El IS200DSPXH1C es una placa de control de procesador de señal digital diseñada por General Electric (GE) para sus variadores Innovation Series™ y su sistema de control de excitación EX2100™. Esta placa es una importante revisión de hardware dentro de la serie DSPX y sirve como controlador principal para funciones de puente y regulador de motor, funciones de compuerta y funciones de control de campo del generador. Desempeña un papel central en los sistemas de control industrial. En comparación con la versión H1B, la versión H1C puede presentar optimizaciones adicionales en las características del hardware y soporte funcional para adaptarse a requisitos de aplicaciones de control más complejos.
La placa IS200DSPXH1C integra un procesador de señal digital (DSP) de alto rendimiento, componentes de memoria estándar y un circuito integrado de aplicación específica (ASIC) que realiza funciones lógicas personalizadas. Funciona a una velocidad de reloj de 60 MHz, lo que proporciona una potente capacidad computacional para el procesamiento en tiempo real de algoritmos de control complejos. La placa está equipada con varios tipos de memoria, incluida la memoria FLASH para arranque y ejecución de código, RAM para almacenamiento de datos, NVRAM para almacenamiento de datos no volátiles y memoria de solo lectura para identificación de revisión de la placa.
Las características clave del IS200DSPXH1C incluyen:
DSP de alto rendimiento: velocidad de reloj de 60 MHz, que proporciona una potente capacidad de procesamiento en tiempo real.
Múltiples tipos de memoria: FLASH, RAM, NVRAM y memoria de solo lectura.
ASIC dedicado: integra funciones lógicas personalizadas, mejorando la integración y confiabilidad del sistema.
Interfaces de comunicación ricas: incluye ISBus, interfaces seriales TTL, entradas diferenciales HIFI, etc.
Configuración de E/S flexible: Admite contadores VCO, interfaces de codificador incremental en cuadratura, entradas discretas y más.
Funciones de sincronización precisas: las señales de pulso de carga del bucle interno y del bucle de aplicación garantizan una sincronización de control precisa.
Mecanismos de protección integral: detección de desbordamiento de pila, temporizador de vigilancia, que garantiza un funcionamiento seguro del sistema.
Indicación de estado: Los LED de FALLA y ESTADO del panel frontal proporcionan un estado operativo intuitivo.
La placa se conecta al backplane mediante un conector DIN de 128 pines y 4 filas (P1). En el sistema de excitación EX2100, funciona en conjunto con la placa EISB, con las dos unidas físicamente para formar una sola unidad. El panel frontal también proporciona un puerto emulador DSP (P5) y un puerto de monitor de ingeniería (P6) para desarrollo y mantenimiento.
II. Funciones principales
Las funciones principales del IS200DSPXH1C incluyen, entre otras, las siguientes:
1. Procesamiento y control de señales digitales
El núcleo de la placa IS200DSPXH1C es un procesador de señal digital de alto rendimiento que funciona a 60 MHz, responsable de ejecutar algoritmos de control, procesar señales de entrada y generar comandos de salida. En los variadores de la serie Innovation, controla la regulación del puente y del motor y las funciones de compuerta. En el sistema de excitación EX2100, controla las funciones de excitación del campo del generador.
2. Soporte para múltiples tipos de memoria
La placa proporciona varios tipos de memoria para cumplir con diferentes requisitos de aplicación:
Memoria FLASH: almacena imágenes de arranque de DSP, código de ejecución, parámetros configurables y registros del historial del sistema.
RAM: Se utiliza para el almacenamiento de datos y la ejecución de código.
NVRAM: se utiliza para el almacenamiento de datos no volátiles, lo que garantiza la retención de datos después de un corte de energía.
Memoria de sólo lectura: almacena información de identificación de revisión de la placa.
3. Lógica ASIC dedicada
El ASIC en la placa integra la mayoría de las funciones especializadas y de soporte, que incluyen:
Registro de identificación de revisión ASIC.
Control de interfaz serie.
Sincronización de señal de pulso de carga.
Detección de desbordamiento de pila.
Temporizador de vigilancia.
Temporizador de funcionamiento libre de 24 bits.
Contadores y registros de captura.
Salidas PWM.
4. Interfaces de comunicación en serie
El IS200DSPXH1C proporciona cuatro interfaces serie a través del conector P1:
Dos Interfaces ISBus: velocidad de 5 Mb/s, configurables como maestro o esclavo, para comunicación con ACL o funciones de expansión local.
Una interfaz asíncrona TTL: para conectar una herramienta de configuración basada en PC, incluidas señales RX, TX y TXEN/RTS.
Una interfaz asíncrona TTL: para conectar una placa programadora, incluidas señales RX, TX y RTS.
5. Sincronización de señales de pulso de carga
La placa utiliza señales de pulso de carga para un control de sincronización preciso:
Pulso de carga de bucle interno: captura valores de E/S como VCO de voltaje/corriente de puente, motor o generador, contadores de tacómetro y entradas discretas. También puede sincronizar canales ISBus, software y salidas de control.
Pulso de carga del bucle de aplicación: funciona a un submúltiplo o múltiplo de la frecuencia del pulso de carga del bucle interno y se utiliza para capturar valores de otros VCO y tacómetros de aplicaciones.
Para facilitar la sincronización del firmware, se proporciona un registro de 6 bits. Se incrementa con cada pulso de carga del bucle interno y se restablece con cada pulso de carga del bucle de aplicación.
6. Detección de desbordamiento de pila
La placa proporciona detección de desbordamiento para la pila de primer plano (usando memoria interna) y la pila de fondo (usando SRAM externa). Un desbordamiento en cualquiera de las pilas genera la interrupción INT0. Si ambas pilas se desbordan simultáneamente, se genera un reinicio completo. Un registro de configuración permite desactivar el restablecimiento del desbordamiento de la pila.
7. Temporizador de vigilancia
El temporizador de vigilancia está habilitado y el DSP debe alternarlo periódicamente (el intervalo de alternancia es configurable). Un tiempo de espera de vigilancia generará un restablecimiento completo, lo que garantizará que el sistema pueda recuperarse automáticamente de anomalías de software.
8. Entradas diferenciales HIFI
La placa proporciona cinco entradas de aplicación diferenciales (HIFI), configurables para uno de tres modos:
Dos interfaces de codificador incremental en cuadratura: una con capacidad de marcador, que controla dos contadores ascendentes y descendentes de 16 bits. Los contadores mantienen su estado cuando las entradas están al mismo nivel y cambian de estado cuando las entradas son diferencialmente opuestas. Cada cambio de contador va acompañado de un reinicio del temporizador de 5 MHz y un registro de estado que registra la dirección del conteo. Los registros de captura se pueden configurar para capturar valores cuando se produce el pulso de carga del bucle interno o del bucle de aplicación.
Contadores VCO de capa de aplicación o interfaces de bloqueo de canal único: cinco contadores de 16 bits se incrementan en las entradas filtradas y decodificadas diferencialmente. Estos valores de contador se capturan en registros mediante el pulso de carga del bucle de aplicación para que el DSP los lea.
Hasta diez entradas discretas: cada entrada se filtra durante tres ciclos de reloj del sistema y el DSP puede leerla directamente en un búfer.
9. Puentear entradas VCO
Seis entradas del backplane se filtran digitalmente y se ingresan a los contadores VCO. Estos son contadores de 16 bits con registros de captura bloqueados por el pulso de carga del bucle interno y legibles por el DSP. Las entradas provienen de tarjetas de E/S específicas de la tecnología, como BIC (interfaz de puente) o tarjetas de interfaz de excitador.
10. Salidas PWM
La placa proporciona dos salidas PWM a una frecuencia fija de 24 kHz con resolución de 10 bits cada una, ocupando un registro de 20 bits. Se pueden utilizar para controlar medidores de instrumentación u otras salidas.
11. E/S de la placa de expansión
Se proporciona una señal SYNC OUT para sincronizar funciones en la capa de la placa BIC.
III. Aplicaciones del sistema
1. Aplicación en unidades de la serie Innovation
En los variadores de la Serie Innovation, el IS200DSPXH1C actúa como controlador principal, responsable de:
Control de puente: controla el estado de conmutación del puente de potencia para lograr el control de velocidad y par del motor.
Regulación del motor: ejecuta algoritmos de control del motor, procesa señales de retroalimentación y genera pulsos de activación de la puerta.
Procesamiento en tiempo real: adquiere y procesa entradas VCO, contadores de tacómetro y otras señales a alta velocidad.
Interfaz de comunicación: se comunica con ACL u otros módulos de expansión a través de ISBus.
2. Aplicación en el sistema de control de excitación EX2100
En el sistema de control de excitación EX2100, el IS200DSPXH1C trabaja en conjunto con la placa EISB, responsable de:
Control de campo del generador: ejecuta algoritmos del regulador automático de voltaje (AVR) para controlar la corriente de campo.
Control de bucle interno: procesa la retroalimentación de corriente y voltaje del campo y genera comandos de disparo de puerta.
Funciones de protección: monitorea el estado del sistema, implementa sobreexcitación, subexcitación, limitación de V/Hz y otras funciones de protección.
Soporte de redundancia: en sistemas TMR, funciona con controladores M1, M2 y C para lograr control redundante.
3. Coordinación con la Junta Directiva de EISB
En el sistema EX2100, la placa IS200DSPXH1C y EISB están físicamente unidas para formar una sola unidad:
Funciones EISB: Proporciona comunicación ISBus, interfaces de fibra óptica, teclado y puertos para herramientas.
Intercambio de señales: DSPX intercambia datos con EISB a través del backplane para comunicarse con dispositivos externos.
Reemplazo integrado: durante el mantenimiento, el DSPX y el EISB generalmente se retiran del bastidor como una sola unidad.
4. Escenarios de aplicación típicos
Control de accionamiento industrial: control central para varios variadores de frecuencia de CA.
Control de Excitación del Generador: Regulación automática de voltaje para generadores síncronos.
Control de procesos: como controlador de alto rendimiento para el control de procesos industriales que requieren procesamiento en tiempo real.
Estabilización del sistema de energía: funciona con funciones PSS para mejorar la estabilidad del sistema de energía.
IV. Descripción detallada de la interfaz
1. Conector del panel posterior P1
P1 es un conector DIN de 32 pines y 4 filas (128 pines en total), que proporciona todas las conexiones de señal entre el DSPX y el backplane y otras placas. Las señales clave incluyen:
| Categoría de señal |
Cantidad |
Descripción |
| Autobús de datos |
32 bits |
D0-D31, bus de datos bidireccional |
| Dirección Autobús |
14 bits |
A0-A13, bus de direcciones |
| Selecciones de chips |
4 |
0CS_BIC, 0CS_IO, 0CS_LAN, 0CS_SPR, seleccione BIC, E/S, LAN y placas de repuesto respectivamente |
| Control de autobuses |
2 |
OBUS_RD (lectura de bus), OBUS_WR (escritura de bus) |
| Entradas de interrupción |
4 |
INT_BIC, INT_IO, INT_LAN, etc. |
| Entradas VCO |
6 |
VCO_1 a VCO_6, entradas VCO puente de 0-2 MHz |
| Entradas de alta fidelidad |
5 pares |
HIFI_1P/N a HIFI_5P/N, entradas diferenciales |
| Interfaces ISBus |
2 |
GR1_TX/RX, GR2_TX/RX, comunicación serie de 5 Mb/s |
| Pulsos de carga |
3 |
Pulsos de carga del bucle interno y del bucle de aplicación, etc. |
| Interfaz de teclado |
3 |
KYPD_TX, KYPD_RX, KYPD_RTS |
| Interfaz de herramienta |
3 |
HERRAMIENTA_TX, HERRAMIENTA_RX, HERRAMIENTA_TXEN |
| Salidas PWM |
2 |
MTR1_PWM, MTR2_PWM, 24 kHz, resolución de 10 bits |
| SINC_OUT |
1 |
Para sincronización LAN |
| Salidas de reloj |
Múltiple |
CPU_CLK1/2, CLK20_1/2, CLKT0/1/2, etc. |
| Fuerza |
Múltiple |
P5 (+5 V), DCOM (Retorno de energía digital), ACOM (Retorno de energía analógica) |
2. Puerto del emulador P5
P5 está ubicado en el panel frontal de la placa y proporciona una interfaz para el puerto del emulador TI. Es una interfaz de escaneo (similar a JTAG) que admite emulación y programación FLASH.
3. Puerto de monitorización de ingeniería P6
P6 está ubicado en el panel frontal de la placa y se conecta al puerto serie síncrono del DSP (niveles TTL). Es sólo para uso de ingeniería de GE.
4. Puntos de prueba a bordo
P6 y P7 (ubicados en la superficie de la placa) son puntos de prueba para uso de prueba/desarrollo únicamente y no deben usarse para mantenimiento en campo.
5. LED del panel frontal
| del LED |
Color |
Estado normal |
Estado anormal |
| FALLA |
Rojo |
Apagado |
Encendido o parpadeando: se produjo una falla o durante el reinicio |
| ESTADO |
Verde |
Intermitente (en ejecución) |
Encendido fijo: detenido; Apagado: se produjo una falla o durante el reinicio |
V. Indicadores y Diagnósticos
1. LED DE FALLO (Rojo)
Impulsado directamente por el DSP, indica el estado de falla de la placa:
Apagado: Sin fallos, funcionamiento normal.
Encendido o intermitente: ha ocurrido una falla o la placa está en reinicio.
2. LED DE ESTADO (Verde)
Impulsado por el DSP, indica el estado operativo de la placa:
Parpadeando: la placa está funcionando.
Encendido fijo: la placa se ha detenido.
Apagado: Ha ocurrido una falla o la placa está en reinicio.
3. Funciones de diagnóstico
El IS200DSPXH1C implementa varias funciones de diagnóstico a través de lógica y firmware internos:
Detección de desbordamiento de pila: evita fallos del sistema debido a anomalías del software.
Temporizador de vigilancia: garantiza que el software responda dentro de un tiempo predeterminado.
Comprobaciones de memoria: comprobaciones de integridad de FLASH y RAM.
Monitoreo de interfaz de comunicación: Monitoreo de estado para ISBus e interfaces seriales.
Monitoreo del voltaje de la fuente de alimentación: monitorea los voltajes críticos de la fuente de alimentación a través del backplane.
Los resultados del diagnóstico se pueden leer a través del software Toolbox y la indicación preliminar está disponible en los LED del panel frontal.
VI. Instalación y reemplazo
1. Ubicación de montaje
La placa IS200DSPXH1C se inserta en una ranura designada en el bastidor de control. En el sistema EX2100, el DSPX está físicamente conectado a la placa EISB, con el DSPX arriba y el EISB abajo. Durante la instalación, asegúrese de que la placa esté insertada en la ranura correcta; una inserción incorrecta puede dañar los componentes electrónicos de la placa.
2. Procedimiento de reemplazo fuera de línea (sistema desenergizado)
Advertencias de seguridad:
ADVERTENCIA: Para evitar descargas eléctricas, apague el sistema y siga todos los procedimientos de desconexión y descarga descritos en las guías pertinentes. Cumpla con todas las prácticas locales de bloqueo y etiquetado.
PRECAUCIÓN: Para evitar daños a los componentes causados por la electricidad estática, trate todas las placas con técnicas de manipulación sensibles a la estática. Utilice una correa de conexión a tierra y guarde las placas en bolsas antiestáticas.
Pasos de reemplazo:
Verificar apagado: asegúrese de que el sistema esté completamente desenergizado. Abra la puerta del gabinete de control y verifique que los indicadores de energía en el EPDM (si están presentes) y EPSM estén apagados, y que los LED en el DSPX estén apagados.
Desconecte la fibra óptica: desconecte los seis cables de fibra óptica del panel frontal del EISB.
Quitar tableros antiguos:
Afloje los tornillos en la parte superior de la placa frontal DSPX y en la parte inferior de la placa frontal EISB cerca de las pestañas eyectoras (los tornillos son cautivos).
Retire el DSPX y el EISB levantando las pestañas de expulsión.
Junte suavemente ambas tablas para sacarlas del estante con ambas manos.
Separe el EISB: retire el EISB de la parte inferior del DSPX y conéctelo al DSPX de reemplazo.
Instalar nuevas placas:
Alinee el nuevo DSPX y el EISB adjunto con la ranura correcta y empújelos a lo largo de las guías.
Con los pulgares, presione firmemente la parte superior e inferior de las placas frontales simultáneamente para asentar inicialmente las tablas.
Apriete alternativamente los tornillos en la parte superior e inferior del conjunto de la placa frontal de manera uniforme para garantizar que el módulo esté asentado correctamente.
Vuelva a conectar la fibra óptica: Vuelva a conectar todos los cables de comunicación desconectados en el paso 2.
Restablecer la energía: cierre la puerta del gabinete y restablezca la energía al sistema.
Reconfigurar: Después de reemplazar el DSPX, se debe reconfigurar. Consulte el software Toolbox para conocer los procedimientos requeridos.
3. Procedimiento de Reemplazo en Línea (Sistema Redundante)
En un sistema de control redundante, una placa DSPX defectuosa se puede reemplazar mientras el sistema está en funcionamiento.
Advertencia de riesgo: durante el reemplazo en línea, otros controladores, fuentes de alimentación y tableros de terminales permanecen energizados y activos. Se debe tener extrema precaución para evitar tocar otras partes vivas o provocar cortocircuitos.
Pasos de reemplazo:
Identificar la placa fallida: confirme la sección (M1, M2 o C) que contiene el DSPX fallido a través de los indicadores del panel frontal.
Desenergice la sección: Siguiendo los procedimientos para el tipo EX2100 específico, apague la sección que contiene el DSPX fallido. Compruebe que los indicadores LED de la sección EPSM correspondiente estén apagados.
Verifique la transferencia de control y apague: verifique los LED del controlador para confirmar que el control se haya transferido al otro maestro. Verifique que todos los indicadores de energía en las placas de la sección afectada estén apagados antes de tocar el DSPX.
Desconecte la fibra óptica: desconecte los cables de comunicación de fibra óptica del panel frontal del EISB.
Eliminar placa(s) fallida(s): Igual que el procedimiento fuera de línea.
EISB separado: Igual que el procedimiento fuera de línea.
Instalar nueva(s) placa(s): Igual que el procedimiento fuera de línea.
Restaurar energía: Vuelva a aplicar energía a la sección desde el EPDM. Verifique que los indicadores de energía en EPDM y EPSM se enciendan, y que los LED de energía verdes en las placas controladoras adyacentes se enciendan.
Reconectar Fibra Óptica: Reconectar todos los cables de comunicación.
Reconfigurar: Después de reemplazar el DSPX, se debe reconfigurar. Consulte el software Toolbox para conocer los procedimientos requeridos.
Prueba funcional: Verifique la funcionalidad DSPX reemplazada transfiriendo el control del maestro activo al maestro inactivo y observando el funcionamiento correcto del sistema.
