Die DS200SDCCG4A ist eine Antriebssteuerkarte, die von General Electric (GE) Motors & Industrial Systems für seine Steuerungssysteme der DIRECT-O-MATIC 2000-Serie entwickelt wurde. Diese Platine gehört zur SDCC-Serie (Drive Control Card), ist Teil der G4-Gruppe und stellt Revision A dar. Sie wurde speziell für TC2000-Turbinensteuerungsanwendungen entwickelt und dient als Kernkomponente für Steuerungssysteme der GE 2000-Serie im Turbinensteuerungsbereich.
Die Hauptfunktion der Antriebssteuerkarte DS200SDCCG4A besteht in der primären Steuerung von Antrieben und Motoren, der Signalverarbeitung und den E/A-Schnittstellen des Kunden. Die G4-Version ist im Wesentlichen identisch mit der G1A-Version. Die Hauptunterschiede bestehen in einem größeren EE-Parameterspeicherbereich und einer speziell für Turbinenanwendungen optimierten Firmware. Das Board nutzt eine Drei-Prozessor-Architektur, darunter einen Drive Control Processor (DCP), einen Motor Control Processor (MCP) und einen Co-Motor Processor (CMP), die Benutzerschnittstellen und Funktionen auf Systemebene, Stromregelung innerhalb des Regelkreises und motorspezifische Funktionen bzw. rechenintensive Verarbeitungsaufgaben verarbeiten. Die Onboard-Software ist in fünf Speicherchips gespeichert: vier EPROMs (enthält werkseitig programmierte Konfigurationsdaten) und ein EEPROM (enthält vor Ort einstellbare Parameter).
Das DS200SDCCG4A-Board verkörpert die fortschrittliche Technologie von GE in der Turbinensteuerung und verfügt über die folgenden Eigenschaften:
Drei-Prozessor-Architektur: Integriert drei 16-Bit-Mikroprozessoren, die jeweils Steuerungs-, Anwendungs- und E/A-Funktionen übernehmen.
Erweiterter EE-Parameterspeicher: Bietet im Vergleich zur G1A-Version eine größere Parameterspeicherkapazität und ermöglicht die Aufnahme der umfangreichen Konfigurationsparameter, die für Turbinensteuerungsanwendungen erforderlich sind.
Turbinenspezifische Firmware: Optimiert für die spezifischen Anforderungen der TC2000-Turbinensteuerungssysteme.
Integrierte Diagnose-LEDs: 10 LEDs zeigen Fehlercodes im BCD- oder Binärmodus an und erleichtern so die Fehlerbehebung vor Ort.
Mehrere Reset-Optionen: Unterstützt Onboard-Drucktasten-Reset, externes Signal-Reset, Software-Reset und Watchdog-Schutz.
Umfangreiche E/A-Schnittstellen: Bietet mehrere analoge, digitale, Frequenz- und Kommunikationsschnittstellen.
Dieses Produkt wurde speziell für TC2000-Turbinensteuerungssysteme entwickelt und eignet sich für kritische rotierende Geräte wie Gasturbinen und Dampfturbinen. Es wird häufig in Kraftwerken, petrochemischen Anlagen, der Erdgasübertragung und anderen Industriebereichen eingesetzt.
II. Schlüsselfunktionen
1. Drei-Prozessor-Steuerungsarchitektur
Die DS200SDCCG4A-Karte enthält drei 16-Bit-Mikroprozessoren, die über Dual-Port-RAM (DPR) koordiniert arbeiten, eine RAM-Konfiguration, auf die zwei Mikroprozessoren unabhängig und gleichzeitig zugreifen können:
| Prozessorstandortfunktion |
der |
Beschreibung |
| Antriebssteuerungsprozessor (DCP) |
U1 |
80C186-Mikrocontroller mit zahlreichen integrierten Peripheriefunktionen, einschließlich Adressdekodierung (für Chip-Auswahl), Wartezustandsgeneratoren, einem Interrupt-Controller, Timer/Zählern und einem DMA-Controller (Direct Memory Access). DCP-Software besteht aus Benutzeroberflächen, äußeren Regelkreisen (z. B. Geschwindigkeit und Position) und Funktionen auf Systemebene. Bei Turbinenanwendungen übernimmt das DCP die Kernlogik der Turbinensteuerung. |
| Motorsteuerungsprozessor (MCP) |
U21 |
80C196-Mikrocontroller mit Hochgeschwindigkeits-I/O, konventionellem Digital-I/O, Analog-I/O, Timer/Zählern und einem Watchdog-Timer. Die MCP-Software besteht aus inneren Schleifen wie Stromreglern und motor-/technologiespezifischen Funktionen. Bei Turbinenanwendungen führt das MCP die Servoventilsteuerung und Aktuatorregelung aus. |
| Co-Motor-Prozessor (CMP) |
U35 |
TMS320 C25 digitaler Signalprozessor, der rechenintensive Funktionen für Motorsteuerungsalgorithmen ausführt, die für das MCP zu komplex sind. Wird nur in Laufwerken verwendet, die zusätzliche Verarbeitungskapazität erfordern. Der CMP ist nur mit seinem EPROM und dem MCP/CMP-Dual-Port-RAM verbunden. |
2. Onboard-Software und Speicher
Die DS200SDCCG4A-Karte speichert Software in fünf Speicherchips:
EPROMs (U11, U12, U22, U23): Vier EPROMs mit werkseitig programmierten Konfigurationsdaten, einschließlich anwendungsspezifischer Algorithmen und Parameter für die Turbinensteuerung.
EEPROM (U9): Ein EEPROM mit vor Ort einstellbaren Parametern. Die G4-Version verfügt im Vergleich zur G1A über einen größeren EE-Parameterspeicherbereich, der die umfangreichen Konfigurationsparameter speichern kann, die für die Turbinensteuerung erforderlich sind.
Wichtiger Hinweis: Die DS200SDCC-Karte (die Version ohne Speicherchips) verfügt über leere Steckplätze. Geben Sie bei der Bestellung einer Ersatzplatine die DS215SDCC-Karte an, um sicherzustellen, dass die fünf Speicherchips enthalten sind. Für die G4-Version müssen speziell für Turbinenanwendungen konfigurierte Speicherchips verwendet werden.
3. LED-Diagnoseanzeige
Die DS200SDCCG4A-Karte verfügt über 10 Diagnose-LEDs, die Fehlercodes im Blinkmodus anzeigen:
| für den Fehlercodebereich |
Anzeigemodus |
| 1-399 |
BCD-Muster mit langsamer Blinkfrequenz (die beiden LEDs ganz links kodieren die Hunderterstelle, die nächsten 4 LEDs kodieren die Zehnerstelle, die LED ganz rechts kodiert die Einerstelle) |
| 400-1023 |
Binäres Muster mit schnellerer Blinkfrequenz (LED ganz links ist 2^9=512, zweite LED ist 2^8=256 usw.) |
| Kein Fehler oder Antrieb läuft nicht |
Aufeinanderfolgendes Blinzeln, zwei auf einmal, Blinzeln von den äußeren Positionen nach innen zur Mitte und zurück |
Dieselben LEDs können per Software-Jumper so eingestellt werden, dass sie im Betrieb auch Antriebsvariablen grob anzeigen (z. B. im absoluten oder vorzeichenbehafteten Balkendiagrammmodus). Diese Einstellung sperrt nicht die LED-Fehleranzeige. In Turbinenanwendungen können diese LEDs zur schnellen Diagnose des Status des Turbinenschutzsystems verwendet werden.
4. Schaltkreise zurücksetzen
Der DS200SDCCG4A bietet vier Reset-Methoden, einschließlich einer RESET-Taste:
| der Zurücksetzungsmethode |
Beschreibung |
| Onboard-Taste |
Drücken Sie die RESET-Taste am SDCC. |
| Externes Signal |
Legen Sie +5 bis +24 V Gleichstrom an Kundenschnittstellenpunkte auf den STBA- oder NTB/3TB-Karten an (über 6PL mit dem SDCC verbunden). |
| Softwaresteuerung |
SDCC generiert über eine programmierte Softwaresteuerung einen Reset. |
| Watchdog-Schutz |
SDCC generiert einen Reset über den automatischen internen Hardware-Watchdog-Schutz. |
Achtung: Ein Hard-Reset löst das System aus; Normalerweise sollte das System während des Betriebs nicht zurückgesetzt werden. Bei Turbinensteuerungsanwendungen müssen Rücksetzvorgänge mit besonderer Sorgfalt durchgeführt werden, um den normalen Turbinenbetrieb nicht zu beeinträchtigen.
III. Hardware-Architektur
1. Kartengruppen
Für die DS200SDCCG4A-Karte stehen drei Gruppennummern zur Verfügung (G2-Versionen wurden nie hergestellt). Die G4-Version ist speziell für TC2000-Turbinenanwendungen konzipiert:
| Gruppenanwendung |
der |
Hauptfunktionen |
| DS200SDCCG1A_ |
AC2000-, DC2000-, EX2000-Antriebsanwendungen |
Standardversion für allgemeine Antriebs- und Erregeranwendungen |
| DS200SDCCG3A_ |
DC1000-Antriebe |
Version mit reduziertem Funktionsumfang |
| DS200SDCCG4A_ |
TC2000-Turbinenanwendungen |
Wie G1A, jedoch mit größerem EE-Parameterspeicher und für die Turbinensteuerung optimierter Firmware |
2. Kartenanschlüsse
Der DS200SDCCG4A ist über acht Anschlüsse (mit _PL bezeichnet) mit anderen Controller-Boards und externen Signalen verbunden:
| der Connector |
-Schnittstelle in TC2000-Anwendungen |
Zweck |
| 1PL |
E/A zwischen dem Netzteil/Schnittstellenboard (DS200IMCP, DCI, SDCI oder DCFB) und dem SDCC |
Verbindet Stromüberwachungs- und Schutzsignale |
| 2PL |
±5, 15 und 24 V DC-Eingänge vom Netzteil/Schnittstellenboard zum SDCC |
Bietet Betriebsstrom für die Steuerplatine |
| 3PL |
SDCC-Ausgaben an die LAN-Kommunikationskarte (DS215SLCC) |
Tauscht Daten mit der LAN-Kommunikationskarte aus |
| 6PL |
E/A zwischen der Antriebsklemmenplatine (531X305NTB) oder der einfachen Antriebsklemmenplatine (DS200STBA) und dem SDCC |
Verbindet externe I/O-Signale zur Turbinensteuerung |
| 7PL |
E/A zwischen der Signalprozessorkarte (531X309SPC) oder der Multibridge-Signalverarbeitungskarte (DS200SPCB) und dem SDCC |
Verarbeitet Encoder- und Positionsrückmeldungssignale |
| 8PL |
E/A zwischen der Antriebsklemmenplatine (531X305NTB) oder der einfachen Antriebsklemmenplatine (DS200STBA) und dem SDCC |
Verbindet digitale Eingänge und Encodersignale |
| 9PL |
Nicht verwendet |
— |
| 11PL |
SDCC-Ausgänge an Messgeräte |
Treibt Zähleranzeigen an |
3. Montage der Zusatzplatine
Der DS200SDCCG4A verfügt über Montagemöglichkeiten für andere Zusatzplatinen und -module. Auf dem SDCC können folgende Platinen montiert werden:
DS215SLCC oder 531X306LCC LAN-Kommunikationskarte
531X309SPC Signalprozessorkarte
DS200SPCB Multibridge-Signalverarbeitungskarte
Bei TC2000-Turbinenanwendungen ist in der Regel eine LAN-Kommunikationskarte erforderlich, um mit anderen Komponenten des Turbinensteuerungssystems zu kommunizieren.
4. Testpunkte
Der DS200SDCCG4A bietet mehrere integrierte Testpunkte für Tests und Fehlerbehebung:
| Testpunktnamens |
des |
Beschreibung |
| DCOM1/DCOM2 |
Gemeinsame Referenz |
Gemeinsamer 0-Volt-Referenzpunkt |
| P5 |
+5 V Spannung |
Geregelte +5 V-Stromversorgung (±5 %) |
| TP4 |
DCP-Vordergrund-Timing-Flag |
720 Hz |
| TP5 |
DCP-Blockware-Timing-Flag |
720 Hz |
| TP6 |
DCP-Flag für langsames Hintergrund-Timing |
90 Hz |
| RTS |
Allzweck-Testpunkt |
Allgemeine Testpunktausgabe von DCP |
| TP8 |
Phasenstrom |
Analoge Darstellung des Motorstroms der Phase A mit einem nominalen Gleichstromoffset von +2,5 V |
| FCLK |
Oszillatorausgang |
„Ich lebe“ 8-MHz-Oszillatorausgang von MCP |
| NMI |
Boardtest |
Leitet den Platinentest (Test 13) ein, wenn er kurzzeitig an +5 V angeschlossen ist. Nur für Platinentest. |
| DACS |
Auswahl der D/A-Tochterplatine |
Auswahl der Diagnose-D/A-Wandler-Tochterplatine |
| N15 |
-15 V Spannung |
Geregelte -15-V-Stromversorgung (±5 %) |
| P15 |
+15 V Spannung |
Geregelte +15-V-Stromversorgung (±5 %) |
| TP29 |
Eingangsleitungsfrequenz |
Testpunkt für die Eingangsnetzfrequenz |
| TP37 |
Gleichspannung |
Testpunkt für Gleichspannung (wird bei Wechselstromantrieben nicht verwendet) |
IV. Hauptunterschiede zur G1A-Version
| Funktion |
G1A-Version |
G4A-Version |
| Primäre Anwendung |
Antriebs- und Erregersysteme AC2000, DC2000, EX2000 |
Turbinensteuerungssystem TC2000 |
| EE-Parameterspeicher |
Standardkapazität |
Erweiterte Kapazität |
| Firmware |
Allgemeine Antriebs-/Erreger-Firmware |
Spezifische Firmware für die Turbinensteuerung TC2000 |
| Parameterkonfiguration |
Antriebs-/Erregerparameter |
Turbinensteuerungsparameter (Überdrehzahleinstellungen, Temperaturschutz usw.) |
| Funktioneller Fokus |
Motorsteuerung, Geschwindigkeitsregelung, Stromregelung |
Turbinenschutz, Kraftstoffkontrolle, Überdrehzahlüberwachung |
| Software-Jumper |
Einige Jumper zur Konfiguration der Antriebsfunktion |
Einige Jumper zur Turbinenspezifischen Funktionskonfiguration |
V. Konfiguration und Einstellungen
1. Hardware-Jumper-Konfiguration
Der SDCC umfasst verschiedene konfigurierbare Hardware-Jumper, von denen die meisten werkseitig eingestellt sind. Die G4-Version verfügt im Wesentlichen über die gleichen Jumper-Einstellungen wie die G1A-Version, jedoch mit Konfigurationen, die auf die Anforderungen der Turbinenanwendung zugeschnitten sind:
| der Jumper |
-Funktion |
Standardpositionsbeschreibung |
in TC2000-Anwendungen |
| JP1 |
EEPROM-Schreibschutz |
2.3 (Schreiben aktiviert) |
1.2 = Schreibsperre (abgesicherter Modus). Bei Turbinenanwendungen wird die Schreibfreigabe empfohlen, um Parameteränderungen zu ermöglichen. |
| JP7 |
Feedback-VCO-Verstärkung |
1,2 (normale Verstärkung) |
2,3 = Verstärkung 6:1 erhöhen; Auswahl basierend auf dem Turbinen-Feedback-Signaltyp. |
| JP8 |
Feedback-VCO-Absolutwertschaltung |
1.2 (bipolarer Modus) |
2,3 = Absolutmodus für AC-Tachometeranwendungen. |
| JP15 |
DCP-Quarzaktivierung |
1.2 (aktiviert) |
Muss aktiviert bleiben, um den ordnungsgemäßen DCP-Betrieb sicherzustellen. |
| JP16 |
FLASH-Programmmodus |
1.2 (normaler Lesemodus) |
2.3 = FLASH-Neuprogrammierungsmodus; Wird nur bei Firmware-Upgrades verwendet. |
| JP22 |
MCP-Quarzaktivierung |
1.2 (aktiviert) |
Muss aktiviert bleiben, um den ordnungsgemäßen Betrieb des MCP sicherzustellen. |
| JP23 |
Signalquelle des DCP-DMA-Kanals |
1.2 (von NTB/3TB analoges Feedback) |
2.3 = vom Encoder-Marker-Eingang; Auswahl basierend auf dem Turbinen-Feedback-Signaltyp. |
| JP33 |
CMP-Quarzfreigabe |
1.2 (aktiviert) |
Muss aktiviert bleiben, um den ordnungsgemäßen Betrieb des CMP sicherzustellen. |
2. Drahtbrückenkonfiguration
| Jumper |
-Funktion |
G4A |
Positionsbeschreibung |
| WJ1 |
Ordnen Sie MET3 D/A DAC1 zu |
0 (Jumper weggelassen) |
SDCCG1-Merkmal |
| WJ2 |
Ordnen Sie MET4 D/A DAC2 zu |
0 (Jumper weggelassen) |
SDCCG1-Merkmal |
| WJ3 |
10-V-Vollausschlagsreferenz für D/A-Ausgänge |
0 (Jumper weggelassen) |
SDCCG1 verwendet die interne Referenz von 12-Bit-D/A |
| WJ4 |
Identifizieren Sie die Kartengruppe zur Firmware |
0 (Jumper weggelassen, identifiziert G1) |
Die Firmware verwendet diesen Jumper zur Identifizierung der Kartengruppe |
| WJ5 |
Konfigurieren Sie die Größe des Logikzellen-Arrays |
1.2 (Jumper installiert) |
SDCCG1 verwendet 3064-Gerät |
| WJ7-WJ10 |
Konfigurieren Sie die EEPROM-Größe |
Gemäß Tabelle 2 |
Spezifische Konfiguration für alle gängigen Antriebsanwendungen |
3. Software-Konfigurationstools
Für jede Anpassung, jedes Herunterladen oder Ersetzen von Software im SDCC ist die Verwendung eines der folgenden Tools erforderlich:
ST2000: Ein DOS-basierter Satz von Softwaretools zur Konfiguration von GE DIRECT-O-MATIC® 2000-Steuergeräten.
GE Control System Toolbox: Ein Windows-basierter Satz von Softwaretools zur Konfiguration von GE DIRECT-O-MATIC® 2000-Steuerungsgeräten.
LynxOS Drive Configurator: Eine Reihe von Softwaretools, die für die Ausführung auf einem PC mit dem Betriebssystem LynxOS entwickelt wurden.
Für TC2000-Turbinenanwendungen sollten auch die spezifischen TC2000-Konfigurationshandbücher herangezogen werden.
VI. Installation und Wartung
1. Installationsschritte
Ausschalten: Schalten Sie die Stromversorgung des Laufwerks aus, warten Sie einige Minuten, bis sich die Netzteilkondensatoren entladen haben, und testen Sie, ob keine Stromversorgung vorhanden ist.
Öffnen Sie die Schranktür: Greifen Sie auf den Bereich der Leiterplatte zu.
Kabel trennen: Trennen Sie vorsichtig alle Kabel. Stellen Sie sicher, dass die Kabel beschriftet sind, um den erneuten Anschluss zu erleichtern.
Hilfsplatinen entfernen: Wenn Hilfsplatinen montiert sind, entfernen Sie die Befestigungsschrauben und nehmen Sie die Hilfsplatinen ab.
Entriegelungsverschlüsse: Drücken Sie die Kunststoffverriegelungen zurück, um die alte Karte zu entfernen.
Abstandshalter verschieben: Übertragen Sie Abstandshalter von der alten Karte auf die neue Karte.
Neue Karte konfigurieren: Stellen Sie alle konfigurierbaren Komponenten auf der neuen Karte auf die gleichen Positionen ein wie auf der zu ersetzenden Karte.
Neue Karte installieren: Installieren Sie die neue SDCC-Karte und stellen Sie sicher, dass alle Schnappverschlüsse einrasten.
Kabel wieder anschließen: Schließen Sie alle Kabel wie beschriftet wieder an und stellen Sie sicher, dass sie an beiden Enden richtig sitzen.
Hilfsplatinen installieren: Installieren Sie alle Hilfsplatinen erneut und schließen Sie die Kabel an.
Installieren Sie das Programmiermodul: Stecken Sie ggf. das Tastenfeld in den KPPL-Anschluss und lassen Sie die Abdeckung einrasten.
2. Software austauschen/einfügen
Beim Austausch eines SDCC:
Übertragen Sie die vier EPROMs (U11, U12, U22, U23) von der alten Karte auf die neue Karte.
Übertragen Sie das EEPROM (U9) von der alten Karte auf die neue Karte.
Wenn die Fehlersymptome weiterhin bestehen, installieren Sie neue EPROMs und ein leeres EEPROM (im Lieferumfang der neuen Karte enthalten, wenn es sich um eine DS215SDCC handelt) und programmieren Sie das EEPROM mithilfe von Softwaretools.
Wichtiger Hinweis: Da die G4-Version über einen größeren EE-Parameterspeicher verfügt, muss beim Upgrade von einer G1A-Version ein speziell für die G4-Version konfiguriertes EEPROM verwendet werden.
3. Wartungsempfehlungen
ESD-Vorsichtsmaßnahmen: Tragen Sie beim Umgang mit Platinen immer ein Erdungsband. Bewahren Sie Boards in antistatischen Beuteln auf.
Regelmäßige Inspektion: Überprüfen Sie die Steckverbinder auf Lockerheit und die Kunststoffverschlüsse auf sichere Befestigung.
Parametersicherung: Sichern Sie regelmäßig die im EEPROM gespeicherten Turbinensteuerungsparameter, um einen versehentlichen Verlust zu verhindern.
Ersatzteilmanagement: Es wird empfohlen, mindestens eine identische SDCC-Karte als Ersatz vor Ort aufzubewahren, um Ausfallzeiten zu minimieren.
Firmware-Updates: Befolgen Sie beim Aktualisieren der Firmware strikt die offiziellen GE-Verfahren, um während des Vorgangs eine Stromunterbrechung zu vermeiden.
VII. Anwendungen
Die Antriebssteuerkarte DS200SDCCG4A wurde speziell für die folgenden industriellen Anwendungen entwickelt:
TC2000-Turbinensteuerungssystem: Als zentrale Steuerungskomponente des TC2000-Systems bietet es vollständige Steuerungsfunktionen für Gasturbinen und Dampfturbinen.
Gasturbinensteuerung: Führt die Kraftstoffsteuerung, Geschwindigkeitssteuerung, Temperaturüberwachung, Verbrennungsüberwachung und andere Turbinensteuerungsfunktionen aus.
Dampfturbinensteuerung: Führt die Drehzahlregelung, den Schutz und die Laststeuerung der Turbine durch.
Generatorschutzsysteme: Schnittstellen zu Generatorschutzgeräten zur Spannungs- und Blindleistungsregelung.
Kombikraftwerke: Koordiniert den Betrieb von Gasturbinen und Dampfturbinen in Mehrwellen- oder Einzelwellenkonfigurationen.
Industrielle Turbinenantriebe: Bietet Steuerfunktionen in Turbinenantriebssystemen für Kompressoren, Pumpen und andere Industrieanlagen.
