Das IS220PSVOH1B ist ein leistungsstarkes Servosteuerungs-E/A-Modul der PSVO-Serie (Servo Control I/O Pack) innerhalb des GE (General Electric) Mark VIe-Steuerungssystems. Dieses Modul wurde speziell entwickelt, um eine präzise elektrische Schnittstelle und Steuerfunktion für Servoventile in Gasturbinen, Kompressoren und anderen rotierenden Industriemaschinen bereitzustellen. Der IS220PSVOH1B kommuniziert mit der TSVC-Servoklemmenplatine über ein oder zwei E/A-Ethernet-Netzwerke und arbeitet mit der benachbarten WSVO-Servotreiberbaugruppe zusammen, um eine geschlossene Steuerung von zwei unabhängigen Servoventil-Positionsschleifen zu erreichen.
Der IS220PSVOH1B ist modular aufgebaut und umfasst eine gemeinsame verteilte I/O-Prozessorplatine und eine dedizierte Servofunktions-I/O-Platine. Das Modul unterstützt fünf wählbare Ausgangsströme für Servoventile im Bereich von 10 mA bis 120 mA und ist für Servoventile unterschiedlicher Spezifikationen geeignet. Das Modul stellt außerdem LVDT-Anregungssignale (Linear Variable Differential Transformer) bereit und kann bis zu acht LVDT-Rückkopplungssignale und zwei Impulsfrequenzeingänge von Kraftstoffdurchflussmessern empfangen.
Der IS220PSVOH1B kann in Simplex- und TMR-Systemen (Triple Modular Redundant) eingesetzt werden und erfüllt die hohen Zuverlässigkeits- und Verfügbarkeitsanforderungen industrieller Steuerungsanwendungen. Das Modul wird über einen DC-62-Pin-Anschluss direkt an die TSVCH1A-Anschlussplatine angeschlossen und greift über RJ-45-Ethernet-Schnittstellen auf das IONet-Netzwerk zu, um Daten in Echtzeit mit der Steuerung auszutauschen.
II. Hardwarestruktur und Schnittstellen
2.1 Abmessungen und Montage
Der IS220PSVOH1B ist mit kompakter Oberflächenmontagetechnologie ausgestattet. Seine physikalischen Abmessungen sind wie folgt:
Parameter |
Wert |
Höhe |
8,26 cm (3,25 Zoll) |
Breite |
4,19 cm (1,65 Zoll) |
Tiefe |
12,1 cm (4,78 Zoll) |
Montagemethode |
Direktes Einstecken in den TSVCH1A-Klemmbrettsteckverbinder, mechanisch gesichert über Gewindeeinsätze neben Ethernet-Anschlüssen und Montagehalterung |
2.2 Hauptanschlüsse
Der IS220PSVOH1B ist mit folgenden Anschlüssen ausgestattet:
DC-62-Pin-Anschluss : Befindet sich an der Unterseite des Moduls, passt direkt zum entsprechenden Anschluss auf der TSVC-Klemmenplatine und überträgt alle E/A-Signale, einschließlich LVDT-Signale, Servostrombefehle und Erregungsausgänge.
ENET1 (RJ-45) : Ethernet-Schnittstelle des Primärsystems für den Anschluss an das IONet-Netzwerk.
ENET2 (RJ-45) : Redundante/sekundäre System-Ethernet-Schnittstelle, die Dual-Netzwerk-Konfigurationen für verbesserte Kommunikationszuverlässigkeit unterstützt.
Infrarotanschluss : Befindet sich auf der Vorderseite, wird bei diesem Produkt jedoch nicht verwendet.
2.3 Status-LEDs
Mehrere LED-Anzeigen auf der Vorderseite ermöglichen eine visuelle Diagnose, einschließlich Stromstatus, Ethernet-Verbindungsstatus und Modulzustandsstatus.
III. Funktionsbeschreibung
3.1 Servosteuerungsfunktion
Der IS220PSVOH1B arbeitet mit der WSVO-Servotreiberbaugruppe zusammen. Das WSVO enthält ein Netzteil, das den P28-Spannungseingang in ±15 V für die Servostromreglerschaltungen umwandelt, zwei Servostromregler, die mit den vom I/O-Paket bereitgestellten Stromreferenzen arbeiten, eine Auswahl von fünf konfigurierbaren Verstärkungen sowie die Servo-Suizid-Relais und Erregungsausgangstreiberschaltungen.
Im Inneren des Moduls multiplext die BSVO-Servoplatine 24 analoge Kanäle in einen 16-Bit-A/D-Wandler (100 kHz Abtastrate, ±10 V Gleichstrombereich). Dieser A/D verarbeitet Servostromreglersignale, LVDT-Eingänge und die Stromversorgungsüberwachung. Die Stromreferenzen für die analogen Stromregler auf dem WSVO werden auf dem BSVO von einem 14-Bit-D/A-Wandler erzeugt. Die LVDT-Anregung verwendet einen Digital-Analog-Wandler, der eine 3,2-kHz-Sinuswelle ausgibt, die gefiltert und an die WSVO weitergeleitet wird.
3.2 LVDT-Schnittstelle
Das Modul unterstützt bis zu acht LVDT-Feedbackeingänge zur präzisen Positionsmessung von Ventilen oder Aktoren. Jeder LVDT-Eingang verfügt über Tiefpassfilterung und hohe Gleichtaktunterdrückung, um stabile Positionssignale auch in rauen elektromagnetischen Umgebungen zu gewährleisten. Benutzer können mit der ToolboxST-Software eine automatische Kalibrierung jedes LVDT durchführen, indem sie die Vrms-Werte aufzeichnen, die den vollständig geschlossenen und vollständig geöffneten Ventilpositionen entsprechen (MnLVDTx_Vrms und MxLVDTx_Vrms), und so Spannungssignale in Positionsprozentsätze von 0 %–100 % umwandeln.
3.3 Pulsfrequenzeingänge
Der IS220PSVOH1B bietet zwei Impulsfrequenz-Eingangskanäle, konfigurierbar für:
Magnetisch (passiv) : Geeignet für Kraftstoffdurchflussmesser und ähnliche Geräte. Die Signalaufbereitungsschaltung ist für Strömungsteilersensoren optimiert.
Aktiver TTL-Sensor : Geeignet für aktive Ausgangssensoren mit 5–27 V.
Pulsfrequenzeingänge unterstützen auch mehrere Anwendungstypen:
Durchflusstyp : Wird für Kraftstoffdurchflussmessungen mit Strömungsteiler verwendet.
Geschwindigkeitstyp : Wird für die herkömmliche Drehzahlmessung einer Einzelwellenturbine verwendet.
Speed High-Typ : Erweitert den Geschwindigkeitsmessbereich.
Speed LM : Speziell für Turbinen der LM-Serie entwickelt.
Speed_HSNG : Wird verwendet, um inkonsistente Zahnabstände am Geschwindigkeitsrad auszugleichen. Dieser Modus bildet den Zahnabstand ab, um periodische Geschwindigkeitsschwankungen zu beseitigen, und stellt Mapping-Sperrstatusbits (HSNGn_Stat) bereit.
Wenn eine Sperre aufgrund übermäßiger Zahn-zu-Zahn-Variation nicht erreicht werden kann, kann der Lock_Limit-Parameter in Schritten von 1 % angepasst werden, um mehr Variation pro Umdrehung zu ermöglichen. Gründe für die Anpassung können sein: magnetisiertes Geschwindigkeitsrad, zweiteiliges Geschwindigkeitsrad, externe elektromagnetische Störungen oder unsachgemäße Verkabelungs-/Abschirmungspraktiken. Allerdings ermöglicht die Erhöhung von Lock_Limit eine größere Geschwindigkeitsvariation; Wann immer möglich, sollte die Grundursache angegangen werden.
3.4 Kalibrierung des Servoventils
Der IS220PSVOH1B unterstützt Hubtests für Ventilantriebe. Die Servoleistung kann auf drei Arten überprüft werden:
Manueller Modus : Geben Sie den gewünschten Wert numerisch ein und überwachen Sie die Leistung mithilfe des Trendrekorders.
Positionsrampe (Position überprüfen) – wendet eine Rampe auf den Aktuator an.
Schrittstrom (Überprüfungsstrom) – wendet einen Schritteingang an den Aktuator an.
Wenn in einem System eine neue Klemmenplatine verwendet wird, ist eine Neukalibrierung der IS220PSVOH1B-Servoschleifen erforderlich. Der Controller speichert den Barcode der Klemmenleiste und vergleicht ihn während der Ladezeit der Neukonfiguration mit der aktuellen Klemmenleiste. Jedes Mal, wenn eine Kalibrierung gespeichert wird, wird der Barcodename auf die aktuelle Karte aktualisiert.
Kalibrierungsschritte (in ToolboxST):
Wählen Sie im Komponenteneditor die Registerkarte Hardware aus.
Wählen Sie in der Baumansicht das gewünschte IS220PSVOH1B-Modul aus.
Wählen Sie in der Zusammenfassungsansicht die Registerkarte „Variablen“ aus und klicken Sie dann auf „On/Offline gehen“.
Scrollen Sie zu CalibEnab1 oder CalibEnab2 und doppelklicken Sie, um die Kalibrierung zu aktivieren (nur aktivierte Regler können kalibriert werden).
Wechseln Sie zur Registerkarte „Regler“, wählen Sie den gewünschten Regler aus der Dropdown-Liste aus und aktivieren Sie das Kontrollkästchen „Aktivieren“.
Klicken Sie auf die Schaltfläche „Kalibrieren“, um das Dialogfeld „Ventil kalibrieren“ zu öffnen.
Klicken Sie auf „Kalibrierungsmodus“, um in den Kalibrierungsmodus zu gelangen.
Klicken Sie auf „Minimales Ende“ (Aktuator bis zum minimalen Ende bewegen), „Minimales Ende festlegen“ (Spannung lesen), „Maximales Ende“ (Hub bis zum maximalen Ende) und „Maximales Ende festlegen“ (Spannung lesen).
Klicken Sie auf „Kalibrieren“, um die berechneten Werte zu verwenden, und dann auf „Speichern“, um sie im I/O-Modul und in der aktuellen ToolboxST-Konfiguration zu speichern.
Zu den Überprüfungsbefehlen (keine Reihenfolge erforderlich) gehören: Position (Schritt und Überwachung), Strom (Schritt und Überwachung), Manuell (manuelle Bewegung, verwendet mit der Schaltfläche „Senden“), Senden (Sollwert senden), AUS (Verifizierungsmodus verlassen).
3.5 Arten von Regleralgorithmen
Der IS220PSVOH1B unterstützt mehrere Servoregler-Algorithmustypen, die über den Reg_Type-Parameter ausgewählt werden können:
Reg_Type-Wert |
Beschreibung |
Unbenutzt |
Nicht verwendet |
no_fbk |
Kein Rückkopplungsregler |
1_LVposition |
Einzelner LVDT-Positionsregler |
1_PulseRate |
Einzelimpulsregler (Kraftstoffdurchfluss). |
2_LVpilotCyl |
Dualer LVDT-Pilotzylinderregler (Haupt + Pilot) |
2_LVposMAX |
Positionsregler mit maximal zwei LVDTs |
2_LVposMIN |
Positionsregler mit mindestens zwei LVDTs |
2_PIsRateMAX |
Kraftstoffdurchflussregler mit maximal zwei Impulsraten |
3_LV_LMX |
Median von drei LVDTs (für LMX100-Turbine) |
3_LVposMID |
Median von drei LVDTs (für Hochleistungsgasturbinen) |
4_LV_LM |
Verhältnismetrische Dual-LVDT-Paarauswahl (für LM1600/2500/6000) |
4_LV_LMX |
Vier-LVDT-Regler (LMX erweitert) |
4_LVP/cylMAX |
Vier LVDT-Haupt-/Pilot-Maximalregler |
Jeder Reglertyp verfügt über dedizierte Konfigurationsparameter wie Verstärkung (RegGain), Nullvorspannung (RegNullBias), Positionsgrenzen (MaxPOSvalue/MinPOSvalue) und LVDT-Spannungskorrespondenzwerte (MnLVDTx_Vrms/MxLVDTx_Vrms).
3.6 Dither-Funktion
Um zu verhindern, dass das Servoventil aufgrund eines längeren statischen Betriebs hängen bleibt, verfügt der IS220PSVOH1B über eine Dither-Funktion mit einstellbarer Amplitude. Dither-Frequenzoptionen: 12,5 Hz, 25 Hz, 33,33 Hz, 50 Hz, 100 Hz oder Nicht verwendet. Die Dither-Amplitude (DitherAmpl) wird in % Strom angegeben, Bereich 0–10 %. Hinweis: Wenn die Erkennung von Spulenkurzschlüssen aktiviert ist, werden Dither-Amplituden von mehr als 2 % nicht empfohlen, da sie die Berechnung des Spulenwiderstands beeinträchtigen können. Wenn die Dither-Amplitude kritisch ist, deaktivieren Sie die Berechnung des Spulenwiderstands.
3.7 Selbstmordschutz
Der IS220PSVOH1B bietet mehrere Selbstmordschutzmechanismen für Servoausgänge, um bei Erkennung eines Fehlers einen sicheren Antrieb des Servoventils in eine sichere Position (normalerweise geschlossen) zu gewährleisten. Zu den konfigurierbaren Suizidbedingungen gehören:
Aktueller Selbstmord (EnablCurSuic) : Wird ausgelöst, wenn der Fehler zwischen dem befohlenen Strom und dem tatsächlichen Rückkopplungsstrom den eingestellten Curr_Suicide-Schwellenwert (0–100 %) überschreitet.
Selbstmord der Positionsrückmeldung (EnablFbkSuic) : Wird ausgelöst, wenn die Positionsrückmeldung den Bereich (100 % + Fdbk_Suicide) überschreitet.
Selbstmord bei offener Spule (OpenCoilSuic) : Wird bei Erkennung einer offenen Servospule ausgelöst; Verwenden Sie OpenCoildiag, um spezifische Diagnoseinformationen zu erhalten.
Kurzschlussspulen-Selbstmord (ShrtCoilSuic) : Wird bei Erkennung einer kurzgeschlossenen Servospule ausgelöst; Verwenden Sie ShrtCoildiag für Diagnosedetails.
Die Erkennung von Unterbrechungen und Kurzschlüssen basiert auf der Berechnung des Spulenwiderstands: Nach der Kalibrierung ist RcoilOpen = 2 × (Servo-Compliance-Spannung/Servo-Strom), RcoilShort = 0,5 × (Servo-Compliance-Spannung/Servo-Strom). Benutzer können RopenTimeLim und RShrtTimeLim (Sekunden) als Fehlerbestätigungsverzögerungen festlegen.
VI. Zusammenfassung der Konfigurationsparameter
Der IS220PSVOH1B wird über die ToolboxST-Software konfiguriert. Zu den wichtigsten Konfigurationselementen gehören:
4.1 Servo-Registerkarte
Parameter |
Beschreibung |
Optionen / Standard |
Servo_MA_Out |
Nennstrom des Servos (mA) |
10, 20, 40, 80, 120 (Standard 10) |
EnablCurSuic |
Aktivieren Sie „Aktueller Selbstmord“. |
Aktivieren/Deaktivieren (Standardeinstellung Deaktivieren) |
EnablFbkSuic |
Aktivieren Sie Positionsrückmeldung Suicide |
Aktivieren/Deaktivieren (Standardeinstellung Deaktivieren) |
EnblAutoGain |
Automatische Verstärkung aktivieren (für 4_LV_LM, 3_LVLMX, 4_LVLMX) |
Aktivieren/Deaktivieren (Standardeinstellung Deaktivieren) |
Coil_RS_Only |
2-Spulen-Servokonfiguration (keine Last am S-Anschluss) |
Aktivieren/Deaktivieren (Standardeinstellung Deaktivieren) |
Curr_Suicide |
Aktueller Fehler-Suizid-Schwellenwert (%) |
0–100 (Standard 5) |
Fdbk_Suicide |
Positionsfeedback-Suizidmarge (%) |
0–10 (Standard 5) |
OpenCoilSuic |
Aktivieren Sie den Selbstmord mit offener Spule |
Aktivieren/Deaktivieren (Standardeinstellung Deaktivieren) |
ShrtCoilSuic |
Aktivieren Sie den Kurzspulen-Selbstmord |
Aktivieren/Deaktivieren (Standardeinstellung Deaktivieren) |
AchtungTBmAJmpPos |
TSVC mA-Jumperpositionsübereinstimmung |
10/20/40/80/120 mA_A/120 mA_B (Standard 10) |
RopenTimeLim |
Verzögerung der Erkennung offener Schaltkreise (Sekunden) |
0–100 (Standard 1) |
RShrtTimeLim |
Verzögerung der Kurzschlusserkennung (Sekunden) |
0–100 (Standard 1) |
TMR_DiffLimit |
Diagnosegrenze für TMR-Stimmendifferenz (%) |
0–110 (Standard 25) |
4.2 Registerkarte „Pulsfrequenzen“.
Parameter |
Beschreibung |
Optionen / Standard |
SysLim2Latch |
Systemlimit 2-Latch-Aktivierung |
Latch/NotLatch (Standard-Latch) |
SysLim2Type |
Vergleichsart begrenzen |
≤ oder ≥ (Standard ≥) |
SysLimit2 |
Obergrenze der Durchflussmenge |
0–20000 (Standard 0) |
TMR_DiffLimit |
TMR-Stimmendifferenzgrenze (%) |
0–20000 (Standard 5) |
4.3 Registerkarte „Regulatoren“.
Parameter |
Beschreibung |
Bereich/Standard |
Reg_Type |
Typ des Regleralgorithmus |
Siehe Liste oben (Standard: Nicht verwendet) |
Dither_Freq |
Dither-Frequenz (Hz) |
12,5, 25, 33,33, 50, 100, Nicht verwendet (Standard: Nicht verwendet) |
DitherAmpl |
Dither-Amplitude (% Strom) |
0–10 (Standard 2) |
LVDT_Margin |
Diagnosebereich für LVDT-Überschreitung (%) |
1–100 (Standard 2) |
RegGain |
Positionsregelkreisverstärkung (% Strom / Eng.-Einheit) |
-200 bis 200 (Standard 1) |
RegNullBias |
Null-Bias-Kompensation (% Strom) |
-100 bis 100 (Standard 0) |
Maximaler POS-Wert |
Position bei vollständiger Öffnung (normalerweise %) |
-15 bis 150 (Standard 100) |
MinPOS-Wert |
Position bei vollständiger Schließung (normalerweise %) |
-15 bis 150 (Standard 0) |
MnLVDT1_Vrms |
LVDT-Spannung bei vollständig geschlossenem Zustand (Vrms, Simplex/TMR) |
0–7,1 (Standard 1 / 1,1,1) |
MxLVDT1_Vrms |
LVDT-Spannung bei vollständiger Öffnung (Vrms, Simplex/TMR) |
0–7,1 (Standard 5 / 5,5,5) |
V. Diagnose und Alarme
Der IS220PSVOH1B führt die folgenden Selbstdiagnosetests durch:
Selbsttest beim Einschalten: Überprüft RAM, Flash-Speicher, Ethernet-Anschlüsse und die meisten Prozessorplatinen-Hardware.
Kontinuierliche Überwachung der internen Stromversorgungen.
Elektronische ID-Prüfung: überprüft, ob die Hardware-Sets von Terminal-Board, Erfassungs-Board und Prozessor-Board übereinstimmen und ob der Anwendungscode im Flash für die Hardware korrekt ist.
Jeder Analogeingang verfügt über Hardware-Grenzwertprüfungen basierend auf voreingestellten (nicht konfigurierbaren) oberen und unteren Pegeln in der Nähe des Betriebsbereichs. Bei Überschreitung wird ein Logiksignal gesetzt und der Eingang nicht mehr abgefragt.
Jeder Eingang verfügt außerdem über Systemgrenzwertprüfungen auf der Grundlage konfigurierbarer Hoch-/Tiefpegel, die Alarme generieren, Funktionen aktivieren/deaktivieren und selbsthaltend/nicht selbsthaltend sein können. RSTSYS setzt Bedingungen außerhalb der Grenzwerte zurück.
Die analoge Eingangshardware umfasst bei jedem Scan präzise Referenzspannungen; Die gemessenen Werte werden mit den erwarteten Werten verglichen, um den Zustand des A/D-Wandlers zu bestätigen.
Der analoge Ausgangsstrom wird an der Klemmenleiste mithilfe eines kleinen Bürdenwiderstands erfasst. Das I/O-Paket bereitet dieses Signal auf und vergleicht es mit dem befohlenen Strom, um den Zustand des D/A-Wandlers zu bestätigen.
Das Selbstmordrelais des Analogausgangs wird kontinuierlich auf Übereinstimmung zwischen dem befohlenen Zustand und der Rückmeldungsanzeige überwacht.
Detaillierte Diagnoseinformationen sind über die ToolboxST-Anwendung verfügbar. Diagnosesignale können einzeln zwischengespeichert und über das RSTDIAG-Signal zurückgesetzt werden, wenn sie wieder in den gesunden Zustand zurückkehren.
VI. Installationshinweise
Montieren Sie die TSVCH1A-Klemmenplatine sicher.
Stecken Sie ein (Simplex) oder drei (TMR) IS220PSVOH1B-Module direkt in die Klemmbrettanschlüsse.
Befestigen Sie die Module mechanisch mit den Gewindeeinsätzen neben den Ethernet-Ports und der klemmbrettspezifischen Montagehalterung. Passen Sie die Halterungsposition so an, dass keine rechtwinklige Kraft auf den DC-62-Pin-Stecker ausgeübt wird.
Stecken Sie die WSVO-Servotreiberbaugruppen in die 48-poligen J2-Anschlüsse und befestigen Sie sie mit den vier Schrauben.
Schließen Sie je nach Systemkonfiguration ein oder zwei Ethernet-Kabel an. Wenn eine einzelne IONet-Verbindung verwendet wird, funktioniert das Modul über jeden Port. Wenn Dual-Verbindungen verwendet werden, besteht die Standardpraxis darin, ENET1 mit dem Netzwerk zu verbinden, das dem R-Controller zugeordnet ist.
Versorgen Sie die E/A-Pakete und Treiber mithilfe der Netzschalter am TSVC mit Strom. Verwenden Sie SW3 für R, SW2 für S und SW1 für T und überprüfen Sie die Kontrollleuchten. Stellen Sie bei Simplex-Anwendungen, die das TSVC JDI/JD2 (K1-Relais) verwenden, sicher, dass SW1 eingeschaltet ist und die grüne DS1-LED leuchtet. andernfalls bietet das Auslöseüberbrückungsrelais K1 nicht den vorgesehenen Schutz.
Verwenden Sie die ToolboxST-Anwendung, um die I/O-Pakete nach Bedarf zu konfigurieren. Hinweis: Wenn die heruntergeladene Konfiguration E/A-Pakete mit anderen Modul-IDs als die aktuell ausgeführte Konfiguration enthält, ist möglicherweise auf einigen E/A-Paketen falsche Firmware installiert. Stellen Sie in diesem Fall sicher, dass auf dem Controller die neue Konfiguration ausgeführt wird, starten Sie das gesamte System neu und starten Sie dann den ToolboxST-Download-Assistenten neu.
