Der Woodward 8200-226 Servo Position Controller (SPC) ist ein leistungsstarkes elektronisches Steuergerät, das für die präzise Positionierung hydraulischer oder pneumatischer Aktuatoren entwickelt wurde. Es ist das neueste Modell der SPC-Serie und ersetzt direkt die Vorgängermodelle 8200-224 und 8200-225. Dieser Controller wird häufig in Gasturbinen, Dampfturbinen, Verbrennungsmotoren und anderen industriellen Antriebssystemen zum Antrieb von Einzelspulenaktoren eingesetzt und unterstützt einfach oder doppelt redundante Positionsrückmeldungsgeräte.
Der 8200-226 bietet außergewöhnliche Flexibilität und Zuverlässigkeit, akzeptiert Positionsanforderungssignale über DeviceNet oder 4-20-mA-Analogeingänge und treibt den Aktuator über einen internen PID-Regelalgorithmus an, um eine hochpräzise Positionsregelung mit geschlossenem Regelkreis zu erreichen. Mit der PC-basierten SPC Service Tool-Software können Benutzer den Controller einfach konfigurieren, kalibrieren, debuggen und Fehler beheben.
Das Produkt ist für CE, ATEX, CSA und die wichtigsten Schifffahrtsklassifizierungsgesellschaften (ABS, DNV, LR) zertifiziert und eignet sich daher für Gefahrenbereiche der Klasse I, Division 2 und Zone 2 sowie für Schiffsanwendungen. Sein großer Betriebstemperaturbereich (-40 °C bis +70 °C) ermöglicht es ihm, rauen Industrieumgebungen standzuhalten.
Hauptmerkmale und Vorteile
Mehrere Steuermodi : Unterstützt Proportional-, P-, PI-, PI-mit-Lag- und PI-mit-Lag-Lag-Steuerstrukturen, geeignet für proportionale und integrierende Aktoren.
Redundante Nachfrage und Rückmeldung : Kann mit DeviceNet und 4–20 mA als primäre/Backup-Bedarfsquelle konfiguriert werden; unterstützt einzelne oder zwei LVDT/RVDT/DC-Positionssensoren für Feedback-Redundanz.
Hohe Genauigkeit und Stabilität : Systemgenauigkeit bis zu 0,25 % des Skalenendwerts, mit konfigurierbaren Fehleralarm- und Abschaltschwellenwerten sowie Totzone und Integrator-Windup-Schutz.
Umfassende Selbstdiagnose : Beinhaltet Treiberunterbrechungs-/Kurzschlusserkennung, Treiberstromfehlererkennung, Feedback-Unterbrechungsdrahterkennung, Erregerspannungsüberwachung, Stromversorgungsüberwachung, Watchdog-Timer und mehr.
Flexible Kommunikationsschnittstellen : Standard DeviceNet (ODVA-konform), RS-232-Service-Port für PC-Verbindung, 4–20 mA Bedarfseingang und 4–20 mA Positionsüberwachungsausgang.
Fernkalibrierung und manuelle Steuerung : Unterstützt die Fernkalibrierung über DeviceNet sowie die geführte lokale Kalibrierung über das Servicetool; manueller Hubmodus zur Inbetriebnahme.
Sicherheit und Konformität : Erfüllt die Anforderungen für Gefahrenbereiche der nordamerikanischen Klasse I, Division 2 und der europäischen Zone 2; entspricht den ABS-, DNV- und LR-Schiffsvorschriften; verfügt über einen unabhängigen externen Abschalteingang und Alarm-/Abschaltrelaisausgänge.
Controller-Typen und anwendbare Aktoren
Controller-Typ |
Aktuatortyp |
Beschreibung |
Proportional |
Proportional (aktuell→Position) |
Verwendet den Befehls-Trimm-Integrator, um stationäre Fehler zu beseitigen; kann die Rückmeldung für den Betrieb mit offenem Regelkreis deaktivieren |
P-Controller |
Integrieren (Strom→Geschwindigkeit) |
Einfachster, sehr robuster, aber stationärer Fehler liegt vor, wenn der Nullstrom nicht richtig eingestellt ist |
PI-Controller |
Integrieren (Strom→Geschwindigkeit) |
Wird in >90 % der Anwendungen verwendet; erzwingt die Rückkopplung, um der Nachfrage im stationären Zustand zu entsprechen |
PI mit Verzögerung |
Integrieren (Strom→Geschwindigkeit) |
Fügt bei Bedarf einen Verzögerungsfilter hinzu, um Überschwingungen zu reduzieren; Einsatz für kritische Prozesse |
PI mit Lead-Lag |
Integrieren (Strom→Geschwindigkeit) |
Passt die scheinbare Bandbreite des Aktuators an; kann die Reaktion verstärken oder verringern |
Highlights der Installation und Verkabelung
Strom und Erdung
Die Stromleitung muss mit einer 5-A-Sicherung abgesichert sein.
Das SPC-Chassis muss über die Erdungsklemme mit der Schutzerde (PE) verbunden werden; Verwenden Sie den gleichen Kabelquerschnitt wie die Eingangsspannung.
Um eine optimale Störfestigkeit zu gewährleisten, verlegen Sie die Stromkabel getrennt von den E/A-Kabeln mit niedrigem Pegel.
Abschirmungen und Erdung
Verwenden Sie für alle Signale eine abgeschirmte Twisted-Pair-Verkabelung.
Schließen Sie die Abschirmung nur am SPC-Ende an (Einpunkterdung), um Erdschleifen zu vermeiden.
Empfohlene Streifenlänge: 8 mm (0,3 Zoll). Verzinnen (löten) Sie die Drahtenden nicht – Federklemmen basieren auf blanken Litzendrähten.
Anforderungen an explosionsgefährdete Standorte (Zone 2 / Klasse I, Div. 2)
Muss in einem Gehäuse mit Schutzart IP54 oder höher montiert werden.
Entfernen Sie bei eingeschalteter Stromversorgung keine Abdeckungen oder verbinden/trennen Sie keine Anschlüsse, es sei denn, der Bereich ist nachweislich ungefährlich.
Der Austausch von Komponenten kann die Eignung für Gefahrenbereiche beeinträchtigen.
Externes Herunterfahren und Zurücksetzen
Abschalteingang : Normalerweise geschlossen (Kontakte geschlossen) für Normalbetrieb; Durch das Öffnen der Kontakte wird der Ausgang des Aktuatortreibers deaktiviert.
Reset-Eingang : Normalerweise offen; Das kurzzeitige Schließen setzt verriegelte Alarme/Abschaltungen zurück.
Verkabelung des Statusrelaistreiberausgangs
Alarm- und Abschaltausgänge sind stromlos (Trockenkontakte). Eine externe Stromversorgung (max. 32 Vdc / 500 mA) muss in Reihe mit dem Ausgang und der Last angeschlossen werden.
Der Relaistreiber ist im Normalbetrieb aktiviert und im Alarm-/Abschaltzustand deaktiviert.
Konfiguration und Kalibrierung
Der SPC wird mit der SPC Service Tool -Software konfiguriert und kalibriert, die auf einem Windows-PC läuft und über die serielle RS-232-Schnittstelle kommuniziert. Für moderne Computer ohne seriellen Anschluss bietet Woodward ein USB-zu-seriell-Adapterkit (P/N 8928-463) an.
Konfigurationsschritte
Erstellen Sie eine neue Konfiguration oder öffnen Sie eine vorhandene (.cfg-Datei).
Wählen Sie die richtige Service-Schnittstellenversion aus (passen Sie mit der SPC-Software-Teilenummer zusammen).
Konfigurieren Sie die folgenden Registerkarten im Konfigurationseditor:
Servoregler : Reglertyp, Verstärkungen, Nullstrom, Stromgrenzen, Wind-Up-Schwellenwerte.
Positionsanforderung : Quelle (nur DeviceNet/primär, nur analog/primär), Skalierung, Fehlerreaktion.
Feedback : Feedback-Gerätetyp (4–20 mA, LVDT/RVDT, Gleichspannung), Erregung, Bereichsschwellen.
Positionsfehler : Zwei unabhängige Fehlerschwellenwerte/-verzögerungen, Verriegelungsverhalten.
Treiber : Strombereich, Dither, Fehlerverzögerung, Fehlerreaktion.
DeviceNet : Baudrate, MAC-ID, Fernkalibrierungsfreigabe.
Speichern Sie die Konfigurationsdatei.
Laden Sie die Konfiguration in den SPC (das Laden führt zum Herunterfahren des SPC).
Führen Sie den Kalibrierungsassistenten aus:
Schritt 1: Einführung
Schritt 2: Minimalposition (0 %) einstellen
Schritt 3: Maximale Position (100 %) einstellen
Schritt 4: Kalibrierung überprüfen (Sprungantworttest)
Schritt 5: Kalibrierungseinstellungen speichern
Schalten Sie SPC in den Run- Modus.
Kalibrierungsmethoden
Service-Tool-Kalibrierung : Geführter Assistent, bei dem der Benutzer den Aktuator manuell zu den Endpunkten bewegt und Rückmeldungssignale aufzeichnet.
DeviceNet-Fernkalibrierung : Wird von einem Host-Steuerungssystem über DeviceNet durchgeführt (erfordert die Auswahl „Kalibrierung wird über DeviceNet durchgeführt“ im Service-Tool).
Diagnose- und Schutzfunktionen
Der SPC bietet umfangreiche Diagnose- und Schutzfunktionen. Die wichtigsten Fehler sind nachstehend zusammengefasst:
Fehlername |
Typ (konfigurierbar) |
Beschreibung |
Treiberstromfehler |
Alarm / Abschaltung |
Der tatsächliche Strom stimmt nicht innerhalb von ±20 % des Skalenendwerts mit dem geforderten Strom überein |
Treiberüberstromfehler |
Herunterfahren (behoben) |
Der gemessene Strom übersteigt den geforderten Wert um mehr als 25 % des Skalenendwerts |
Fehler beim Öffnen des Treibers |
Alarm / Abschaltung |
Offene Aktuatorspule erkannt (Schwelle ≈ 13 / maximal erforderlicher Strom) |
Treiberkurzschlussfehler |
Alarm / Abschaltung |
Kurzschluss der Aktorspule erkannt (Schwelle ≈ 1 / Vollstrom) |
Rückmeldung 1/2 offener Fehler |
Alarm |
Offener Draht im Rückkopplungswandlerkreis (nur für isolierte Ausgänge) |
Rückmeldung 1/2 Bereichsfehler |
Alarm |
Die Rückkopplungsspannung überschreitet den kalibrierten Bereich ± Schwelle |
Positionsfehler Fehler 1/2 |
Alarm / Abschaltung |
Die Differenz zwischen Bedarf und Rückmeldung überschreitet den Schwellenwert für die Verzögerungszeit |
Erregungsfehler |
Alarm |
Erregerspannung liegt nicht innerhalb von ±0,2 Vrms des konfigurierten Werts |
DeviceNet-Kommunikationsfehler |
Alarm/Status |
Kein Master, langsame Daten, MAC-ID-Konflikt, CAN-Bus-Problem, Master im Leerlauf |
Externer Abschalteingang |
Herunterfahren (behoben) |
Abschalteingangskontakte geöffnet |
Interner Fehler |
Herunterfahren (behoben) |
Speichertest, Versorgungsspannung, A/D-Referenz, CPU-Leistungsüberwachung, Watchdog |
Alle Alarme und Abschaltungen können als selbsthaltend oder nicht selbsthaltend konfiguriert werden und können über den Reset-Eingang oder das Service-Tool zurückgesetzt werden.
Compliance und Zertifizierungen
Zertifizierung |
Standard / Körper |
Anwendbare Region/Bedingung |
CE (EMV) |
89/336/EWG |
Elektromagnetische Verträglichkeit |
CE (ATEX) |
94/9/EWG |
Geräte für explosionsgefährdete Bereiche (Zone 2, Gruppe IIC) |
CSA (Nordamerika) |
Klasse I, Division 2, Gruppen A, B, C, D, T4 bei 70 °C |
Gefahrenbereiche in Kanada und den USA (Komponentenzertifizierung) |
Marine |
ABS, DNV, LR (ENV1, ENV2, ENV3) |
Schiffe, Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge und mobile Offshore-Einheiten (nur Modelle 8200-225 und 8200-226) |
DRFD-zu-SPC-Ersatz-Querverweis
Der SPC 8200-226 kann viele ältere DRFD-Modelle (Digital Remote Final Driver) ersetzen. Unten ist ein Beispiel für einen Querverweis aufgeführt (eine vollständige Liste finden Sie im Anhang A des Handbuchs):
Altes DRFD-Modell |
Kanäle |
Leistung |
Verriegeln |
Treiberbereiche (mA) |
SPC-Ersatzhinweise |
0051 |
Überflüssig |
Wechselstrom |
Verriegeln |
±20,40,125,250 |
Kein direkter Ersatz; SPC benötigt externe Stromredundanz; kein 125mA-Bereich |
0062 |
Überflüssig |
Wechselstrom |
Verriegeln |
±20,40,125,250 |
Erfordert zwei SPCs für Redundanz |
0072 |
Einzel |
Gleichstrom |
Verriegeln |
±10,20,100,250 |
Möglicherweise müssen zwei SPCs neu abgestimmt werden |
0081 |
Einzel |
Gleichstrom |
Verriegeln |
±10,20,100,250 |
Ein SPC funktioniert; Möglicherweise ist eine Neuabstimmung erforderlich |
0302 |
Überflüssig |
Gleichstrom |
Verriegeln |
±10,20,100,250 |
Zwei SPCs + externe Stromversorgungsredundanz |
0412 |
Einzel |
Wechselstrom |
Verriegeln |
±20,40,125,250 (PI) |
Zwei SPCs; kein 125mA-Bereich |
0632 |
Einzel |
Gleichstrom |
Verriegeln |
±10,20,100,250 (EHPC) |
Externe Stromversorgung für EHPC-Wandler erforderlich; Möglicherweise ist eine Neuabstimmung erforderlich |
Wichtige Unterschiede zwischen DRFD und SPC :
Das SPC-Gehäuse ist nicht NEMA 4-zertifiziert.
Die SPC-Eingangsspannung beträgt 18–32 V DC (DRFD verwendet 120 V DC/Vac).
SPC-Statuskontakte sind normalerweise geschlossen (NC) und nur für 18–32 VDC ausgelegt.
Der maximale Ausgangsstrom des SPC beträgt 250 mA.
Service und technischer Support
Woodward bietet verschiedene Serviceoptionen zur Maximierung der Geräteverfügbarkeit:
Ersatz/Austausch (24-Stunden-Service) : Bietet schnell (normalerweise innerhalb von 24 Stunden) ein neuwertiges Ersatzgerät. Pauschalpreis plus Grundgebühr; Core-Retourengutschrift innerhalb von 60 Tagen.
Reparaturpauschale : Reparatur zum Festpreis für die meisten Standardprodukte; beinhaltet die Garantie auf ersetzte Teile und Arbeitsaufwand.
Wiederaufbereitung zum Pauschalpreis (nur mechanische Produkte): Das Gerät wird mit voller Produktgarantie in einen neuwertigen Zustand zurückversetzt.
