IS200ESELH1A یک برد انتخاب کننده محرک اختصاصی در سیستم کنترل تحریک استاتیک EX2100 جنرال الکتریک است. این برد به عنوان یک جزء حیاتی در معماری کنترل اضافی EX2100 عمل می کند و مسئول انتخاب نهایی و مسیریابی پالس های ماشه دروازه تریستور در پیکربندی های سیستم کنترل دوگانه است.
نام 'H1' در شماره مدل آن نشاندهنده هدف طراحی آن است: هدایت یک ماژول تبدیل توان واحد (PCM). این در ماژول کنترل استاندارد VME کابینت کنترل نصب شده است و با کنترلکنندههای اصلی مانند برد پردازشگر سیگنال دیجیتال (DSPX) و برد اصلی ورودی/خروجی (EMIO) از طریق Exciter Backplane (EBKP) در تعامل است. هدف اصلی طراحی آن اطمینان از انتقال بدون ضربه قدرت کنترل از کنترل کننده فعال به کنترل کننده آماده به کار در صورت خرابی کنترل کننده فعال است، در نتیجه تداوم و قابلیت اطمینان بالای کنترل تحریک ژنراتور را تضمین می کند.
II. تجزیه و تحلیل عمیق توابع اصلی
عملکرد IS200ESELH1A بسیار فراتر از یک انتقال سیگنال ساده است. طراحی آن مظهر ماهیت سیستم های کنترل صنعتی بسیار قابل اعتماد است.
1. دریافت و مسیریابی پالس های گیت با دقت بالا
این اساسی ترین و حیاتی ترین عملکرد IS200ESELH1A است. در منطق کنترل EX2100، برد DSPX، در بالای زنجیره کنترل، الگوریتم های تنظیمی اصلی را اجرا می کند و در نهایت سیگنال های پالس گیت در سطح منطق را با زمان بندی و فاز دقیق تولید می کند. این پالس ها روشن و خاموش شدن شش تریستور (SCR) را در پل تریستور سه فاز تمام موج کنترل می کنند. این سیگنال های پالسی ابتدا برای مدیریت I/O به برد EMIO ارسال می شوند و سپس از طریق صفحه پشتی کنترل (EBKP) به برد IS200ESELH1 منتقل می شوند.
دریافت دقیق: IS200ESELH1A با اطمینان این شش سیگنال پالس منطقی را از برد EMIO مربوطه خود دریافت می کند. این شش سیگنال دقیقاً با دستورات شلیک برای شش SCR در پل برق مطابقت دارد.
مسیریابی اختصاصی: به عنوان یک مدل H1، به طور خاص وظیفه دارد سیگنال های پالس دریافتی را از طریق مجموعه ای از کابل های خروجی، به طور کامل و دقیق به برد تقویت کننده پالس گیت اکسایتر (EGPA) مربوط به یک و تنها یک ماژول تبدیل توان ارسال کند. این طراحی درایو 'یک به یک' به وضوح دامنه کاربرد آن را در سیستم مشخص می کند، که برای پیکربندی های استاندارد تک پل یا سیستم های تحریک با الزامات اولیه افزونگی مناسب است.
2. داوری هسته ای و انتقال بدون ضربه در معماری کنترل اضافی
این نشان دهنده مهم ترین ارزش IS200ESELH1A در یک پیکربندی اضافی است و کلید دستیابی به دسترسی بالا در سیستم EX2100 است. در سیستمهایی با کنترلکنندههای اضافی (معمولا یک معماری Triple Modular Redundant - TMR که شامل کنترلکنندههای M1-Master 1، M2-Master 2 و C-Coordinator/Selector میشود)، IS200ESELH1A واحد اجرای فیزیکی برای عملکرد 'انتقال بدون ضربه' است.
پیکربندی دو کاناله: در یک سیستم اضافی، دو برد IS200ESELH1A به صورت موازی کار می کنند که یکی به بخش کنترل M1 و دیگری به بخش کنترل M2 تعلق دارد. به این معنی که برای همان پل برق، سیستم همیشه با دو جریان فرمان پالس گیت کاملاً مستقل و موازی آماده می شود.
اجرای منطق داوری: کنترل کننده هماهنگ کننده (C)، اگرچه مستقیماً در تولید پالس دخالت ندارد، نقش مهمی ایفا می کند. این به طور مداوم وضعیت جامع هر دو کنترل کننده اصلی، M1 و M2، از جمله ضربان قلب پردازنده، ثبات نتایج محاسباتی، و وضعیت خود تشخیصی سخت افزار را کنترل می کند. از طریق مجموعه پیچیدهای از الگوریتمهای رایگیری و تشخیص، کنترلکننده C در زمان واقعی تصمیم میگیرد که کدام کنترلکننده اصلی 'کنترلکننده اصلی فعال' فعلی سالمترین و قابلاعتمادترین است.
Physical Channel Gating: بر اساس نتیجه داوری از کنترلر C، سیستم دستورات الکترونیکی 'Enable' یا 'Disable' را به دو برد IS200ESELH1A ارسال می کند. فقط برد IS200ESELH1A در بخش کنترلی که به عنوان فعال تعیین شده است مسیر سیگنال داخلی خود را باز می کند و به شش سیگنال پالسی که دریافت می کند اجازه می دهد تا از طریق پورت خروجی متصل به برد EGPA عبور کنند. کانال خروجی برد IS200ESELH1A دیگر کاملاً منطقی مسدود است، حتی اگر در داخل همچنان سیگنال های پالس را از کنترل کننده اصلی خود دریافت کند.
پیگیری انتقال بدون ضربه: هنگامی که کنترل کننده اصلی فعال در حال کار (مثلا M1) تشخیص داده شد که دارای هر گونه خطا یا افت عملکرد غیرقابل جبران است، کنترلر C در عرض میلی ثانیه تصمیم می گیرد، سیگنال فعال را برای برد IS200ESELH1A بخش M1 لغو می کند و همزمان سیگنال M1ESH00 را به enIS20 می دهد. هیئت مدیره از آنجایی که کنترلر آماده به کار M2 به طور مداوم وضعیت سیستم را از طریق الگوریتم های نرم افزاری ردیابی می کند، پالس های شلیک خروجی آن به شدت در فاز با کنترل کننده اصلی M1 هماهنگ می شوند. در نتیجه، این فرآیند سوئیچینگ تقریباً هیچ اختلالی در جریان خروجی پل برق ایجاد نمی کند. ولتاژ ترمینال ژنراتور و توان راکتیو ثابت می مانند و به یک 'انتقال بدون ضربه' واقعی دست می یابند و قابلیت اطمینان عملیاتی و تداوم مجموعه ژنراتور را به طور قابل توجهی افزایش می دهند.
3. حفاظت سخت افزاری برای امنیت و قابلیت اطمینان سیستم
طراحی IS200ESELH1A مفاهیم ایمنی متعددی را در خود جای داده است.
جداسازی خطا: با مسدود کردن فیزیکی خروجی پالس کنترلکننده غیرفعال، به طور موثری از ارسال فرمانهای شلیک اشتباه یا خطرناک به پل برق توسط کنترلکنندههای معیوب جلوگیری میکند و از آسیب احتمالی تجهیزات یا نوسانات سیستم به دلیل خرابی منطق کنترل جلوگیری میکند.
Clear Division of Labor: مدل H1 به درایو تک پل اختصاص یافته است که معماری سیستم را روشن می کند و عیب یابی خطا را ساده می کند. در طول تعمیر و نگهداری یا بازرسی، تکنسین ها می توانند زنجیره کنترل را برای یک پل برق خاص به طور دقیق تعیین کنند.
III. اصل کار و یکپارچه سازی سیستم Deep Dive
عملکرد IS200ESELH1A یک فرآیند انتخاب سیگنال و گیتینگ پویا، کنترل شده و بسیار قابل اعتماد است.
1. جریان سیگنال تحت عملکرد عادی (مثال: M1 به عنوان Active Master)
مرحله 1: تولید پالس در بخش کنترل M1، برد DSPX انحراف بین ولتاژ ترمینال ژنراتور و نقطه تنظیم را در زمان واقعی محاسبه می کند. از طریق PID و سایر الگوریتمهای تنظیمی، زاویه شلیک تریستور مورد نیاز را تعیین میکند و شش توالی پالس منطقی متناظر را تولید میکند که دقیقاً با ولتاژ خط AC هماهنگ شدهاند.
مرحله 2: انتقال داخلی این پالس ها از طریق گذرگاه backplane به برد EMIO در همان بخش M1 ارسال می شوند. برد EMIO مدیریت ورودی/خروجی و پردازش منطقی لازم را انجام میدهد، سپس سیگنالهای پالس را از طریق مسیر اختصاصی در صفحه پشتی به سمت اسلات M1-ESEL هدایت میکند و آنها را به برد IS200ESELH1A تحویل میدهد.
مرحله 3: داوری و فعال کردن کنترل کننده هماهنگ کننده (C) به طور مداوم وضعیت داوری خود را از طریق یک گذرگاه ارتباطی پرسرعت (به عنوان مثال، ISBus) در صفحه پشتی به هر دو تابلوی IS200ESELH1A پخش می کند. در این زمان، برد IS200ESELH1 بخش M1 به طور مداوم فرمان 'Active' را دریافت می کند و سوئیچ الکترونیکی داخلی آن در حالت 'بسته' است.
مرحله 4: خروجی سیگنال در نتیجه، شش سیگنال پالس از EMIO به آرامی از طریق برد IS200ESELH1A عبور می کند و از طریق کانکتورهای D-SUB پنل جلویی، با چگالی بالا و بسته های کابل محافظ به برد EGPA واقع در کابینت تبدیل برق منتقل می شود.
مرحله 5: پاور درایو برد EGPA به عنوان واحد اجرای نهایی عمل می کند، پالس های منطقی ضعیف را از کابین کنترل تقویت می کند و ایزولاسیون الکتریکی را فراهم می کند، آنها را به پالس های قدرتمند با انرژی و سطح ولتاژ کافی تبدیل می کند تا مستقیماً دریچه های SCR ها را هدایت کند، هدایت آنها را کنترل کرده و در نتیجه جریان تحریک DC مورد نیاز را تولید می کند.
2. اصل دینامیک فرآیند سوئیچینگ اضافی
تشخیص و تصمیم گیری: کنترلر C یک خطای مهم را در کنترلر M1 تشخیص می دهد (به عنوان مثال، خرابی نرم افزار، خطای سخت افزار). این فرآیند از طریق ناظران سخت افزاری و تشخیص سلامت نرم افزار انجام می شود.
تغییر فرمان: پس از تأیید خطا، کنترلکننده C بلافاصله (معمولاً در عرض 10 تا 50 میلیثانیه) دستورات داوری جدید را از طریق صفحه پشتی به دو تخته IS200ESELH1A ارسال میکند: 'غیرفعال کردن M1-ESEL، فعال کردن M2-ESEL.'
سوئیچینگ فیزیکی: برد IS200ESELH1A بخش M1 با دریافت فرمان غیرفعال کردن، فورا مسیر سیگنال داخلی خود را قطع می کند و خروجی آن به حالت امپدانس بالا یا حالت بدون سیگنال تبدیل می شود. تقریباً به طور همزمان، مسیر داخلی برد IS200ESELH1A بخش M2 متصل می شود.
تحویل بدون درز: از آنجایی که DSPX کنترلر M2 وضعیت واقعی سیستم را ردیابی کرده است، دنباله پالسی که تولید می کند با فاز پالس های M1 در لحظه سوئیچ مطابقت دارد. بنابراین، هنگامی که M2-ESEL متصل می شود، توالی پالس دریافتی توسط برد EGPA دچار جهش ناگهانی در زمان یا فاز نمی شود. جریان خروجی پل برق به آرامی تغییر میکند، میدان تحریک ژنراتور هیچ ضربهای را تجربه نمیکند، و بار سیستم کاملاً از این تعویض داخلی بیاطلاع است.
