کنترلر UCV GE IS215UCVDH5A

IS215UCVDH5A یک کامپیوتر تک برد باس VME (SBC) با کارایی بالا است که توسط جنرال الکتریک (GE) برای سیستم کنترل توربین Mark VI طراحی شده است. این کنترلر که متعلق به سری UCVD است، دارای ارتفاع 6U، ضریب فرم دوگانه است و در یک رک VME به نام ماژول کنترل نصب می‌شود و به عنوان واحد پردازش هسته در حال اجرا کد برنامه کاربردی توربین عمل می‌کند. سیستم عامل آن QNX است، یک سیستم عامل همزمان و چند وظیفه ای که برای کاربردهای صنعتی با سرعت بالا و با قابلیت اطمینان بالا مهندسی شده است.

کنترلر IS215UCVDH5A نقش مهمی در سیستم Mark VI ایفا می کند که مسئول اجرای منطق کنترل، پردازش داده های ورودی/خروجی و ارتباط با رابط های اپراتور و سیستم های کنترل توزیع شده است. داده‌ها را با بردهای ورودی/خروجی در گذرگاه VME مبادله می‌کند و از طریق یک رابط اترنت به بزرگراه داده‌های جهانی (UDH) متصل می‌شود و یکپارچگی یکپارچه با HMI، سیستم نظارت CIMPLICITY، PLC‌های سری 90-70 و DCSهای شخص ثالث را ممکن می‌سازد.

این محصول برای کنترل تجهیزات حیاتی دوار مانند توربین‌های گاز، توربین‌های بخار، کمپرسورها و ژنراتورها مناسب است و به طور گسترده در بخش‌های صنعتی از جمله تولید برق، نفت و گاز، فرآوری شیمیایی و متالورژی استفاده می‌شود.

II. توابع کلیدی

1. اجرای منطق را کنترل کنید

کنترل‌کننده IS215UCVDH5A با نرم‌افزاری خاص برای کاربرد خود بارگذاری می‌شود (مثلاً توربین بخار، توربین گاز، توربین مشتق‌کننده هوا، یا تعادل کارخانه). این می تواند منطق کنترل را با نرخ تا 100000 پله یا بلوک در ثانیه اجرا کند. این پردازشگر هم از پردازش آنالوگ و هم از پردازش گسسته پشتیبانی می‌کند، با انواع داده‌هایی که شامل اعداد صحیح بولی، 16 بیتی/32 بیتی و نقاط شناور 32 بیتی/64 بیتی می‌شوند که الزامات کنترل صنعتی پیچیده را برآورده می‌کنند.

2. تبادل داده و ارتباطات

• VME Bus Communication: تبادل اطلاعات با بردهای I/O از طریق برد ارتباطی VCMI. در یک سیستم سیمپلکس، داده ها شامل ورودی ها و خروجی های فرآیند از بردهای I/O می شود. در یک سیستم سه‌گانه مدولار اضافی (TMR)، داده‌ها شامل ورودی‌های رای‌دهی شده، خروجی‌های محاسبه‌شده برای رای‌گیری سخت‌افزار خروجی و مقادیر حالت داخلی رد و بدل شده بین کنترل‌کننده‌ها است.

• ارتباط اترنت: مجهز به یک رابط اترنت 10BaseT (RJ-45). پروتکل TCP/IP برای ارتباط با جعبه ابزار، پروتکل SRTP برای ارتباط HMI، پروتکل EGD برای ارتباط با CIMPLICITY HMI و PLC های سری 90-70 و همچنین از پروتکل Modbus برای ارتباط با DCS های شخص ثالث پشتیبانی می کند.

• ارتباط سریال: دو رابط RS-232C (COM1 و COM2). COM1 برای تشخیص محفوظ است و COM2 برای ارتباط سریال Modbus Slave استفاده می شود.

3. همگام سازی سیستم و عملکرد در زمان واقعی

کنترلر می تواند از طریق یک وقفه ساعت خارجی با ساعت روی برد ارتباطی VCMI همگام شود و دقتی در 100 ± میکروثانیه به دست آورد و از الزامات همگام سازی دقیق در سیستم های چند کنترلر اطمینان حاصل کند.

4. برنامه نویسی و تشخیص آنلاین

از اصلاح آنلاین نرم افزار کاربردی بدون نیاز به راه اندازی مجدد سیستم پشتیبانی می کند. هنگامی که خرابی تشخیص داده می شود، کنترل کننده یک کد خطای داخلی قابل خواندن از طریق جعبه ابزار تولید می کند. در کنترل‌کننده‌های سری UCVD، هشت LED وضعیت پنل جلویی می‌توانند الگوی چرخشی را برای عملکرد عادی یا کدهای خطای چشمک زن را برای تشخیص سریع در محل نمایش دهند.

5. پشتیبانی از افزونگی و تحمل خطا

در سیستم‌های TMR، IS215UCVDH5A می‌تواند همراه با دو کنترل‌کننده دیگر برای انجام رأی‌گیری ورودی، رأی‌گیری خروجی، و تبادل حالت عمل کند که به طور قابل‌توجهی قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می‌دهد.

III. معماری سخت افزار

1. پردازنده و حافظه

IS215UCVDH5A از یک ریزپردازنده AMD-K6 با فرکانس 300 مگاهرتز، مجهز به 16 مگابایت DRAM، 8 مگابایت حافظه فلش و 256 کیلوبایت حافظه نهان L2 بهره می برد که منابع محاسباتی فراوانی را برای برنامه های کاربردی کنترل بلادرنگ فراهم می کند.

2. نشانگرهای پنل جلو

پانل جلویی دارای مجموعه ای از هشت LED وضعیت سبز است که در دو ستون مرتب شده اند. در طول کارکرد عادی، این LED ها یک الگوی 'راه رفتن' را نمایش می دهند (یک LED تک به صورت متوالی در حال چرخش). هنگامی که خطایی رخ می دهد، کدهای چشمک زن را برای نشان دادن نوع خطا نمایش می دهند. علاوه بر این، چندین LED وضعیت اختصاصی وجود دارد:

• ACTIVE: فعالیت پردازنده را نشان می دهد.

• SLOT 1: نشان می دهد که کنترلر به عنوان کنترلر شکاف 1 در رک VME پیکربندی شده است.

• BMAS: نشان می دهد که دسترسی اصلی VME رخ می دهد.

• ENET: فعالیت اترنت را نشان می دهد.

• BSLV: نشان می دهد که دسترسی Slave VME رخ می دهد.

• وضعیت: الگوی چرخشی را در صورت تأیید نمایش می دهد. در صورت خرابی، کد خطای چشمک زن را نمایش می دهد.

• FLSH: نوشتن در حافظه فلش را نشان می دهد.

• GENX: فعالیت Genius I/O را نشان می دهد.

3. رابط ها و رابط ها

• رابط اترنت: 1 کانکتور RJ-45، 10BaseT.

• رابط های سریال: 2 کانکتور میکرو مینیاتوری 9 پین نوع D (COM1، COM2).

• اتصالات اتوبوس VME: کانکتورهای پشتی P1/J1 و P2/J2 برای ارتباط برق و اتوبوس.

IV. شرح مفصل رابط

1. رابط اترنت

IS215UCVDH5A یک رابط اترنت 10BaseT با استفاده از کانکتور RJ-45 فراهم می کند. این رابط برای تبادل داده با جعبه ابزار، HMI و سایر تجهیزات کنترلی به UDH متصل می شود. پروتکل های پشتیبانی شده عبارتند از:

• TCP/IP: پیکربندی جعبه ابزار و ارتباط همتا به همتا.

• SRTP (پروتکل انتقال درخواست سریال): ارتباط با HMI.

• EGD (اطلاعات جهانی اترنت): تبادل داده با سرعت بالا با CIMPLICITY HMI و سری 90-70 PLC.

• Modbus: از پروتکل Modbus برای ارتباط با DCS شخص ثالث پشتیبانی می کند.

2. رابط های سریال (COM1 و COM2)

هر دو اینترفیس سریال کانکتورهای 9 پین D میکرو مینیاتوری هستند، با تخصیص پین ها مطابق با استانداردهای RS-232C.

• COM1: برای تشخیص عیب، 9600 باود، 8 بیت داده، بدون برابری، 1 بیت توقف. کاربران می توانند وضعیت کنترلر و اطلاعات خطا را از طریق ترمینال سریال به دست آورند.

• COM2: قابل تنظیم برای ارتباطات Slave Modbus، پشتیبانی از 9600 یا 19200 baud. برای اتصال به سیستم های کنترل توزیع شده یا سایر دستگاه های سریال استفاده می شود.

3. رابط اتوبوس VME

کنترلر از طریق کانکتورهای backplane P1 و P2 به گذرگاه VME متصل می شود و تبادل اطلاعات با بردهای I/O و برد ارتباطی VCMI را تسهیل می کند. P1 سیگنال‌های برق و گذرگاه اصلی را ارائه می‌کند، در حالی که P2 برای آدرس‌های گسترده و خطوط داده استفاده می‌شود (ممکن است به طور کامل در UCVD استفاده نشود).

V. نشانگرهای LED و عیب یابی

1. وضعیت گروه LED

هشت LED وضعیت سبز رنگ در پانل جلویی IS215UCVDH5A در قالب دو ستونی چیده شده اند که برای نشان دادن وضعیت عملیاتی کنترلر و کدهای خطا استفاده می شود. جدول زیر الگوهای نمایشگر LED را برای شرایط مختلف توضیح می دهد:

2. تفسیر کد خطا

هنگامی که LED های وضعیت یک کد چشمک زن را نمایش می دهند، با مشاهده ترکیب LED ها در ستون های چپ و راست، یک کد خطای هگزادسیمال دو رقمی به دست می آید (ستون سمت راست = رقم پایین، ستون سمت چپ = رقم بالایی). این کدها مربوط به خطاهای زمان اجرا فهرست شده در فایل راهنمای جعبه ابزار هستند. کاربران باید برای تعاریف دقیق خطاها و توصیه‌های مدیریتی به دفترچه راهنمای GEH-6421 یا نرم‌افزار جعبه ابزار مراجعه کنند.

3. LED های اختصاصی دیگر

• ACTIVE: هنگامی که پردازنده در حال اجرای دستورالعمل ها است، روشن می شود.

• SLOT 1: هنگامی که کنترلر به عنوان کنترلر شکاف 1 در رک VME پیکربندی می شود روشن می شود (از طریق پلاگین ID backplane شناسایی می شود).

• BMAS: در حین دسترسی اصلی گذرگاه VME چشمک می زند.

• ENET: در حین انتقال/دریافت داده های اترنت چشمک می زند.

• BSLV: در حین دسترسی Slave bus VME چشمک می زند.

• FLSH: در طول عملیات نوشتن حافظه فلش روشن می شود.

• GENX: در طول فعالیت های ارتباطی Genius I/O روشن می شود.

VI. نصب و نگهداری

1. آماده سازی قبل از نصب

• مطمئن شوید که رک VME به درستی نصب شده و به زمین متصل شده است.

• بررسی کنید که شکاف مورد نیاز در قفسه آزاد باشد و نیاز عرض شیار دوگانه را برآورده کند.

• یک مچ بند ضد الکتریسیته ساکن برای جلوگیری از آسیب الکترواستاتیک به برد آماده کنید.

2. مراحل نصب

1. خاموش کردن رک: مطمئن شوید که برق رک قبل از قرار دادن یا برداشتن هر بردی خاموش است.

2. کنترل کننده را وارد کنید: IS215UCVDH5A را با راهنماهای قفسه تراز کنید و آن را به آرامی به داخل فشار دهید تا کانکتورهای صفحه پشتی کاملاً درگیر شوند.

3. پانل جلویی را محکم کنید: پیچ های سربسته را در بالا و پایین پانل جلویی ببندید تا تخته محکم شود.

4. کابل های خارجی را وصل کنید: کابل های اترنت، کابل های سریال و غیره را در صورت نیاز وصل کنید.

5. روشن و تأیید: پس از روشن شدن، LED های پانل جلویی را مشاهده کنید تا مطمئن شوید که الگوی عادی 'راه رفتن' را نشان می دهند.

3. توصیه های تعمیر و نگهداری

• بررسی منظم LED: تحت عملکرد عادی، LED های وضعیت باید الگوی چرخشی را نمایش دهند. اگر دائما روشن هستند یا به طور غیر طبیعی چشمک می زنند، کد خطا را سریعا بررسی کنید.

• از تهویه کافی اطمینان حاصل کنید: برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد کنترلر، مطمئن شوید که فن های رک کار می کنند و فیلترها تمیز هستند.

• اقدامات احتیاطی ضد الکتریسیته ساکن: همیشه هنگام دست زدن به تخته، از بند مچ دستی به زمین استفاده کنید. وقتی از تخته استفاده نمی کنید، آن را در یک کیسه ضد الکتریسیته ساکن نگهداری کنید.

• ارتقاء سیستم عامل: اگر ارتقاء سیستم عامل ضروری است، به شدت از رویه های رسمی جنرال الکتریک پیروی کنید تا در طول فرآیند وقفه ایجاد نشود.

• مدیریت قطعات یدکی: توصیه می شود حداقل یک کنترلر یکسان را به عنوان یدکی در محل نگهداری کنید تا در صورت خرابی زمان خرابی به حداقل برسد.

VII. برنامه های کاربردی

کنترلر IS215UCVDH5A به طور گسترده در حالات زیر استفاده می شود:

• کنترل توربین گاز: به عنوان کنترل کننده اصلی در سیستم های Mark VI، اجرای کنترل سوخت، کنترل سرعت، نظارت بر دما و غیره.

• کنترل توربین بخار: کار با سیستم های DEH برای کنترل و حفاظت از سرعت توربین.

• کنترل کمپرسور: کنترل ضد سرج و بهینه سازی عملکرد برای کمپرسورهای خط لوله و فرآیند.

• کنترل تحریک ژنراتور: رابط با سیستم های تحریک برای تنظیم ولتاژ و توان راکتیو.

• کنترل تعادل کارخانه (BOP): کنترل منطقی برای تجهیزات کمکی مانند بویلرها، پمپ ها و فن ها.

• نیروگاه های سیکل ترکیبی: هماهنگی عملکرد توربین گاز و توربین بخار در پیکربندی های چند شفت یا تک شفت.