IS200TDBSH2A là Bảng mạch đầu vào/đầu ra rời rạc Simplex được thiết kế bởi General Electric (GE) cho hệ thống điều khiển Mark VIe và Mark VIeS. Nó là thành viên của dòng TDBS, dành riêng cho các ứng dụng yêu cầu điện áp làm ướt danh nghĩa 24V DC. Bảng đầu cuối này hoạt động như một cầu nối giao diện giữa mô-đun I/O PDIO và các thiết bị hiện trường, chịu trách nhiệm chính trong việc nhận các tín hiệu rời rạc của trường (chẳng hạn như các tiếp điểm từ các nút, công tắc giới hạn) và điều khiển tải trường (như rơle, van điện từ, đèn báo). Thiết kế của nó hỗ trợ DIN-rail hoặc lắp phẳng, có độ tin cậy cao, dễ bảo trì và mở rộng linh hoạt. Nó được sử dụng rộng rãi trong tự động hóa và điều khiển công nghiệp, đặc biệt là trong các ứng dụng điều khiển quá trình quan trọng như tua bin khí và hơi nước.
Mô tả chức năng cốt lõi
Các chức năng cốt lõi của IS200TDBSH2A được chia rõ ràng thành hai phần chính: Đầu vào rời rạc và Đầu ra rơle.
Đầu vào rời rạc 24 kênh
Ức chế tiếng ồn: Tính năng khử tiếng ồn tích hợp bảo vệ hiệu quả chống lại xung đột biến và nhiễu tần số cao, đảm bảo độ ổn định và độ chính xác của tín hiệu trong môi trường điện từ công nghiệp khắc nghiệt.
Lọc phần cứng: Có bộ lọc phần cứng 4 mili giây để loại bỏ nhiễu nhất thời như phản xạ tiếp xúc, ngăn ngừa kích hoạt sai.
Loại đầu vào: Chấp nhận 24 tín hiệu 'tiếp điểm khô', tức là các tiếp điểm công tắc thụ động do thiết bị hiện trường cung cấp.
Điện áp làm ướt: Để phát hiện trạng thái của các tiếp điểm (mở hoặc đóng), bảng đầu cuối cần có điện áp làm ướt bên ngoài. IS200TDBSH2A hỗ trợ điện áp làm ướt danh định là 24V DC, với phạm vi chấp nhận được là 16 đến 32V DC. Điện áp này nổi, tăng cường khả năng chống ồn.
Điều hòa tín hiệu: Mỗi kênh đầu vào được trang bị các mạch điều hòa tín hiệu tiên tiến.
Dòng điện đầu vào: Dòng điện đầu vào bị giới hạn bởi các điện trở bên trong. Dòng điện thông thường là 2,5mA cho 21 mạch đầu tiên và 10mA cho ba mạch cuối (22-24). Thiết kế này giúp giảm điện năng tiêu thụ và nâng cao độ an toàn.
Đấu dây: 24 đầu vào được kết nối thông qua khối đầu cuối có thể cắm 48 điểm phía dưới (TB2). Mỗi nhóm đầu vào sử dụng hai thiết bị đầu cuối (ví dụ: Wet 1 và In 1), đảm bảo nối dây rõ ràng.
Đầu ra rơle 12 kênh
Loại rơle: Cung cấp 12 tiếp điểm rơle Form-C (ngắt trước khi chế tạo). Mỗi rơle cung cấp ba đầu ra: Thường đóng (NC), Thường đóng (COM) và Thường mở (NO). Cấu trúc này mang lại sự linh hoạt cao cho logic điều khiển (có thể chọn đóng hoặc ngắt mạch).
Khả năng chịu tải: Các tiếp điểm rơle sử dụng chất liệu hợp kim bạc-niken, đảm bảo tuổi thọ cao. Khả năng tải của chúng phụ thuộc vào điện áp hoạt động:
Thời gian đáp ứng: Thời gian phản hồi chuyển mạch điển hình là 25 mili giây, đáp ứng yêu cầu điều khiển nhanh.
Tuổi thọ cơ & điện: Tuổi thọ hoạt động điện lên tới 100.000 chu kỳ; tuổi thọ cơ học lên tới 5.000.000 chu kỳ.
Đấu dây: 12 đầu ra rơle được kết nối thông qua khối đầu cuối có thể cắm 48 điểm phía trên (TB1). Mỗi rơle chiếm 4 thiết bị đầu cuối (NC, COM, NO và thiết bị đầu cuối SOL dành riêng).
Tích hợp với Mô-đun I/O PDIO
Bản thân IS200TDBSH2A không có khả năng xử lý thông minh; nó phải được sử dụng cùng với Mô-đun I/O rời rạc PDIO. Mô-đun PDIO cắm vào IS200TDBSH2A thông qua đầu nối loại D và giao tiếp với bộ điều khiển cấp cao hơn (ví dụ: bộ điều khiển Mark VIe) qua Ethernet. Một bảng đầu cuối TDBS duy nhất cung cấp một điểm kết nối PDIO, mặc dù bản thân mô-đun PDIO có thể được cấu hình với một hoặc hai kết nối mạng tới bộ điều khiển để dự phòng.
Khối đầu cuối có thể cắm được
Tất cả các khối đầu cuối đều có thể cắm được. Điều này cực kỳ thuận tiện cho việc vận hành, bảo trì hoặc thay thế bảng đầu cuối, vì các khối có thể được rút phích cắm mà không cần tháo toàn bộ hệ thống dây điện hiện trường, tiết kiệm đáng kể thời gian và công sức.
Nguyên tắc làm việc và mạch bên trong chi tiết
(A) Nguyên tắc làm việc của phần đầu vào rời rạc
Nhiệm vụ cốt lõi của mạch đầu vào rời rạc là chuyển đổi một cách đáng tin cậy trạng thái đóng/mở cơ học của các tiếp điểm trường thành tín hiệu số được bộ điều khiển nhận biết.
Ứng dụng điện áp làm ướt và đường dẫn hiện tại:
Điện áp làm ướt 24V DC được cung cấp bên ngoài được cung cấp cho bảng đầu cuối thông qua đầu nối Mate-N-Lok 3 chân (JE1). Đối với TDBSH2A (cũng như H4A, H6A), tất cả 24 đầu ra điện áp ướt (các đầu nối số lẻ trên TB2) được kết nối song song bên trong, tất cả đều có nguồn gốc từ chân 1 của JE1 (dương).
Khi một tiếp điểm trường đóng, một đường dẫn hiện tại được hình thành: Chân JE1 1 (+24V) -> Đầu cuối điện áp làm ướt (ví dụ: Ướt 1) -> Tiếp điểm trường đóng -> Đầu cuối đầu vào (ví dụ: Trong 1) -> Bộ cách ly quang bên trong trên Bảng đầu cuối -> Chân JE1 3 (Đường dẫn trở lại).
Phương pháp nối dây này—'một điện áp làm ướt duy nhất dẫn đến trường, nhiều đường tín hiệu quay trở lại'—được cho phép, giảm độ phức tạp của hệ thống dây điện.
Điều hòa và cách ly tín hiệu:
Giới hạn dòng điện: Các điện trở trong vòng đầu vào giới hạn dòng điện ở phạm vi an toàn (2,5mA hoặc 10mA).
Khử nhiễu: Các bộ lọc, bao gồm mạng RC hoặc điốt triệt tiêu điện áp nhất thời gần điểm vào tín hiệu, hấp thụ các xung điện và lọc nhiễu tần số cao.
Cách ly quang học: Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn cho hệ thống. Tín hiệu điện áp được điều hòa sẽ điều khiển Điốt phát sáng (LED). Ánh sáng từ đèn LED chiếu sáng một bóng bán dẫn quang bên trong, khiến nó dẫn điện, từ đó tạo ra tín hiệu sạch ở mặt trong của bảng. Hàng rào cách ly quang học vật lý này ngăn cách hoàn toàn phía trường, nơi có thể có điện áp cao, chênh lệch điện thế nối đất và tiếng ồn, khỏi phía hệ thống điều khiển, bảo vệ thiết bị điều khiển đắt tiền.
Phát hiện ngưỡng: Điện áp ngưỡng đầu vào được đặt ở mức 50% điện áp làm ướt (khoảng 12V đối với điện áp danh định 24V). Điện áp trên mức này được coi là 'BẬT' (1) và bên dưới là 'TẮT' (0).
Điểm khác biệt so với IS200TDBSH8A:
Điều quan trọng cần lưu ý là mẫu IS200TDBSH8A có điện trở giới hạn dòng điện bên trong riêng biệt cho từng đầu ra điện áp làm ướt, yêu cầu dây dẫn điện áp làm ướt riêng cho từng đầu vào. TDBSH2A thiếu các điện trở này; điện áp làm ướt được phân phối trực tiếp song song.
(B) Nguyên tắc làm việc đầu ra rơle và mở rộng bảng tùy chọn
Đầu ra rơle cơ bản của IS200TDBSH2A là 'tiếp điểm khô', nghĩa là cuộn dây rơle được điều khiển bởi mạch bên trong của PDIO, trong khi các tiếp điểm rơle hoàn toàn do người dùng định cấu hình để chuyển đổi nguồn điện tải bên ngoài.
Hoạt động cơ bản:
Mô-đun PDIO, dựa trên logic điều khiển, gửi tín hiệu truyền động qua đầu nối (JA1) đến cuộn dây của rơle cụ thể trên IS200TDBSH2A.
Khi cuộn dây rơle được cấp điện, nó sẽ kéo phần ứng vào, làm cho cực Chung (COM) chuyển từ kết nối với cực Thường Đóng (NC) sang kết nối với cực Thường Mở (NO).
Đường dẫn nguồn và trở về của tải bên ngoài được kết nối nối tiếp giữa COM và NO (hoặc NC), do đó điều khiển tải thông qua chuyển mạch của rơle.
Chức năng và Nguyên tắc của Bảng tùy chọn loại W:
Sức mạnh của IS200TDBSH2A (và H4A, H6A) nằm ở khả năng chấp nhận các bảng tùy chọn loại W khác nhau thông qua đầu nối JW1 và JW2, mở rộng các tiếp điểm khô đơn giản thành đầu ra thông minh với khả năng phân phối và chẩn đoán nguồn.
Bảng tùy chọn IS200WOBH1A:
Chức năng: Bảng này cung cấp khả năng phân phối điện hợp nhất, tập trung cho tất cả 12 rơle.
Nguyên tắc: Nguồn điện bên ngoài được kết nối thông qua một đầu nối đầu vào duy nhất (JF1). Mặt dương của nguồn cung cấp (Chân JF1 1) được phân phối đến từng rơle (cực COM ban đầu trở thành cực POWER) sau khi đi qua cầu chì. Đường dẫn trở lại của nguồn cung cấp (Chân JF1 3) không được hợp nhất. Tương tự, mỗi cầu chì có phản hồi điện áp cách ly để chẩn đoán lỗi. Cấu hình này giúp đơn giản hóa việc nối dây cho các ứng dụng yêu cầu cùng một nguồn điện cho nhiều rơle.
Bảng tùy chọn IS200WROFH1A:
Chức năng: Bảng này đặt một cầu chì nối tiếp với kết nối chung của mỗi rơle.
Nguyên tắc: Trong quá trình sử dụng, nguồn điện tải không còn được kết nối với thiết bị đầu cuối COM cơ bản mà với thiết bị đầu cuối 'hợp nhất chung' do bảng tùy chọn cung cấp. Do đó, mỗi vòng đầu ra được bảo vệ bằng một cầu chì độc lập. Đồng thời, bo mạch cung cấp cảm biến phản hồi điện áp cách ly cho mỗi cầu chì, hoạt động bất kể cực tính. PDIO có thể theo dõi tín hiệu phản hồi này. Nếu nó phát hiện điện áp (có nghĩa là có nguồn ở phía tải) nhưng cầu chì bị đứt (mạch hở), nó sẽ tạo ra cảnh báo chẩn đoán. Một tính năng độc đáo là người dùng có thể tháo cầu chì và đấu dây cho thiết bị đầu cuối thứ tư (hiện hoạt động như VSENSE) qua tải, biến mạch đó thành một màn hình điện áp độc lập một cách hiệu quả để phát hiện sự hiện diện của điện áp ở phía tải, ngay cả khi rơle không tham gia điều khiển.
Bảng tùy chọn IS200WROGH1A:
Chức năng: Bảng này làm cho phần chuyển tiếp của TDBS có chức năng tương đương với bảng đầu cuối IS200TRLYH1B khi được sử dụng ở dạng đơn giản. Nó cung cấp khả năng phân phối điện hợp nhất và cảm nhận điện áp cho 6 rơle đầu tiên (1-6) và nguồn điện chuyên dụng cho rơle thứ 12.
Nguyên tắc: Đặc điểm chính của bảng này là kết hợp cả hai mặt. Nguồn điện bên ngoài (AC hoặc DC) được kết nối với đầu nối JF1 và JF2 trên bo mạch. Cả hai mặt tích cực và tiêu cực của nguồn cung cấp đều được nối nối tiếp cho mỗi đầu ra (ví dụ: FU7 và FU1 tương ứng với rơle 1). Điều này làm cho nó đặc biệt phù hợp với các hệ thống 'nổi' nơi nguồn điện không được nối đất. Cảm biến điện áp trên bo mạch giám sát điện áp trên mỗi cầu chì. Nếu cầu chì bị đứt, cảm biến sẽ phát hiện sự chênh lệch điện áp và đưa tín hiệu lỗi trở lại PDIO. Ngoài ra, Biến thể oxit kim loại (MOV) được lắp đặt trên các tiếp điểm thường mở (NO) để triệt tiêu các xung điện áp do tải cảm ứng tạo ra.
Cân nhắc về lắp đặt và an toàn
Lắp đặt: IS200TDBSH2A lần đầu tiên được lắp ráp bằng chất cách điện bằng nhựa. Sau đó, nó có thể được gắn vào thanh ray DIN tiêu chuẩn hoặc được bắt vít bên trong tủ bằng cách sử dụng cụm kim loại tấm.
Đấu dây: Sử dụng dây AWG #24 - #12 được kết nối trực tiếp với hai bộ khối đầu cuối có thể cắm 48 điểm. Các điểm cuối của tấm chắn phải nằm trên một thanh nối đất riêng biệt.
Cảnh báo quan trọng:
Chứng nhận vị trí nguy hiểm: IS200TDBSH2A không được thiết kế cho các vị trí nguy hiểm. Nếu được yêu cầu cho các vị trí nguy hiểm, phải chọn model IS200TDBSH8A.
Hạn chế sử dụng bảng tùy chọn: Các bảng tùy chọn đầu ra riêng biệt (WROBH1A, WROFH1A, WROGH1A) không được chứng nhận cho các vị trí nguy hiểm và do đó không được sử dụng cùng với bảng đầu cuối TDBS trong khu vực nguy hiểm.
Phiên bản phần mềm: Không thay thế TDBSH2A bằng TDBSH8A mà không cài đặt bộ phần mềm ControlST phiên bản 4.05 trở lên trước.
Chẩn đoán và cấu hình
