın (örneğin, Son Değeri Tut, Güvenli Çıkış Değeri, Çıkışın Enerjisini Kes).

• TMR_Suicide : TMR uygulamalarında 'İntihar' geçiş fonksiyonunu etkinleştirin.

• TMR_SuicideLimit : 'intihar' eylemini tetikleyen yük paylaşımı sapma eşiğini ayarlayın.

  
  

---

5. Teşhis ve Bakım

IS220YAICS1A modülü, ToolboxST yazılımı ve panel LED'leri aracılığıyla erişilebilen ve sorunları giderilebilen hiyerarşik tanılama bilgileri sağlar:

• Panel Durumu LED'leri:

• ENAX (Sarı): İlgili analog çıkış kanalının 'İntihar' rölesine enerji verildiğini gösterir (Çıkış Etkin).

• Ortak Tanılama Alarmları ve Sorun Giderme Yönergeleri:

• Donanım Sınırı Alarmı: Giriş sinyali sensörün makul aralığını aşıyor (örneğin, 4-20 mA sinyali 3,8 mA'nın altında veya 20,5 mA'nın üstünde). Sensörü, güç kaynağını ve kabloları kontrol edin.

• Sistem Sınırı Alarmı: Giriş sinyali, işlem için ayarlanan güvenli aralığı aşıyor. Proses durumunu veya sensör kalibrasyonunu kontrol edin.

• TMR Oy Anlaşmazlığı Alarmı: Bir TMR sisteminde, aynı giriş sinyali için üç modülün okumaları çok farklı. Modül konfigürasyonunu, terminal kartı kablolarını kontrol edin veya modülü değiştirin.

• Analog Çıkış Geri Besleme Hatası: Çıkış akımı komut değeri ile gerçek geri besleme değeri arasındaki tutarsızlık. Yük empedansını, çıkış kablolarını kontrol edin veya modül/terminal kartını değiştirin.

• 'İntihar' Rölesinin Etkinleştirilmesi: Modül, ciddi bir arıza nedeniyle kendisini çıkış döngüsünden izole etti. Modülün teşhis bilgilerini kontrol edin ve arıza doğrulanırsa modülü değiştirin.

Tüm teşhis alarmları kilitleme modu için yapılandırılabilir ve RSTDIAG sinyali aracılığıyla sıfırlanabilir. hata temizlendikten sonra kontrol cihazı mantığındaki