La tarjeta de protección de maquinaria MPC4 es un componente central de la línea de productos VM y una parte clave del sistema de protección de maquinaria (MPS) de la serie VM600. Diseñada para el monitoreo y protección en tiempo real de maquinaria industrial, esta tarjeta presenta alta programabilidad y versatilidad, capaz de procesar simultáneamente cuatro entradas de señales dinámicas y dos entradas de tacómetro (Keyphasor). La tarjeta MPC4 se utiliza ampliamente en sectores industriales críticos como la generación de energía, el petróleo y el gas y el sector aeroespacial para garantizar que los equipos funcionen en condiciones seguras y confiables.
La tarjeta MPC4 está disponible en tres versiones: Estándar, Circuitos Separados y Seguridad (MPC4SIL), cumpliendo con los requisitos funcionales y de seguridad de diferentes escenarios de aplicación. Todas las versiones deben usarse como un par de tarjetas con una tarjeta de entrada/salida IOC4T correspondiente.
II. Características y beneficios clave
1. Entrada de señal dinámica multicanal
Admite 4 canales de señal dinámica y acepta entradas de varios sensores como aceleración, velocidad y desplazamiento (proximidad).
Cada canal es programable de forma independiente y admite entrada de voltaje (±10 V CA) o corriente (0–25 mA CC).
La impedancia de entrada es de 200 kΩ, con una alta relación de rechazo de modo común (>60 dB) y una baja diafonía (-72 dB).
2. Entrada de tacómetro dual (fasor clave)
Admite 2 entradas de referencia de velocidad/fase, adecuadas para sondas de proximidad, captadores magnéticos o señales TTL.
Admite relaciones de tacómetro fraccionarias, con un amplio rango de velocidad (0,016 Hz a 50 kHz).
3. Procesamiento de señales digitales (DSP) en tiempo real
Utiliza tecnología DSP avanzada para filtrado, integración/diferenciación y rectificación en tiempo real (RMS, media, pico verdadero, pico a pico verdadero).
Admite seguimiento de órdenes, permitiendo el monitoreo simultáneo de amplitud y fase.
4. Alarmas programables y puntos de ajuste adaptativos
Proporciona alarmas de dos niveles de alerta y peligro, y admite funciones de retardo, histéresis y enclavamiento.
Los umbrales de alarma se pueden ajustar de forma adaptativa en función de la velocidad o señales externas, lo que mejora la flexibilidad del sistema.
5. Fuente de alimentación del sensor y acondicionamiento de la señal
Las fuentes de alimentación integradas admiten sensores como acelerómetros IEPE y sistemas de medición de proximidad.
Proporciona salidas de voltaje de ±27,2 V, +15 V y una fuente de corriente constante de 6,16 mA.
6. Conectores del panel frontal e indicadores de estado
Los conectores BNC para cada canal emiten señales de sensor 'sin procesar' para análisis externo.
Los indicadores LED del panel frontal muestran el estado del canal, las alarmas y las fallas del sistema.
7. Diseño modular e intercambiable en caliente
Admite inserción y eliminación en vivo (intercambio en caliente), lo que facilita el mantenimiento y las actualizaciones.
Puede funcionar junto con otras tarjetas en el sistema VM600 (por ejemplo, IOC4T, RLC16, IRC4).
8. Seguridad y certificaciones
Tanto la versión estándar como la de seguridad están certificadas según IEC 61508 e ISO 13849 para sistemas de seguridad funcional (p. ej., SIL 1, PL c).
La versión de seguridad (MPC4SIL) presenta aislamiento eléctrico para evitar cambios de configuración involuntarios.
III. Principio de funcionamiento y funciones de procesamiento
El principio operativo central de la tarjeta MPC4 se basa en la tecnología de procesamiento de señal digital (DSP) de alto rendimiento. Proporciona monitoreo y protección integral de la maquinaria mediante adquisición, filtrado, análisis y procesamiento de alarmas en tiempo real de señales de sensores. El principio de funcionamiento se detalla en cuatro aspectos a continuación:
1. Entrada y acondicionamiento de señal
La tarjeta MPC4 acepta señales de varios sensores, incluidos:
Señales dinámicas: como aceleración de vibración, velocidad, desplazamiento, así como posición de empuje, excentricidad, expansión de la caja, etc.
Señales de tacómetro: provenientes de fasores clave, codificadores o sensores de pulso, utilizadas para referencia de fase y medición de velocidad.
Cada entrada de señal dinámica se somete a un acondicionamiento frontal analógico, que incluye:
Coincidencia de impedancia: la impedancia de entrada de 200 kΩ se adapta a varias características de salida del sensor.
Rechazo de modo común: CMRR > 60 dB suprime eficazmente la interferencia de modo común.
Respuesta de frecuencia: rango de frecuencia analógica de CC a 60 kHz (-3 dB), lo que garantiza que se conserven los componentes de alta frecuencia.
Las señales de entrada de corriente se convierten en señales de voltaje a través de una resistencia interna de 324,5 Ω antes del muestreo. Todas las señales de entrada pasan por filtros anti-aliasing antes de llegar al ADC (convertidor analógico a digital), lo que garantiza la precisión del muestreo.
2. Flujo de procesamiento de señales digitales
La tarjeta MPC4 utiliza una arquitectura de procesamiento paralelo multicanal, donde cada señal se procesa de forma independiente, lo que implica principalmente los siguientes pasos:
a) Filtrado digital
Admite filtros de paso alto, paso bajo y paso de banda con pendientes configurables de 6 a 60 dB/octava.
La ondulación de la banda de paso es inferior a ±0,3 dB y la atenuación de la banda de parada es superior a 50 dB, lo que garantiza la pureza de la señal.
b) Integración y Diferenciación
Puede integrar aceleración a velocidad o desplazamiento, o diferenciar velocidad de aceleración, según sea necesario.
El rango de frecuencia operativa de integración es de 2,5 Hz a 10 kHz.
c) Rectificación y cálculo de amplitud
d) Seguimiento de pedidos y análisis de fases
Realiza un seguimiento automático de la amplitud y fase de órdenes específicas (por ejemplo, 1X, 2X, 3X) durante los cambios de velocidad.
El error de fase es inferior a ±6°, normalmente ±1° en la frecuencia fundamental.
e) Medición de espacio/posición
Se utiliza para monitorear parámetros estáticos o de variación lenta, como el desplazamiento del eje y la posición de empuje.
Admite compensación inicial de espacio/compensación para mejorar la precisión de la medición.
3. Combinación lógica y procesamiento de alarmas
La tarjeta MPC4 dispone de un sistema de alarma configurable de forma flexible:
a) Niveles de alarma
Cada canal admite alarmas de dos niveles de alerta y peligro, cada una de las cuales se puede configurar como por encima del límite (A+, D+) o por debajo del límite (A-, D-).
Los umbrales de alarma se pueden establecer en cualquier lugar dentro de la escala completa y admiten ajustes adaptativos, por ejemplo, en función de la velocidad.
b) Retardo de alarma e histéresis
c) Combinaciones lógicas
Admite combinaciones lógicas como AND, OR y votación mayoritaria, con hasta 8 funciones básicas y 4 funciones avanzadas configurables.
Adecuado para juicios complejos de múltiples parámetros en sistemas de maquinaria.
d) Salidas de alarma
Las señales de alarma se emiten a través de la tarjeta IOC4T, controlan relés o se transmiten a través del bus OC a otras tarjetas (p. ej., RLC16, IRC4).
4. Autodiagnóstico del sistema (sistema OK)
La tarjeta MPC4 incluye un sistema OK integrado que monitorea continuamente el estado del sensor y la cadena de señal:
Detección de umbral de dos niveles: los límites superior e inferior configurables monitorean si el nivel de la señal está dentro de un rango razonable.
Detección de fallas de línea: identifica fallas como circuitos abiertos y cortocircuitos.
Indicación del panel frontal: Cada canal tiene un LED que indica el estado 'OK' o el tipo de falla.
Además, la tarjeta MPC4 realiza una rutina de autoprueba al inicio, diagnosticando el estado del hardware y el firmware para garantizar un funcionamiento confiable del sistema.
IV. Diferencias de versión y escenarios aplicables
| de la versión |
Características |
Aplicaciones típicas |
| Estándar |
Admite todas las funciones, incluido el bus VME, canales de tacómetro y seguimiento de banda estrecha. |
Sistemas generales de protección de maquinaria. |
| Circuitos separados |
Diseño aislado eléctricamente, conforme a IEC 60255-5. |
Entornos con alta interferencia electromagnética. |
| Seguridad (MPC4SIL) |
Sin interfaz VME, sin tacómetro ni soporte de seguimiento de banda estrecha, certificado SIL 1. |
Sistemas de seguridad funcional (p. ej., SIL 1 / PL c). |
V. Aplicaciones típicas
Turbinas de Gas y Vapor: Vibración, desplazamiento, monitoreo de velocidad.
Compresores y bombas: vibración del eje, condición de los rodamientos, posición de empuje.
Generadores y Motores: Protección contra vibraciones, análisis de fases.
Aerogeneradores: Seguimiento de la vibración y la velocidad del tren motriz.
