DS200TCQA Analog Input/Output Board (dále jen deska TCQA) je základní modul pro zpracování signálu v řídicím systému plynové turbíny GE Speedtronic Mark V, speciálně navržený pro škálování a úpravu různých analogových signálů. Instalováno do I/O jader řídicího systému
,
a
Tato deska slouží jako kritický rozbočovač pro zpracování analogových signálů, zpracovává různé typy vstupních a výstupních signálů včetně signálů polohy LVDT, výstupů servoventilů, teplotních signálů termočlánků, analogových signálů 4-20 mA, vibračních signálů, výstupů reléových pohonů, pulzních signálů, napěťových vstupů a také signálů generátoru a vedení. Prostřednictvím přesných obvodů pro úpravu signálu a pokročilého zpracování algoritmů zajišťuje deska TCQA tyto kritické signály přesně a spolehlivě číst a využívat řídicí systém, což poskytuje důležité záruky pro bezpečný a stabilní provoz plynových turbín.
Hlavní funkce
1. Možnost zpracování více signálů
Deska TCQA má silné schopnosti pro zpracování různých analogových signálů, včetně, ale bez omezení na:
Vstupní signály snímače polohy LVDT/LVDR
Výstupní signály pohonu servoventilu
Signály měření teploty termočlánkem
Standardní průmyslové signálové vstupy a výstupy 4-20 mA
Signály snímače vibrací
Výstupní signály reléového pohonu
Signály počítání impulzů
Napěťové vstupní signály
Signály monitorování generátoru a vedení
2. Úprava a škálování signálu
Základní funkcí této desky je přesné škálování a úprava nezpracovaných analogových signálů, včetně:
Zesílení nebo útlum signálu na vhodné napěťové rozsahy
Filtrování šumu a potlačení rušení
Linearizace a kompenzační zpracování
Izolace a ochrana signálu
3. Komunikace a výměna dat
Deska TCQA si vyměňuje data s ostatními komponentami systému prostřednictvím různých rozhraní:
Komunikace datové sběrnice s deskou STCA přes konektor 3PL
Výměna signálů generátoru a vedení s deskou TCQC přes konektor JE
Získávání nezpracovaných signálů prostřednictvím různých vyhrazených rozhraní se svorkovnicemi
4. Funkce systémové integrace
Jako důležitá součást řídicího systému Mark V poskytuje deska TCQA:
Kompatibilita se třemi řídicími jádry (
,
,
)
Přizpůsobení rozhraní podporující různé typy svorkovnic
Konfigurovatelné nastavení hardwarových propojek
Softwarově programovatelné parametry zpracování signálu
Podrobné principy práce
1. Tok zpracování signálu
Princip činnosti desky TCQA je založen na technologii přesného zpracování analogového signálu. Když jsou surové signály generované senzory přenášeny na desku TCQA přes různé svorkovnice, vstupují nejprve do fáze úpravy signálu. V této fázi signály procházejí impedančním přizpůsobením, filtrováním a zesílením, aby se odstranilo rušení šumem a upravily se na vhodné rozsahy úrovní. Zpracované signály pak vstupují do fáze analogově-digitální konverze, kde jsou analogové signály převedeny na digitální signály pro digitální systémové zpracování. Nakonec jsou zpracované digitální signály přenášeny do dalších komponent řídicího systému prostřednictvím datové sběrnice.
2. Zpracování vstupního signálu 4-20 mA
Pro vstupní signály 4-20 mA používá deska TCQA přesné rezistory jako zátěžové rezistory pro převod proudových signálů na napěťové signály pro měření. Proud převodníku vytváří pokles napětí na zátěžovém rezistoru, který je čten deskou TCQA a zapsán do I/O motoru přes konektor 3PL. Hardwarové propojky na svorkovnici TBQC se používají k výběru aktuálního rozsahu vstupních signálů, což zajišťuje přesné měření signálů v různých rozsazích.
3. Generování výstupního signálu 4-20 mA
Na výstupní straně generuje deska TCQA výstupní signály 4-20 mA přes obvody přesného zdroje proudu, pohání řídicí zařízení připojená ke svorkovnici TBQC přes konektor JB. Tyto výstupní signály se obvykle používají k pohonu různých akčních členů a řídicích zařízení, jako jsou regulační ventily a frekvenční měniče.
4. Zpracování termočlánkového signálu
Zpracování termočlánkového signálu je jednou z důležitých funkcí desky TCQA. Termočlánky jsou připojeny ke svorkovnici TBQA, přičemž obvody na svorkovnici TBQA poskytují reference studeného konce termočlánku, které používá deska TCQA k výpočtu kompenzace studeného konce. Deska využívá termočlánkové vstupy a kompenzační hodnoty pro výpočet skutečné teploty čtené termočlánkem, nakonec čtené I/O motorem přes 3PL konektor. Uživatelé si mohou vybrat typy termočlánků a charakteristické křivky prostřednictvím I/O konfiguračních konstant, což zajišťuje přesné měření různých modelů termočlánků.
5. Zpracování signálu polohy LVDT/R
Lineární variabilní diferenciální transformátory (LVDT) nebo lineární variabilní diferenciální reaktory (LVDR) se používají k detekci polohy akčního členu. Signály polohy jsou čteny ze svorkovnice TBQC prostřednictvím konektoru JF, přičemž signály se měřítkem a upraveny jsou používány programem Control Sequence Program (CSP). Budicí signály pro LVDT/R se zapisují na svorkovnici QTBA přes desku TCQC. Tyto snímače se obvykle používají k regulaci výstupů servoventilů, což zajišťuje přesné řízení polohy pohonu.
6. Zpracování vibračního signálu
Signály snímače vibrací jsou zakončeny na svorkovnici TBQB v jádrech
a
a čteny deskami jader TCQA
a
respektive. Tyto signály jsou škálovány a upraveny předtím, než jsou zapsány do řídicího motoru pro použití CSP pro funkce monitorování a ochrany. Uživatelé si mohou vybrat hodnoty měřítka v konfigurátoru I/O na rozhraní operátora, aby se přizpůsobili různým požadavkům na měření vibrací.
7. Zpracování signálu pulzní frekvence
Deska TCQA obsahuje obvody pro škálování a úpravu vstupních signálů pulzní frekvence, které jsou čteny z desky TCQC přes konektor JE. Tyto signály pocházejí ze vstupů TTL (Transistor-Transistor Logic) a magnetických snímačů, přiváděných přes svorkovnice QTBA a/nebo PTBA. Jádro
přijímá vysokotlaké vstupy rychlosti hřídele, zatímco vstupní obvody pulzní frekvence na jádrech
a
lze použít pro jiné zpracování signálu.
Konfigurace hardwaru a nastavení propojek
Deska TCQA poskytuje flexibilní možnosti konfigurace hardwaru, které lze přizpůsobit různým potřebám aplikací prostřednictvím nastavení propojek:
Propojky J1 a J2: Používají se k výběru provozního režimu výstupních obvodů mA, konfigurovaných podle různých požadavků na výstup.
Propojky J5 a J6: Používají se ke konfiguraci proudového rozsahu mA výstupů, volitelně mezi 20 mA maximálně nebo 200 mA maximálně pro přizpůsobení různým požadavkům na zatížení.
J7 Jumper: Používá se pro port RS232, hlavně pro testování desek a diagnostické funkce.
J8 Jumper: Používá se k aktivaci oscilátoru poskytujícího hodinové signály ve specifických aplikačních scénářích.
Uživatelé mohou tato nastavení propojek zobrazit a konfigurovat prostřednictvím obrazovky hardwarových propojek na rozhraní operátora, což zajišťuje, že deska může splňovat specifické požadavky aplikace. Podrobné informace o nastavení hardwarových propojek jsou uvedeny v příloze A pro technickou referenci.
Konfigurace softwaru a nastavení parametrů
Kromě konfigurace hardwaru podporuje deska TCQA bohaté možnosti konfigurace softwaru:
Konfigurace termočlánku: Uživatelé si mohou vybrat typy termočlánků a charakteristické křivky pro zajištění přesného měření teploty.
Nastavení pulzní frekvence: Konfigurovatelné rozsahy pulzního signálu a parametry zpracování pro přizpůsobení pulzním signálům různých frekvenčních rozsahů.
Konfigurace vibračního signálu: Nastavení faktorů měřítka vibračního signálu a parametrů filtrování pro optimalizaci výkonu monitorování vibrací.
Signály polohy LVDT: Konfigurace parametrů linearizace signálu polohy a nastavení rozsahu pro zajištění přesného měření polohy.
Zpracování signálu 4-20 mA: Nastavení rozsahů vstupního a výstupního signálu, časů filtrování, prahových hodnot alarmů a dalších parametrů.
Tyto konfigurační parametry lze nastavit a upravit pomocí I/O konfigurátoru na rozhraní operátora, což uživatelům poskytuje velkou flexibilitu a pohodlí.
Aplikační pole a systémová integrace
Analogová vstupní/výstupní deska DS200TCQA se používá hlavně v řídicím systému plynové turbíny GE Speedtronic Mark V a hraje důležitou roli v následujících oblastech:
Řídicí systémy elektrárny: Používají se pro monitorování a řízení plynových turbín, zajišťující stabilitu a spolehlivost procesu výroby energie.
Průmyslové pohonné systémy: Poskytování přesných funkcí zpracování signálu ve velkých průmyslových pohonných zařízeních.
Systémy řízení procesů: Hrají klíčovou roli v průmyslových procesech vyžadujících přesné zpracování analogových signálů.
Systémy ochrany zařízení: Poskytování ochrany kritických zařízení prostřednictvím funkcí monitorování vibrací a teploty.
Deska TCQA je těsně integrována s ostatními součástmi řídicího systému Mark V, včetně desek STCA, desek TCQC, různých svorkovnic a operátorských rozhraní, což dohromady tvoří kompletní a spolehlivé řešení řídicího systému.
