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IS200VAICH1C ist eine VME-Analog-Ein-/Ausgabekarte (VAIC) von General Electric als Teil der Mark-VI-Serie für Gasturbinen-Steuerungssysteme. Die VAIC-Karte (Analog-Ein-/Ausgabekarte) akzeptiert 20 analoge Eingänge und steuert 4 analoge Ausgänge. Jede Anschlusskarte verfügt über 10 Eingänge und 2 Ausgänge. Die Anschlusskarte ist über Kabel mit dem VME-Rack verbunden, in dem sich die VAIC-Prozessorkarte befindet. Die VAIC wandelt die Eingänge in digitale Werte um und überträgt diese über die VME-Backplane an die VCMI-Karte und anschließend an den Controller. Für die Ausgänge wandelt die VAIC digitale Werte in analoge Ströme um und speist diese über die Anschlusskarte in den Kundenstromkreis ein. Die VAIC unterstützt sowohl Simplex- als auch Triple-Modular-Redundant-Anwendungen (TMR). In einer TMR-Konfiguration werden die Eingangssignale der Anschlusskarte auf drei VME-Racks R, S und T verteilt, die jeweils eine VAIC enthalten. Die Ausgangssignale werden von einer proprietären Schaltung angesteuert, die den gewünschten Strom mithilfe aller drei VAICs erzeugt. Im Falle eines Hardwarefehlers wird der fehlerhafte VAIC vom Ausgang entfernt, und die beiden verbleibenden Platinen erzeugen weiterhin den korrekten Strom. Bei Verwendung in einer Simplex-Konfiguration liefert die Klemmenplatine Eingangssignale an einen einzelnen VAIC, der alle Ströme für die Ausgänge bereitstellt.
KOMPATIBILITÄT

Es gibt zwei Generationen der VAIC-Platine mit entsprechenden Klemmenbrettern. Das ursprüngliche VAIC umfasst alle Versionen vor und einschließlich VAICH1C. VAICH1B ist in dieser Generation enthalten. Beim Treiben von 20-mA-Ausgängen unterstützen diese Platinen bis zu 500 Lastwiderstände am Ende von 1000 Fuß Kabel Nr. 18. Diese Platinengeneration erfordert für den ordnungsgemäßen Betrieb das Klemmenbrett TBAIH1B oder früher. Sie funktionieren auch einwandfrei mit allen Revisionen von DTAI-Klemmenbrettern. Das neueste VAICH1D und alle nachfolgenden Versionen sind dafür ausgelegt, höhere Lastwiderstände für 20-mA-Ausgangstreibspannung zu unterstützen: bis zu 18 V sind an den Schraubklemmen des Klemmenbretts verfügbar. Dies ermöglicht den Betrieb mit Lasten von 800 mit 1000 Fuß Kabel Nr. 18 mit Spielraum. Diese Platinengeneration erfordert TBAIH1C oder höher oder eine beliebige Revision von STAI.

Abb. 1: VAIC, analoge Eingangsklemmenplatinen und Verkabelung (TMR-System)

INSTALLATION

• Schalten Sie das VME-Prozessor-Rack aus

• Schieben Sie die Platine hinein und drücken Sie die oberen und unteren Hebel mit Ihren Händen hinein, um die Kantenanschlüsse zu befestigen.

• Ziehen Sie die unverlierbaren Schrauben oben und unten an der Frontplatte fest

BETRIEB

Die VAIC-Karte unterstützt 20 analoge Eingänge, steuert 4 analoge Ausgänge und enthält Signalaufbereitung, einen analogen Multiplexer, einen A/D- und einen D/A-Wandler. Der analoge Eingangstyp kann entweder Spannung, 4–20 mA oder Klemmenleiste sein. Zwei der vier analogen Ausgangskreise sind für 4–20 mA ausgelegt, die anderen beiden können für 4–20 mA oder 0–200 mA konfiguriert werden. Ein- und Ausgänge verfügen über eine Entstörschaltung zum Schutz vor Überspannungen und hochfrequentem Rauschen.

Abb. 2: VAIC und analoge Eingangsanschlussplatine, Simplex-System

In einem TMR-System werden analoge Eingänge von JR1, JS1 und JT1 an die drei Steuereinheiten weitergeleitet. Die 24-V-Gleichstromversorgung der Messumformer erfolgt über alle drei VME-Einheiten und wird auf der Klemmenleiste per Dioden-ODER-Schaltung ausgewählt. Jeder analoge Stromausgang wird von den Strömen aller drei VAICs gespeist. Der tatsächliche Ausgangsstrom wird mit einem Serienwiderstand gemessen, der eine Spannung an jeden VAIC zurückführt. Der resultierende Ausgang ist der gewählte Mittelwert (Median) der drei Ströme. Die folgende Abbildung zeigt den VAIC in einer TMR-Anordnung. Die Transmitter/Messumformer können über die 24-V-Gleichstromquelle des Steuerungssystems oder unabhängig voneinander versorgt werden. Diagnosefunktionen überwachen jeden Ausgang, und ein Suizidrelais trennt den entsprechenden Ausgang, wenn ein Fehler nicht durch einen Befehl vom Prozessor behoben werden kann. Hardwarefilter auf der Klemmenleiste unterdrücken hochfrequentes Rauschen. Zusätzliche Softwarefilter auf dem VAIC bieten eine konfigurierbare Tiefpassfilterung.

KOMPRESSOR-STALL-ERKENNUNG

Die VAIC-Firmware umfasst eine Blockiererkennung für Gasturbinenkompressoren, die mit 200 Hz ausgeführt wird. Zwei Blockieralgorithmen können ausgewählt werden. Beide verwenden die ersten vier analogen Eingänge, die mit 200 Hz abgetastet werden. Ein Algorithmus ist für kleine LM-Gasturbinen und verwendet zwei Druckmessumformer (siehe Abbildung, Algorithmus zur Blockiererkennung für kleine (LM) Gasturbinenkompressoren). Der andere Algorithmus ist für Hochleistungs-Gasturbinen und verwendet drei Druckmessumformer (siehe Abbildung, Algorithmus zur Blockiererkennung für Hochleistungs-Gasturbinenkompressoren). Echtzeiteingänge sind der Übersichtlichkeit halber von den konfigurierten Parametern getrennt. Der Parameter CompStalType wählt den erforderlichen Algorithmustyp aus, entweder zwei oder drei Messumformer. PS3 ist der Kompressorauslassdruck. Ein Abfall dieses Drucks (PS3-Abfall) weist auf einen möglichen Kompressorstillstand hin. Der Algorithmus berechnet auch die Änderungsrate des Auslassdrucks, dPS3dt, und vergleicht diese Werte mit den konfigurierten Blockierparametern (KPS3-Konstanten). Die Kompressorabschaltung wird vom VAIC eingeleitet. Dieses sendet das Signal an den Controller, wo es zur Abschaltung verwendet wird. Das Abschaltsignal kann über einen beliebigen Relaisausgang zum Einstellen aller Brennstoffabsperrventile (FSOV) verwendet werden.

Drei LEDs oben auf der VAIC-Frontplatte liefern Statusinformationen. Im Normalzustand blinkt die LED grün, im Fehlerzustand leuchtet sie rot. Die dritte LED zeigt STATUS an und ist normalerweise aus. Liegt auf der Platine ein Diagnosealarm vor, leuchtet sie dauerhaft orange. Zu den Diagnoseprüfungen gehören:

• Jeder analoge Eingang verfügt über eine Hardware-Grenzwertprüfung basierend auf voreingestellten (nicht konfigurierbaren) High- und Low-Pegeln, die nahe den Enden des Betriebsbereichs eingestellt sind. Wird dieser Grenzwert überschritten, wird ein Logiksignal gesetzt und der Eingang wird nicht mehr abgefragt. Gegebenenfalls L3DIAG_VAIC, das sich auf die gesamte Karte bezieht. Details zu den einzelnen Diagnosen sind in der Toolbox verfügbar. Die Diagnosesignale können einzeln zwischengespeichert und anschließend mit dem Signal RESET_DIA zurückgesetzt werden.

• Jeder Eingang verfügt über eine Systemgrenzwertprüfung basierend auf konfigurierbaren Höchst- und Tiefstwerten. Diese Grenzwerte können zur Generierung von Alarmen verwendet und für Aktivierung/Deaktivierung sowie als rastend/nicht rastend konfiguriert werden. RESET_SYS setzt Grenzwertüberschreitungen zurück.

• Weicht in TMR-Systemen ein Signal um mehr als einen vorgegebenen Grenzwert vom gewählten Wert (Medianwert) ab, wird dieses Signal identifiziert und ein Fehler erzeugt. Dies kann ein frühzeitiger Hinweis auf ein Problem in einem Kanal sein.

• Überwachen Sie D/A-Ausgänge, Ausgangsströme, Gesamtstrom, Suizidrelais und 20/200 mA-Skalierungsrelais. Diese werden auf Plausibilität geprüft und können einen Fehler verursachen.

• TBAI verfügt über ein eigenes ID-Gerät, das von VAIC abgefragt wird. Die Karten-ID ist in einem schreibgeschützten Chip kodiert, der die Seriennummer der Anschlussplatine, den Kartentyp, die Revisionsnummer sowie die Position der JR-, JS- und JT-Anschlüsse enthält. Wenn der Chip vom E/A-Prozessor gelesen wird und eine Nichtübereinstimmung auftritt, wird ein Hardware-Kompatibilitätsfehler ausgelöst.