IS220PSVOH1B je vysoce výkonný I/O modul pro řízení serv, který patří do řady PSVO (Servo Control I/O Pack) v rámci řídicího systému GE (General Electric) Mark VIe. Tento modul je speciálně navržen tak, aby poskytoval přesné elektrické rozhraní a řídicí funkce pro servoventily v plynových turbínách, kompresorech a dalších průmyslových rotačních strojích. IS220PSVOH1B komunikuje se svorkovnicí serva TSVC prostřednictvím jedné nebo dvou I/O ethernetových sítí a spolupracuje s přilehlou sestavou servomotoru WSVO pro dosažení uzavřené smyčky řízení dvou nezávislých smyček polohy ventilu serva.
IS220PSVOH1B využívá modulární design, který zahrnuje společnou desku procesoru s distribuovanými I/O a desku I/O s vyhrazenou funkcí serva. Modul podporuje pět volitelných výstupních proudů servoventilů v rozsahu od 10 mA do 120 mA, které pojme servoventily různých specifikací. Modul také poskytuje budicí signály LVDT (Linear Variable Differential Transformer) a může přijímat až osm zpětnovazebních signálů LVDT a dva vstupy pulzní frekvence z průtokoměrů paliva.
IS220PSVOH1B lze použít v simplexních systémech a systémech TMR (Triple Modular Redundant), které splňují požadavky na vysokou spolehlivost a vysokou dostupnost aplikací průmyslového řízení. Modul se připojuje přímo ke svorkovnici TSVCH1A pomocí konektoru DC-62 a přistupuje k síti IONet přes rozhraní RJ-45 Ethernet pro výměnu dat s kontrolérem v reálném čase.
II. Struktura hardwaru a rozhraní
2.1 Fyzické rozměry a montáž
IS220PSVOH1B je navržen s kompaktní technologií povrchové montáže. Jeho fyzické rozměry jsou následující:
Parametr |
Hodnota |
Výška |
8,26 cm (3,25 palce) |
Šířka |
4,19 cm (1,65 palce) |
Hloubka |
12,1 cm (4,78 palce) |
Způsob montáže |
Přímé zasunutí do konektoru svorkovnice TSVCH1A, mechanicky zajištěné pomocí závitových vložek vedle ethernetových portů a montážního držáku |
2.2 Hlavní konektory
IS220PSVOH1B je vybaven následujícími konektory:
Konektor DC‑62 : Nachází se na spodní straně modulu, zapadá přímo do odpovídajícího konektoru na svorkovnici TSVC a přenáší všechny I/O signály včetně signálů LVDT, příkazů proudu serva a výstupů buzení.
ENET1 (RJ‑45) : Primární systémové rozhraní Ethernet pro připojení k síti IONet.
ENET2 (RJ‑45) : Redundantní/sekundární systémové rozhraní Ethernet podporující konfigurace duální sítě pro lepší spolehlivost komunikace.
Infračervený port : Nachází se na předním panelu, ale v tomto produktu se nepoužívá.
2.3 Stavové LED diody
Více LED indikátorů na předním panelu poskytuje vizuální diagnostiku, včetně stavu napájení, stavu ethernetového připojení a stavu modulu.
III. Popis funkce
3.1 Funkce servořízení
IS220PSVOH1B spolupracuje se sestavou servo ovladače WSVO. WSVO obsahuje napájecí zdroj, který převádí napěťový vstup P28 na ±15 V pro obvody regulátoru proudu serva, dva regulátory proudu serva pracující z proudových referencí poskytovaných I/O packem, výběr z pěti konfigurovatelných zesílení a sebevražedná relé serva a obvody budicího výstupního budiče.
Uvnitř modulu BSVO servodeska multiplexuje 24 analogových kanálů do 16bitového A/D převodníku (vzorkovací frekvence 100 kHz, rozsah ±10 V DC). Tento A/D zpracovává signály regulátoru proudu serva, vstupy LVDT a monitorování napájení. Proudové reference pro analogové regulátory proudu na WSVO jsou generovány na BSVO pomocí 14bitového D/A převodníku. Buzení LVDT používá digitálně-analogový převodník, který vydává 3,2 kHz sinusový průběh, který je filtrován a předán do WSVO.
3.2 Rozhraní LVDT
Modul podporuje až osm LVDT zpětnovazebních vstupů pro přesné měření polohy ventilů nebo pohonů. Každý vstup LVDT je vybaven filtrováním dolní propusti a vysokým potlačením společného režimu pro zajištění stabilních polohových signálů i v drsném elektromagnetickém prostředí. Uživatelé mohou provádět automatickou kalibraci každého LVDT pomocí softwaru ToolboxST, zaznamenávat hodnoty Vrms odpovídající plně zavřeným a plně otevřeným polohám ventilů (MnLVDTx_Vrms a MxLVDTx_Vrms), čímž převádějí napěťové signály na 0%–100% procenta polohy.
3.3 Vstupy tepové frekvence
IS220PSVOH1B poskytuje dva vstupní kanály pulzní frekvence, konfigurovatelné pro:
Magnetické (pasivní) : Vhodné pro průtokoměry paliva a podobná zařízení. Obvod úpravy signálu je optimalizován pro snímače děliče průtoku.
TTL aktivní senzor : Vhodné pro 5–27 V aktivní výstupní senzory.
Pulzní vstupy také podporují několik typů aplikací:
Typ průtoku : Používá se pro měření průtoku paliva pomocí děliče průtoku.
Typ rychlosti : Používá se pro konvenční měření rychlosti jednohřídelové turbíny.
Typ Speed High : Rozšiřuje rozsah měření rychlosti.
Speed LM : Navrženo speciálně pro turbíny řady LM.
Speed_HSNG : Používá se ke kompenzaci nekonzistentních roztečí zubů na rychlostním kole. Tento režim mapuje rozteč zubů, aby se odstranily periodické kolísání rychlosti, a poskytuje mapovací stavové bity zámku (HSNGn_Stat).
Pokud nelze dosáhnout uzamčení kvůli nadměrnému kolísání zubu k zubu, lze parametr Lock_Limit upravit v krocích po 1 % a umožnit tak větší variaci na otáčku. Důvody pro úpravu mohou zahrnovat: magnetizované rychlostní kolo, dvoudílné rychlostní kolo, vnější elektromagnetické rušení nebo nesprávné postupy zapojení/stínění. Zvýšení Lock_Limit však umožňuje větší variaci rychlosti; hlavní příčina by měla být řešena, kdykoli je to možné.
3.4 Kalibrace servoventilu
IS220PSVOH1B podporuje testy zdvihu ovladače ventilu. Výkon serva lze ověřit třemi způsoby:
Manuální režim : Zadejte požadovanou hodnotu číselně a sledujte výkon pomocí záznamníku trendů.
Polohovací rampa (Verify Position) – aplikuje rampu na akční člen.
Krokový proud (Verify Current) – přivede krokový vstup na akční člen.
Při použití nové svorkovnice v systému je nutná rekalibrace servosmyček IS220PSVOH1B. Regulátor uloží čárový kód svorkovnice a porovná jej s aktuální svorkovnicí během doby načítání rekonfigurace. Při každém uložení kalibrace se název čárového kódu aktualizuje na aktuální desku.
Kroky kalibrace (v ToolboxST):
V Editoru komponent vyberte kartu Hardware.
Ve stromovém zobrazení vyberte požadovaný modul IS220PSVOH1B.
V souhrnném zobrazení vyberte kartu Proměnné a poté klikněte na Zapnout/Vypnout.
Přejděte na CalibEnab1 nebo CalibEnab2 a poklepáním povolte kalibraci (kalibrovat lze pouze povolené regulátory).
Přejděte na kartu Regulátory, vyberte požadovaný regulátor z rozevíracího seznamu a zaškrtněte políčko Povolit.
Kliknutím na tlačítko Calibrate otevřete dialog Calibrate Valve.
Klepnutím na Režim kalibrace přejděte do režimu kalibrace.
Klikněte na Minimální konec (akční člen zdvihu na minimální konec), Fix Minimum End (čtení napětí), Maximum End (zdvih na maximální konec), Fix Maximum End (čtení napětí).
Klikněte na Kalibrovat, chcete-li použít vypočítané hodnoty, poté na Uložit pro uložení do I/O modulu a aktuální konfigurace ToolboxST.
Ověřovací příkazy (bez požadavku na sekvenci) zahrnují: Pozice (krok a monitor), Aktuální (krok a monitor), Ruční (manuální pohyb, používá se s tlačítkem Odeslat), Odeslat (odeslat nastavenou hodnotu), OFF (opuštění režimu ověřování).
3.5 Typy algoritmů regulátoru
IS220PSVOH1B podporuje několik typů algoritmu regulátoru serva volitelných pomocí parametru Reg_Type:
Hodnota Reg_Type |
Popis |
Nepoužitý |
Nepoužito |
no_fbk |
Žádný regulátor zpětné vazby |
1_LVpozice |
Jednoduchý regulátor polohy LVDT |
1_PulseRate |
Jednopulzní regulátor rychlosti (průtok paliva). |
2_LVpilotCyl |
Duální LVDT regulátor pilotního válce (hlavní + pilotní) |
2_LVposMAX |
Regulátor polohy s použitím maximálně dvou LVDT |
2_LVposMIN |
Regulátor polohy s použitím minimálně dvou LVDT |
2_PIsRateMAX |
Regulátor průtoku paliva využívající maximálně dvě frekvence pulzů |
3_LV_LMX |
Medián tří LVDT (pro turbínu LMX100) |
3_LVposMID |
Medián tří LVDT (pro vysoce výkonné plynové turbíny) |
4_LV_LM |
Poměrový výběr duálního LVDT páru (pro LM1600/2500/6000) |
4_LV_LMX |
Čtyři LVDT regulátor (LMX prodloužený) |
4_LVP/cylMAX |
Čtyři hlavní/pilotní regulátor maxima LVDT |
Každý typ regulátoru má vyhrazené konfigurační parametry, jako je zisk (RegGain), nulové předpětí (RegNullBias), limity polohy (MaxPOSvalue/MinPOSvalue) a hodnoty korespondence napětí LVDT (MnLVDTx_Vrms/MxLVDTx_Vrms).
3.6 Funkce rozkladu
Aby se zabránilo zablokování servoventilu v důsledku dlouhodobého statického provozu, IS220PSVOH1B poskytuje funkci ditheru s nastavitelnou amplitudou. Možnosti frekvence rozkladu: 12,5 Hz, 25 Hz, 33,33 Hz, 50 Hz, 100 Hz nebo Nepoužito. Amplituda rozkladu (DitherAmpl) se udává v % proudu, rozsah 0–10 %. Poznámka: Pokud je povolena detekce zkratované cívky, amplitudy ditheru větší než 2 % se nedoporučují, protože mohou rušit výpočet odporu cívky. Pokud je amplituda rozkladu kritická, vypněte výpočet odporu cívky.
3.7 Ochrana proti sebevraždě
IS220PSVOH1B poskytuje vícenásobné sebevražedné ochranné mechanismy pro servo výstupy pro zajištění bezpečného přesunu servoventilu do bezpečné polohy (obvykle zavřeno) při detekci poruchy. Mezi konfigurovatelné sebevražedné podmínky patří:
Aktuální sebevražda (EnablCurSuic) : Spustí se, když chyba mezi přikázaným proudem a skutečným zpětnovazebním proudem překročí nastavený práh Curr_Suicide (0–100 %).
Sebevražda zpětné vazby polohy (EnablFbkSuic) : Spustí se, když zpětná vazba polohy překročí rozsah (100 % + Fdbk_Suicide).
Sebevražda otevřené cívky (OpenCoilSuic) : Spouští se při detekci otevřené cívky serva; použijte OpenCoildiag k získání specifických diagnostických informací.
Sebevražda krátké cívky (ShrtCoilSuic) : Spouští se při detekci zkratované servo cívky; pro diagnostické podrobnosti použijte ShrtCoildiag.
Detekce přerušení a zkratu je založena na výpočtu odporu cívky: po kalibraci RcoilOpen = 2 × (Napětí serva / Proud serva), RcoilShort = 0,5 × (Napětí serva / Proud serva). Uživatelé mohou nastavit RopenTimeLim a RShrtTimeLim (sekundy) jako zpoždění potvrzení poruchy.
VI. Souhrn konfiguračních parametrů
IS220PSVOH1B se konfiguruje pomocí softwaru ToolboxST. Mezi hlavní položky konfigurace patří:
4.1 Servo Tab
Parametr |
Popis |
Možnosti / Výchozí |
Servo_MA_Out |
Jmenovitý proud serva (mA) |
10, 20, 40, 80, 120 (výchozí 10) |
EnablCurSuic |
Povolit Aktuální sebevraždu |
Povolit/Zakázat (výchozí Zakázat) |
EnablFbkSuic |
Povolit sebevraždu se zpětnou vazbou polohy |
Povolit/Zakázat (výchozí Zakázat) |
EnblAutoGain |
Povolit automatický zisk (pro 4_LV_LM, 3_LVLMX, 4_LVLMX) |
Povolit/Zakázat (výchozí Zakázat) |
Coil_RS_Only |
Konfigurace serva se 2 cívkami (bez zátěže na svorce S) |
Povolit/Zakázat (výchozí Zakázat) |
Curr_Sebevražda |
Aktuální práh sebevraždy chyby (%) |
0–100 (výchozí 5) |
Fdbk_Sebevražda |
Míra sebevraždy zpětné vazby na pozici (%) |
0–10 (výchozí 5) |
OpenCoilSuic |
Povolit sebevraždu otevřené cívky |
Povolit/Zakázat (výchozí Zakázat) |
ShrtCoilSuic |
Povolit sebevraždu krátké cívky |
Povolit/Zakázat (výchozí Zakázat) |
PozorTBmAJmpPos |
Shoda pozice propojky TSVC mA |
10/20/40/80/120 mA_A/120 mA_B (výchozí 10) |
RopenTimeLim |
Zpoždění detekce otevřeného okruhu (sekundy) |
0–100 (výchozí 1) |
RShrtTimeLim |
Zpoždění detekce zkratu (sekundy) |
0–100 (výchozí 1) |
TMR_DiffLimit |
Diagnostický limit rozdílu hlasů TMR (%) |
0–110 (výchozí 25) |
4.2 Pulzní frekvence Tab
Parametr |
Popis |
Možnosti / Výchozí |
SysLim2Latch |
Aktivace západky System Limit 2 |
Latch/NotLatch (výchozí Latch) |
SysLim2Type |
Limitní typ srovnání |
≤ nebo ≥ (výchozí ≥) |
SysLimit2 |
Horní mez průtoku |
0–20 000 (výchozí 0) |
TMR_DiffLimit |
Limit rozdílu hlasů TMR (%) |
0–20 000 (výchozí 5) |
4.3 Regulátory Tab
Parametr |
Popis |
Rozsah / Výchozí |
Reg_Type |
Typ algoritmu regulátoru |
Viz seznam výše (výchozí Nepoužito) |
Dither_Freq |
Frekvence rozkladu (Hz) |
12,5, 25, 33,33, 50, 100, Nepoužito (výchozí Nepoužito) |
DitherAmpl |
Amplituda rozkladu (% proudu) |
0–10 (výchozí 2) |
LVDT_Margin |
Diagnostická rezerva LVDT přesahující rozsah (%) |
1–100 (výchozí 2) |
RegGain |
Zisk polohové smyčky (% proudu / eng. jednotka) |
-200 až 200 (výchozí 1) |
RegNullBias |
Kompenzace nulového zkreslení (% proudu) |
-100 až 100 (výchozí 0) |
MaxPOSvalue |
Pozice při plném otevření (obvykle %) |
-15 až 150 (výchozí 100) |
MinPOSvalue |
Úplně uzavřená pozice (obvykle %) |
-15 až 150 (výchozí 0) |
MnLVDT1_Vrms |
Napětí LVDT při úplném uzavření (Vrms, simplex/TMR) |
0–7,1 (výchozí 1 / 1,1,1) |
MxLVDT1_Vrms |
Napětí LVDT při plném otevření (Vrms, simplex/TMR) |
0–7,1 (výchozí 5 / 5,5,5) |
V. Diagnostika a alarmy
IS220PSVOH1B provádí následující autodiagnostické testy:
Autotest při zapnutí: kontroluje RAM, flash paměť, ethernetové porty a většinu hardwaru procesorové desky.
Nepřetržitý monitoring vnitřních napájecích zdrojů.
Kontrola elektronického ID: ověřuje, že se svorkovnice, sběrná deska a hardwarová sada procesorové desky shodují a že aplikační kód ve flashi odpovídá hardwaru.
Každý analogový vstup má hardwarové limitní kontroly založené na přednastavených (nekonfigurovatelných) vysokých a nízkých úrovních v blízkosti provozního rozsahu. Při překročení se nastaví logický signál a vstup se již neskenuje.
Každý vstup má také systémové kontroly limitů založené na konfigurovatelných vysokých/nízkých úrovních, které mohou generovat alarmy, aktivovat/deaktivovat funkce a být blokovací/neblokující. RSTSYS resetuje podmínky mimo limit.
Hardware analogového vstupu zahrnuje přesné referenční napětí v každém skenování; naměřené hodnoty jsou porovnány s očekávanými hodnotami pro potvrzení stavu A/D převodníku.
Analogový výstupní proud je snímán na svorkovnici pomocí malého zatěžovacího odporu; I/O pack upravuje tento signál a porovnává jej s přikázaným proudem, aby potvrdil stav D/A převodníku.
Analogové výstupní sebevražedné relé je nepřetržitě monitorováno pro shodu mezi přikázaným stavem a zpětnovazební indikací.
Podrobné diagnostické informace jsou k dispozici prostřednictvím aplikace ToolboxST. Diagnostické signály lze individuálně zablokovat a resetovat pomocí signálu RSTDIAG, když se vrátí do normálního stavu.
VI. Poznámky k instalaci
Bezpečně namontujte svorkovnici TSVCH1A.
Zapojte jeden (simplex) nebo tři (TMR) moduly IS220PSVOH1B přímo do konektorů svorkovnice.
Mechanicky zajistěte moduly pomocí závitových vložek vedle ethernetových portů a montážního držáku specifického pro svorkovnici. Upravte polohu držáku tak, aby na konektor DC‑62 nepůsobila žádná pravoúhlá síla.
Zapojte sestavy servo ovladače WSVO do 48kolíkových konektorů J2 a zajistěte je čtyřmi šrouby.
Zapojte jeden nebo dva ethernetové kabely v závislosti na konfiguraci systému. Pokud je použito jediné připojení IONet, modul pracuje přes kterýkoli port. Pokud se používají duální připojení, standardní praxí je připojení ENET1 k síti spojené s regulátorem R.
Zapněte napájení I/O sad a ovladačů pomocí vypínačů na TSVC. Použijte SW3 pro R, SW2 pro S a SW1 pro T a zkontrolujte kontrolky. U simplexních aplikací, které používají TSVC JDI/JD2 (relé K1), ověřte, že je SW1 zapnutý a zelená LED DS1 svítí; v opačném případě nebude relé přepisu vypnutí K1 poskytovat zamýšlenou ochranu.
Ke konfiguraci I/O balíčků podle potřeby použijte aplikaci ToolboxST. Poznámka: Pokud stažená konfigurace obsahuje I/O packy s odlišnými ID modulů než aktuálně spuštěná konfigurace, může být do některých I/O packů nainstalován nesprávný firmware. V takovém případě se ujistěte, že řadič používá novou konfiguraci, restartujte celý systém a poté restartujte Průvodce stahováním ToolboxST.
