Řídicí deska digitálního signálového procesoru GE IS200DSPXH1BDB je primárním ovladačem pro můstek a regulátor motoru a funkce hradlování pro měniče Innovation Series™ a také řídí funkce řízení pole generátoru pro řízení buzení EX2100™. Řídicí deska digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB poskytuje funkce logiky, zpracování a rozhraní, integruje vysoce výkonný digitální signálový procesor, standardní paměťové komponenty a aplikačně specifický integrovaný obvod, který provádí vlastní logické funkce. Deska je navržena pro náročné průmyslové řídicí aplikace, kde je zásadní deterministická odezva v reálném čase, komplexní zpracování I/O a spolehlivá komunikace.
Řídicí deska digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB je identifikována konvencí číslování dílů GE používanou v celé produktové řadě průmyslových řídicích systémů. Předpona 'IS200' označuje desku jako produkt GE Industrial Control Systems, přičemž '200' konkrétně označuje, že deska je základní sestava. Zkratka 'DSPX' označuje funkční označení desky jako řídicí deska digitálního signálového procesoru. Označení 'H1' identifikuje skupinu hardwaru a konformní povlak, zatímco přípona 'BDB' označuje kombinaci kresby a funkční revize. Všechny číslice jsou důležité při objednávání nebo výměně jakékoli desky, protože desky různých úrovní revizí nemusí obsahovat identický hardware a společnost GE zajišťuje zpětnou kompatibilitu náhradních desek, přičemž upozorňuje, že různé úrovně revizí nemusí obsahovat identické součásti. Existuje několik variant desky DSPX a při objednávání nebo výměně desky je nutné uvést konkrétní číslo dílu, aby byla zajištěna správná konfigurace a kompatibilita.
Řídicí deska digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB obsahuje vysoce výkonný digitální signálový procesor pracující na 60 MHz, podporovaný pamětí FLASH pro spouštění obrázků a provádění kódu, RAM pro ukládání dat a provádění kódu, NVRAM pro trvalé ukládání dat a přídavnou paměť pro identifikaci revize desky. Deska také obsahuje ASIC, který implementuje většinu specializovaných a podpůrných funkcí, včetně sériových rozhraní, synchronizace zátěžových pulzů, hlídacího časovače, čítačů VCO, rozhraní tachometru, diskrétních vstupů, PWM výstupů a logiky volby čipu základní desky. Deska se připojuje k základní desce pomocí 4řadého 128pinového konektoru DIN (P1) a v aplikaci EX2100 je připojena k další desce, EISB, přičemž obě desky lze v případě potřeby odpojit.
Tento úvod k produktu poskytuje podrobné technické informace, funkční popisy, přiřazení konektorů, konfigurační pokyny a komplexní specifikace pro řídicí desku digitálního signálového procesoru GE IS200DSPXH1BDB, která slouží jako základní reference pro techniky pohonů, techniky údržby a systémové integrátory pracující s průmyslovým řídicím zařízením GE.
Funkční architektura a zpracování signálů
Řídicí deska digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB je postavena na robustní architektuře zaměřené na digitální signálový procesor s plovoucí desetinnou čárkou a vlastní ASIC, které společně poskytují deterministické řízení v reálném čase, komplexní zpracování I/O a flexibilní komunikaci. Deska vykonává několik odlišných funkcí, které zajišťují spolehlivé a přesné řízení napájecího můstku měniče nebo budiče a přesné získávání zpětnovazebních signálů.
Digitální signálový procesor na řídicí desce digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB běží na 60 MHz a poskytuje čtyři externí přerušení během normálního provozu. Přerušení přetečení zásobníku (INT0) je generováno při přetečení zásobníku na popředí nebo zásobníku na pozadí; pokud oba zásobníky přetečou současně, je vygenerován tvrdý reset a konfigurační registr umožňuje resetování přetečení zásobníku deaktivovat. Impulsní přerušení zátěže vnitřní smyčky (INT1) synchronizuje řídicí software s cyklem přepínání napájecího můstku. Dva konfigurovatelné vstupy (INT2 a INT3) poskytují dodatečnou flexibilitu pro události specifické pro aplikaci a požadavky na synchronizaci.
Paměťový subsystém řídicí desky digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB obsahuje paměť FLASH pro spouštěcí obrazy DSP, provádění kódu, konfigurovatelné ukládání položek a záznamy historie systému; RAM pro ukládání dat a provádění kódu; NVRAM pro trvalé ukládání dat; a přídavná paměť pro identifikaci revize desky. Bootloader uložený ve FLASH řídí sekvenci zapínání a neměl by být znovu načten v terénu. Aplikační kód definuje specifické řídicí funkce pro produkt měniče nebo budiče a nahrává se přes port nástroje na budiči. Konfigurační parametry se načítají pomocí toolboxu, přičemž parametry budiče se načítají přes Unit Data Highway a parametry měniče se načítají přes sériový port, ISBus nebo Ethernet do ACL, kde je to vhodné.
Vlastní ASIC na řídicí desce digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB poskytuje čtyři sériová rozhraní k P1: dvě rozhraní ISBus™ po pěti Mb/s používaná buď jako hlavní nebo podřízené, jedno asynchronní rozhraní TTL pro konfigurační nástroj na bázi PC včetně datových signálů RX, TX a TXEN/RTS a jednu asynchronní desku dat TTL, rozhraní RTX.X a RTS. K dispozici je také registr identifikace revize ASIC čitelný procesorem číslicových signálů, který umožňuje firmwaru ověřit revizi ASIC a podle toho se nakonfigurovat.
Synchronizační pulzní signály zátěže provádějí kritické funkce v řídicí desce digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB. Pulzní signál zatížení vnitřní smyčky zachycuje hodnoty I/O, jako jsou napětí můstku, motoru nebo generátoru a proudové VCO, čítače tachometrů a diskrétní vstupy. Může také synchronizovat kanály ISBus, software a výstupy hradlování do můstků. Při dílčím násobku nebo násobku zátěžového impulsu vnitřní smyčky se signál zátěžového impulsu aplikační smyčky používá k zachycení hodnot dalších aplikačních VCO a volitelně tachů. Pro usnadnění firmwarové synchronizace signálů zátěžových impulsů se 6bitový registr zvyšuje při každém zátěžovém impulsu vnitřní smyčky a resetuje se při každém zátěžovém impulsu aplikační smyčky.
Časovač hlídacího obvodu je povolen a periodicky přepínán DSP s konfigurovatelným přepínacím intervalem; časový limit hlídacího časovače generuje tvrdý reset, který zajistí, že zablokovaný procesor nemůže opustit disk v nebezpečném stavu. K dispozici je také 24bitový volně běžící časovač, který se používá jako reference pro určité funkce. Detekce přetečení zásobníku je poskytována jak pro zásobník na popředí z interní paměti, tak pro zásobník na pozadí z externí paměti SRAM, přičemž v případě přetečení jednoho zásobníku se vygeneruje přerušení INT0.
Řídicí deska digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB obsahuje pět diferenciálních aplikačních vstupů pro páry HIFI, které podporují více možností konfigurace. Tyto vstupy mohou být použity jako dvě kvadraturní inkrementální tach rozhraní, jedno s funkcí markerů. Signály řídí dva 16bitové čítače nahoru/dolů, které udržují svůj současný stav, když jsou vstupy na stejné úrovni, a mění stav, když jsou vstupy rozdílově opačné. PětiMHz časovač se resetuje pokaždé, když se počítadlo zvýší nebo sníží, a stavový registr zaznamenává směr posledního čítání. S každým z těchto čítačů, časovačů a registrů je spojen záchytný registr, který lze nakonfigurovat tak, aby zachycoval hodnoty při výskytu buď zatěžovacího impulzu vnitřní smyčky nebo zatěžovacího impulzu aplikační smyčky. Puls značky se používá k zablokování nebo resetování počítadla nahoru/dolů.
Pět diferenciálních HIFI vstupů lze alternativně použít jako čítače VCO aplikační vrstvy nebo jednokanálová tach rozhraní. Pět 16bitových čítačů se zvyšuje na diferenciálně dekódovaných a filtrovaných vstupech a tyto hodnoty čítačů jsou zachycovány do registrů, které DSP může číst pulzem zatížení aplikační smyčky. Pět diferenciálních HIFI vstupů lze také použít jako až deset diskrétních vstupů, přičemž každý vstup je filtrován pro tři systémové hodinové cykly a přímo čitelný DSP ve vyrovnávací paměti.
Šest vstupů ze základní desky je digitálně filtrováno a vstupují do čítačů VCO na řídicí desce digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB. Jedná se o 16bitové čítače se záchytnými registry blokovanými zátěžovým impulsem vnitřní smyčky a čitelnými DSP. Vstupy pocházejí z technologicky specifických I/O karet, jako jsou BIC (rozhraní můstku) nebo karty s rozhraním budiče, což umožňuje DSPX získat přemosťovací zpětnou vazbu VCO z obvodů snímání proudu a napětí. Šest 0–2 MHz můstkových VCO vstupů je k dispozici pro proudovou a napěťovou zpětnou vazbu.
Výstupní schopnosti
Řídicí deska digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB poskytuje dva PWM výstupy pracující na pevné frekvenci 24 kHz s 10bitovým rozlišením, každý zabírá jeden 20bitový registr. Tyto výstupy lze použít k řízení přístrojových měřičů nebo jiných výstupů, které poskytují flexibilní analogovou indikaci bez dalšího hardwaru. Různé rozšiřující I/O desky (SYNC OUT) slouží k synchronizaci funkcí na vrstvě desky BIC a výstup SYNC_LAN je k dispozici pro synchronizaci LAN. Výstup BIC_ disable sděluje BIC, aby vypnul napájení během zapnutí, přičemž vysoká úroveň deaktivuje můstek. Tři výstupy zátěžových impulsů, tři signály rozhraní klávesnice a tři signály rozhraní nástroje rozšiřují možnosti připojení desky.
Základní rozhraní a definice I/O
Řídicí deska digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB obsahuje tři I/O konektory: konektor základní desky P1, port emulátoru P5 DSP a port inženýrského monitoru P6. Vstup napájení 5 V (P5, −2 %/+5 %) je rovněž poskytován přes P1. Konektor P1 poskytuje adresní prostor procesní sběrnice mapovaný v paměti se čtyřmi signály pro výběr čipu pro podporu rozhraní pro můstek a zákaznický vstup/výstup a obsahuje také jednotlivé ovládací prvky pro standardní sériové rozhraní UART k desce programátoru a konfigurační nástroj plus dvě další proprietární sériová rozhraní ISBus pro aplikační řídicí vrstvu nebo funkce místního rozšíření.
Konektor základní desky P1 na řídicí desce digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB je uspořádán do čtyř řad (A, B, C a D) po 32 pinech. Sada signálů obsahuje 32bitovou datovou sběrnici, 14bitovou adresní sběrnici DSP, dva výstupní signály řízení sběrnice (ORD a OWR), čtyři výstupy pro výběr čipu základní desky (BIC_, LAN, IO, SPR), jeden vstup pro handshake připravený/obsazeno do logiky čekacího stavu DSPX, čtyři výstupy hodinového signálu (2–30 MHz, vstup CPU_CLK 2 MHz a 2 identifikační vstup na desce 2 MHz 2 MHz (sériové ID LAN), jeden vstup pro tvrdý reset, šest můstkových VCO vstupů 0–2 MHz, čtyři signály sériových kanálů ISBus (TX a RX pro dva kanály), tři výstupy zátěžových impulsů, tři signály rozhraní klávesnice, tři signály rozhraní nástroje, jeden výstup BIC_ disable, deset aplikačních vstupů HIFI, dva metrové výstupy PWM, jeden výstup SYNC_LAN, osm napájecích kolíků P5, 15 pinů napájení, 16 pinů DCOM, rezervované napájení NA1COM a pět nepoužitých kolíků.
Port emulátoru P5, umístěný na předním panelu desky, poskytuje rozhraní k portu emulátoru TI a rozhraní skenování podobné JTAG, což umožňuje emulaci i programování FLASH. Konektor P5 poskytuje návraty DCOM, rozhraní bodu emulátoru EMU1 a EMU3, napájení P5 a výstup hodin 30 MHz DSP na kolíku 12. Port inženýrského monitoru P6, který se také nachází na předním panelu desky, se připojuje k synchronnímu sériovému portu DSP na úrovních TTL a umožňuje připojení k terminálu pouze pro technické použití GE. Konektor P6 poskytuje napájení P5, výstup přenosu dat (DX0), synchronizační impuls pro vysílání (FSX0), vysílací hodiny (CLKX0), bootování ze sériového portu (SERBOOT), externí příznakový pin (C31_XF0), přijímací hodiny (CLKR0), synchronizační impulsy pro příjem (FSR0) a příjem dat (DR0). Porty testovacích bodů P6 a P7 umístěné na povrchu desky jsou pouze pro testovací a vývojové použití.
Kontrolky a diagnostika
Řídicí deska digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB obsahuje na předním panelu dvě LED, které poskytují základní informace o provozním stavu. Červená LED FAULT (DS1) je řízena DSP; když svítí nebo bliká, znamená to, že došlo k poruše nebo že je deska resetována. LED zůstane zhasnutá, pokud nejsou přítomny žádné poruchy. Zelená STATUS LED (DS2) je stavový monitor řízený DSP; bliká, když je systém v chodu, trvale svítí, když je systém zastaven, ale je funkční, a nesvítí, když došlo k poruše nebo během resetování. Tyto dva indikátory společně umožňují operátorům a personálu údržby vyhodnotit stav systému na první pohled bez potřeby externího testovacího zařízení.
Vestavěný firmware a konfigurace
Vestavěný firmware pro řídicí desku digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB je uložen v paměti FLASH a je uspořádán do tří hlavních typů. Bootloader řídí sekvenci zapínání a neměl by být znovu zaváděn v terénu. Aplikační kód definuje specifické řídicí funkce pro produkt měniče nebo budiče a nahrává se přes port nástroje na budiči. Konfigurační parametry se načítají pomocí toolboxu, přičemž parametry budiče se načítají přes Unit Data Highway a parametry měniče se načítají přes sériový port, ISBus nebo Ethernet do ACL, kde je to vhodné. Po výměně DSPX je nutné jej znovu nakonfigurovat a GE Control Systems Toolbox poskytuje požadované postupy.
Řídicí deska digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB nemá žádné pojistky, nastavitelná hardwarová zařízení ani uživatelské testovací body. Deska se montuje do racku a připojuje se k propojovací desce pomocí 4řadého 128pinového konektoru DIN (P1). V aplikaci EX2100 je DSPX připojen k desce EISB a tyto dvě desky lze v případě potřeby odpojit. Vzhledem k tomu, že desky jsou naklíčovány pro konkrétní sloty v racku, vložení DSPX do nesprávného slotu může poškodit elektroniku a deska musí být usazena rovně s rovnoměrně utaženými upevňovacími šrouby, aby bylo zajištěno správné zapojení zadní desky.
Postupy instalace a výměny
Správná instalace a výměna řídicí desky digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB vyžaduje pečlivou pozornost věnovanou bezpečnostním postupům. Desky s plošnými spoji mohou obsahovat součásti citlivé na statickou elektřinu, takže všechny desky musí být ošetřeny manipulačními technikami citlivými na statickou elektřinu, musí být uloženy v antistatických sáčcích nebo krabicích a musí se s nimi manipulovat pomocí zemnícího pásku na normálně uzemněné pracovní stanici.
U měničů řady Innovation musí být napájení vypnuto a ověřeno, než se dotknete desky nebo jakýchkoli připojených obvodů, a připojení desky nesmí být nikdy odstraněno, zasunuto nebo upraveno, když je napájení zapnuto. Chcete-li vyjmout desku ze stojanu, musí být měnič odpojen od napájení, otevřena dvířka skříně a obvody musí být otestovány na absenci napájení. Šrouby v horní a spodní části desky poblíž vyhazovacích jazýčků se uvolní (šrouby jsou zajištěny a neměly by se odstraňovat), deska se uvolní zvednutím každého vyhazovacího jazýčku a deska se oběma rukama jemně vytáhne ze stojanu autobusu.
Pro výměnu offline ovládání buzení musí být budič odpojen podle postupů v GEH-6631 nebo GEH-6674 a všech postupů místního zablokování/odznačení. Než budete pokračovat, indikátory napájení na zdrojích EPDM a EPSM musí zhasnout a LED diody DSPX musí zhasnout. Šest optických kabelů je odpojeno od předního panelu EISB, DSPX a připojený EISB jsou společně odstraněny uvolněním upevňovacích šroubů, zvednutím vyhazovacích jazýčků a vytažením obou desek ze stojanu a EISB je poté odstraněn ze spodní části DSPX a připojen k náhradnímu DSPX. Náhradní desky jsou zasunuty do správného slotu, usazeny stisknutím horní a spodní části čelních desek a zajištěny střídavým utahováním šroubů, aby bylo zajištěno správné usazení modulu. Všechny komunikační kabely jsou znovu připojeny a DSPX je nutné po výměně znovu nakonfigurovat pomocí GE Control Systems Toolbox.
Pro online výměnu v redundantním řídicím systému je možné vyměnit vadný DSPX za chodu budiče, i když ponechání vadného DSPX na místě a spuštění na zbývajícím ovladači s sebou nese riziko, že selhání druhé desky v jiném ovladači vypne budič. Selhání DSPX je potvrzeno indikátory na přední straně desky a část řídicí sestavy obsahující DSPX, která má být vyměněna, je odpojena od napájení podle postupu pro konkrétní typ EX2100. Je potvrzeno, že ovládání bylo přeneseno na druhý master a všechny indikátory napájení na deskách v dotčené rackové sekci jsou potvrzeny, že jsou vypnuté, než se dotknete DSPX nebo jakýchkoli připojených obvodů. Optické kabely se odpojí, DSPX a připojený EISB se odstraní, EISB se přenese do náhradního DSPX a náhradní desky se nainstalují a usadí jako v offline postupu. Poté se přivede napájení do příslušné části řídicího stojanu, zkontrolují se LED indikátory napájení na EPDM a EPSM, zkontrolují se zelené LED napájení na sousedních řídicích deskách a znovu se připojí všechny komunikační kabely. Vyměněný DSPX lze otestovat přenesením řízení z aktivního masteru na neaktivní master a pozorováním správného provozu a desku je nutné překonfigurovat pomocí GE Control Systems Toolbox.
Vhodnost aplikací a systémová integrace
Řídicí deska digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB je nedílnou součástí měničů GE Innovation Series™ a systémů řízení buzení EX2100™ a poskytuje primární ovládání, získávání signálu a komunikační funkce, které jsou nezbytné pro provoz měniče nebo budiče. V měničích řady Innovation deska slouží jako primární ovladač pro funkce můstku a regulátoru motoru a hradla, provádějící řídicí algoritmy, které regulují otáčky motoru, točivý moment a proud, přičemž synchronizují výstupy hradla s napájecím mostem. V EX2100 Excitation Control řídí deska funkce řízení pole generátoru, reguluje proud a napětí pole pro udržení napětí na svorkách generátoru a výstupního jalového výkonu.
Komplexní I/O schopnosti desky podporují širokou škálu zpětnovazebních a řídicích signálů. Šest můstkových VCO vstupů získává proudovou a napěťovou zpětnou vazbu z napájecího můstku, pět diferenciálních HIFI vstupů podporuje funkce tachometru, VCO a diskrétních vstupů a dva PWM výstupy poskytují měřiče přístrojů nebo jiné analogové výstupy. Čtyři sériová rozhraní, včetně dvou kanálů ISBus, podporují komunikaci s aplikační řídicí vrstvou, konfiguračními nástroji a deskami programátoru, zatímco sběrnice základní desky pro výběr a adresu/datové sběrnice podporují paměťově mapovaná rozhraní pro most a zákaznické I/O.
Řídicí deska digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB je navržena pro snadnou integraci do systému měniče nebo budiče. Jeho standardní konektor na základní desce, emulátor na předním panelu a porty monitoru a komplexní diagnostické indikátory zjednodušují instalaci a údržbu. Konformní povlak desky poskytuje ochranu proti vlhkosti, prachu a chemickým kontaminantům, což zvyšuje spolehlivost v náročných průmyslových prostředích. Watchdog timer, detekce přetečení zásobníku a identifikace revize ASIC poskytují vrstvenou ochranu proti softwarovým a hardwarovým poruchám, což přispívá k vysoké dostupnosti systému.
Údržba a životní cyklus
Řídicí deska digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB je navržena pro dlouhou životnost s minimální údržbou. Deska neobsahuje žádné pojistky, nastavitelná hardwarová zařízení ani uživatelské testovací body a její polovodičová konstrukce zajišťuje vysokou spolehlivost v nepřetržitém průmyslovém provozu. Rutinní údržba se skládá z pravidelné vizuální kontroly desky, konektorů a montážního hardwaru, ověření indikací LED na předním panelu a potvrzení, že jisticí šrouby jsou řádně utaženy a deska je správně usazena ve svém racku.
Pokud deska selže, výměna vyžaduje pečlivou pozornost bezpečnostních postupů popsaných v části instalace a výměna. Po vypnutí veškerého napájení a ověření, že na desce není žádné napájení, se kabely z optických vláken odpojí od předního panelu EISB, DSPX a připojený EISB se společně odstraní, EISB se přenese do náhradního DSPX a nainstalují se a usadí náhradní desky. Poté je připojeno napájení, kontrolky LED jsou zkontrolovány, všechny komunikační kabely jsou znovu připojeny a deska je překonfigurována pomocí GE Control Systems Toolbox.
GE Industrial Control Systems zajišťuje kompatibilitu svých náhradních desek, i když desky různých úrovní revize nemusí obsahovat identický hardware. Při objednávání náhradní řídicí desky digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB uveďte úplné číslo dílu a popis, sériové číslo měniče nebo budiče a číslo seznamu materiálů (ML). Továrna může nahradit novější verze na základě dostupnosti a vylepšení designu, ale je zaručena zpětná kompatibilita náhradních desek.
Závěr
Řídicí deska digitálního signálového procesoru GE IS200DSPXH1BDB je spolehlivý, robustní a vysoce integrovaný primární ovladač pro pohony GE Innovation Series™ a systémy řízení buzení EX2100™. Jeho vysoce výkonný 60 MHz DSP s plovoucí desetinnou čárkou, komplexní paměťový subsystém a vlastní ASIC poskytují výpočetní výkon, flexibilitu I/O a komunikační schopnosti potřebné pro přesné řízení silového můstku a pole generátoru v reálném čase. Synchronizace zátěžových impulsů desky, časovač watchdog, detekce přetečení zásobníku a identifikace revize ASIC poskytují vrstvenou ochranu a deterministický provoz, zatímco její konformní povlak zajišťuje spolehlivost v náročných průmyslových prostředích.
Se svým standardním konektorem na zadní desce, emulátorem na předním panelu a porty monitoru, jasně označenými diagnostickými LED diodami a komplexní dokumentací je řídicí deska digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB nezbytnou součástí bezpočtu průmyslových instalací měničů a budičů po celém světě. Řídicí deska digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB, podporovaná kvalitní výrobou GE, globální sítí podpory a závazkem zpětné kompatibility, nadále poskytuje výkon, odolnost a snadné použití, které průmysloví uživatelé od GE očekávají. Ať už se použije v nové instalaci nebo jako náhrada za stávající desku, řídicí deska digitálního signálového procesoru IS200DSPXH1BDB poskytuje funkce ovládání, zpracování a rozhraní potřebné pro spolehlivý a efektivní provoz průmyslových měničů a budičů.
