IS220PSVOH1B یک ماژول I/O کنترل سروو با کارایی بالا است که متعلق به سری PSVO (Servo Control I/O Pack) در سیستم کنترل GE (General Electric) Mark VIe است. این ماژول به طور خاص برای ارائه یک رابط الکتریکی دقیق و عملکرد کنترلی برای شیرهای سروو در توربین های گاز، کمپرسورها و سایر ماشین آلات دوار صنعتی طراحی شده است. IS220PSVOH1B با برد ترمینال سروو TSVC از طریق یک یا دو شبکه اترنت ورودی/خروجی ارتباط برقرار می کند و با مجموعه درایور سروو WSVO مجاور برای دستیابی به کنترل حلقه بسته دو حلقه موقعیت مستقل دریچه سروو همکاری می کند.
IS220PSVOH1B یک طراحی ماژولار دارد که شامل یک برد پردازنده I/O توزیع شده مشترک و یک برد I/O با عملکرد سروو اختصاصی است. این ماژول از پنج جریان خروجی شیر سروو قابل انتخاب در محدوده 10 میلی آمپر تا 120 میلی آمپر پشتیبانی می کند که دریچه های سروو با مشخصات مختلف را در خود جای می دهد. این ماژول همچنین سیگنال های تحریک LVDT (ترانسفورماتور دیفرانسیل متغیر خطی) را ارائه می دهد و می تواند تا هشت سیگنال بازخورد LVDT و دو ورودی نرخ پالس را از دبی سنج های سوخت دریافت کند.
IS220PSVOH1B را می توان در سیستم های سیمپلکس و TMR (Triple Modular Redundant) به کار برد که با قابلیت اطمینان بالا و الزامات دسترسی بالا در برنامه های کاربردی کنترل صنعتی مطابقت دارد. این ماژول مستقیماً از طریق یک کانکتور پین DC-62 به برد ترمینال TSVCH1A متصل می شود و از طریق رابط های اترنت RJ-45 به شبکه IONet دسترسی پیدا می کند تا در زمان واقعی داده ها با کنترل کننده تبادل شود.
II. ساختار سخت افزار و رابط ها
2.1 ابعاد فیزیکی و نصب
IS220PSVOH1B با فناوری نصب روی سطح فشرده طراحی شده است. ابعاد فیزیکی آن به شرح زیر است:
پارامتر |
ارزش |
ارتفاع |
8.26 سانتی متر (3.25 اینچ) |
عرض |
4.19 سانتی متر (1.65 اینچ) |
عمق |
12.1 سانتی متر (4.78 اینچ) |
روش نصب |
اتصال مستقیم به کانکتور برد ترمینال TSVCH1A، از طریق درج های رشته ای در کنار درگاه های اترنت و براکت نصب، به صورت مکانیکی ایمن شده است. |
2.2 اتصال دهنده های اصلی
IS220PSVOH1B به کانکتورهای زیر مجهز است:
کانکتور پین DC‑62 : در قسمت زیرین ماژول قرار دارد، مستقیماً با کانکتور مربوطه در برد ترمینال TSVC جفت می شود و همه سیگنال های ورودی/خروجی از جمله سیگنال های LVDT، دستورات جریان سروو و خروجی های تحریک را حمل می کند.
ENET1 (RJ‑45) : رابط اترنت سیستم اولیه برای اتصال به شبکه IONet.
ENET2 (RJ-45) : رابط اترنت سیستم اضافی/ثانویه که از پیکربندیهای شبکه دوگانه برای بهبود قابلیت اطمینان ارتباطات پشتیبانی میکند.
پورت مادون قرمز : در پنل جلویی قرار دارد اما در این محصول استفاده نشده است.
2.3 LED وضعیت
نشانگرهای LED متعدد در پنل جلویی، تشخیص بصری از جمله وضعیت برق، وضعیت پیوند اترنت و وضعیت سلامت ماژول را ارائه میدهند.
III. توضیحات عملکردی
3.1 عملکرد کنترل سروو
IS220PSVOH1B همراه با مجموعه درایور سروو WSVO کار می کند. WSVO حاوی منبع تغذیه ای است که ورودی ولتاژ P28 را برای مدارهای تنظیم کننده جریان سروو به 15 ولت ± تبدیل می کند، دو تنظیم کننده جریان سروو که از منابع جریان ارائه شده توسط بسته I/O کار می کنند، مجموعه ای از پنج بهره قابل تنظیم، و رله های خودکشی سروو و مدارهای درایور خروجی تحریک.
در داخل ماژول، برد سروو BSVO 24 کانال آنالوگ را به یک مبدل A/D 16 بیتی (نرخ نمونه برداری 100 کیلوهرتز، محدوده dc ± 10 ولت) مالتی پلکس می کند. این A/D سیگنال های تنظیم کننده جریان سروو، ورودی های LVDT و نظارت بر منبع تغذیه را کنترل می کند. مراجع فعلی برای تنظیم کننده های جریان آنالوگ در WSVO در BSVO توسط یک مبدل D/A 14 بیتی تولید می شود. تحریک LVDT از یک مبدل دیجیتال به آنالوگ استفاده می کند که یک موج سینوسی 3.2 کیلوهرتز را خروجی می دهد، که فیلتر شده و به WSVO ارسال می شود.
3.2 رابط LVDT
این ماژول تا هشت ورودی بازخورد LVDT را برای اندازه گیری دقیق موقعیت دریچه ها یا محرک ها پشتیبانی می کند. هر ورودی LVDT دارای فیلتر پایین گذر و رد حالت معمول بالا است تا سیگنال های موقعیت پایدار را حتی در محیط های الکترومغناطیسی سخت تضمین کند. کاربران می توانند کالیبراسیون خودکار هر LVDT را با استفاده از نرم افزار ToolboxST انجام دهند و مقادیر Vrms مربوط به موقعیت های کاملاً بسته و کاملاً باز دریچه (MnLVDTx_Vrms و MxLVDTx_Vrms) را ثبت کنند، در نتیجه سیگنال های ولتاژ را به درصد موقعیت 0٪ تا 100٪ تبدیل می کنند.
3.3 ورودی های ضربان نبض
IS220PSVOH1B دو کانال ورودی نرخ پالس را ارائه می دهد که برای موارد زیر قابل تنظیم است:
ورودیهای ضربان نبض نیز از چندین نوع برنامه پشتیبانی میکنند:
نوع جریان : برای اندازه گیری جریان سوخت تقسیم کننده جریان استفاده می شود.
نوع سرعت : برای اندازه گیری سرعت توربین تک شفت معمولی استفاده می شود.
سرعت بالا : دامنه اندازه گیری سرعت را افزایش می دهد.
سرعت LM : به طور خاص برای توربین های سری LM طراحی شده است.
Speed_HSNG : برای جبران فاصله دندانه ناسازگار روی چرخ سرعت استفاده می شود. این حالت برای حذف تغییرات دوره ای سرعت، فاصله دندان ها را ترسیم می کند و بیت های وضعیت قفل نقشه برداری (HSNGn_Stat) را ارائه می دهد.
اگر به دلیل تغییر بیش از حد دندان به دندان نتوان قفل را به دست آورد، پارامتر Lock_Limit را می توان با افزایش 1٪ تنظیم کرد تا تغییرات بیشتری در هر دور ایجاد شود. دلایل تنظیم ممکن است عبارتند از: چرخ سرعت مغناطیسی، چرخ سرعت دو تکه، تداخل الکترومغناطیسی خارجی، یا شیوههای سیمکشی/حفاظی نامناسب. با این حال، افزایش Lock_Limit تغییرات سرعت بیشتری را امکان پذیر می کند. در صورت امکان باید به علت اصلی رسیدگی شود.
3.4 کالیبراسیون سوپاپ سروو
IS220PSVOH1B از تست های حرکت محرک سوپاپ پشتیبانی می کند. عملکرد سروو را می توان به سه روش تأیید کرد:
حالت دستی : مقدار مورد نظر را به صورت عددی وارد کنید و عملکرد را با استفاده از ضبط کننده روند نظارت کنید.
سطح شیب دار موقعیت (Verify Position) - یک رمپ را روی محرک اعمال می کند.
جریان مرحله (تأیید جریان) - یک ورودی مرحله ای را به محرک اعمال می کند.
هنگامی که یک برد ترمینال جدید در یک سیستم استفاده می شود، کالیبراسیون مجدد حلقه های سروو IS220PSVOH1B مورد نیاز است. کنترلر بارکد برد ترمینال را ذخیره می کند و در زمان بارگذاری مجدد آن را با برد ترمینال فعلی مقایسه می کند. هر بار که یک کالیبراسیون ذخیره می شود، نام بارکد به برد فعلی به روز می شود.
مراحل کالیبراسیون (در ToolboxST):
در ویرایشگر مؤلفه، تب Hardware را انتخاب کنید.
در نمای درختی، ماژول IS220PSVOH1B مورد نظر را انتخاب کنید.
در Summary View، تب Variables را انتخاب کنید، سپس روی Go On/Offline کلیک کنید.
به CalibEnab1 یا CalibEnab2 بروید و برای فعال کردن کالیبراسیون دوبار کلیک کنید (فقط تنظیمکنندههای فعال میتوانند کالیبره شوند).
به تب Regulators بروید، تنظیم کننده مورد نظر را از لیست کشویی انتخاب کنید و کادر Enable را علامت بزنید.
روی دکمه کالیبره کلیک کنید تا کادر گفتگوی Calibrate Valve باز شود.
برای ورود به حالت کالیبراسیون روی حالت کالیبراسیون کلیک کنید.
روی Minimum End (محرک ضربه به حداقل انتها)، Fix Minimum End (ولتاژ خواندن)، Maximum End (Stroke به حداکثر پایان)، Fix Maximum End (ولتاژ خواندن) را کلیک کنید.
برای استفاده از مقادیر محاسبه شده، روی Calibrate کلیک کنید، سپس Save را برای ذخیره آنها در ماژول I/O و پیکربندی فعلی ToolboxST کلیک کنید.
دستورات تأیید (بدون نیاز به ترتیب) عبارتند از: موقعیت (گام و مانیتور)، جریان (گام و مانیتور)، دستی (حرکت دستی، استفاده شده با دکمه ارسال)، ارسال (ارسال مقدار تعیین شده)، خاموش (حالت تأیید خروج).
3.5 انواع الگوریتم تنظیم کننده
IS220PSVOH1B از چندین نوع الگوریتم تنظیم کننده سروو قابل انتخاب از طریق پارامتر Reg_Type پشتیبانی می کند:
Reg_Type Value |
توضیحات |
استفاده نشده |
استفاده نشده است |
no_fbk |
بدون تنظیم کننده بازخورد |
1_LV موقعیت |
تنظیم کننده موقعیت تک LVDT |
1_PulseRate |
تنظیم کننده تک نرخ پالس (جریان سوخت). |
2_LVpilotCyl |
تنظیم کننده سیلندر پیلوت LVDT دوگانه (اصلی + پیلوت) |
2_LVposMAX |
تنظیم کننده موقعیت با استفاده از حداکثر دو LVDT |
2_LVposMIN |
تنظیم کننده موقعیت با استفاده از حداقل دو LVDT |
2_PIsRateMAX |
تنظیم کننده جریان سوخت با استفاده از حداکثر دو نرخ پالس |
3_LV_LMX |
میانه سه LVDT (برای توربین LMX100) |
3_LVposMID |
میانه سه LVDT (برای توربین های گازی سنگین) |
4_LV_LM |
انتخاب جفت LVDT دوگانه نسبت متریک (برای LM1600/2500/6000) |
4_LV_LMX |
تنظیم کننده چهار LVDT (LMX توسعه یافته) |
4_LVP/cylMAX |
چهار رگولاتور اصلی/پایلوت LVDT حداکثر |
هر نوع تنظیم کننده دارای پارامترهای پیکربندی اختصاصی مانند بهره (RegGain)، بایاس تهی (RegNullBias)، محدودیت موقعیت (MaxPOSvalue/MinPOSvalue) و مقادیر مطابقت ولتاژ LVDT (MnLVDTx_Vrms/MxLVDTx_Vrms) است.
3.6 عملکرد Dither
IS220PSVOH1B برای جلوگیری از چسبیدن سوپاپ سروو به دلیل عملکرد طولانی مدت استاتیکی، یک عملکرد دیتر با دامنه قابل تنظیم ارائه می دهد. گزینه های فرکانس دیتر: 12.5 هرتز، 25 هرتز، 33.33 هرتز، 50 هرتز، 100 هرتز، یا استفاده نشده. دامنه دایتر (DitherAmpl) بر حسب درصد جریان، محدوده 0 تا 10 درصد مشخص شده است. توجه: هنگامی که تشخیص سیم پیچ کوتاه فعال است، دامنه های دودگی بیشتر از 2% توصیه نمی شود زیرا ممکن است در محاسبه مقاومت سیم پیچ تداخل ایجاد کند. اگر دامنه دیتر بحرانی است، محاسبه مقاومت سیم پیچ را غیرفعال کنید.
3.7 حفاظت از خودکشی
IS220PSVOH1B مکانیسمهای حفاظتی متعددی برای خودکشی برای خروجیهای سروو فراهم میکند تا اطمینان حاصل شود که دریچه سروو به یک موقعیت امن (معمولاً بسته) پس از تشخیص عیب، هدایت میشود. شرایط خودکشی قابل تنظیم عبارتند از:
خودکشی فعلی (EnablCurSuic) : زمانی که خطا بین جریان دستوری و جریان بازخورد واقعی از آستانه تنظیم شده Curr_Suicide (0 تا 100٪) فراتر می رود، ایجاد می شود.
خودکشی بازخورد موقعیت (EnablFbkSuic) : زمانی که بازخورد موقعیت از محدوده (100٪ + Fdbk_Suicide) فراتر می رود، فعال می شود.
خودکشی کویل باز (OpenCoilSuic) : با تشخیص یک سروو کویل باز ایجاد می شود. از OpenCoildiag برای به دست آوردن اطلاعات تشخیصی خاص استفاده کنید.
خودکشی سیم پیچ کوتاه (ShrtCoilSuic) : با شناسایی یک سیم پیچ کوتاه سروو ایجاد می شود. برای جزئیات تشخیصی از ShrtCoildiag استفاده کنید.
تشخیص مدار باز و کوتاه بر اساس محاسبه مقاومت سیم پیچ است: پس از کالیبراسیون، RcoilOpen = 2 × (ولتاژ انطباق سروو / جریان سرو)، RcoilShort = 0.5 × (ولتاژ انطباق سروو / جریان سرو). کاربران می توانند RopenTimeLim و RShrtTimeLim (ثانیه) را به عنوان تأخیرهای تأیید خطا تنظیم کنند.
VI. خلاصه پارامترهای پیکربندی
IS220PSVOH1B از طریق نرم افزار ToolboxST پیکربندی شده است. موارد اصلی پیکربندی عبارتند از:
4.1 برگه سروو
پارامتر |
توضیحات |
گزینه ها / پیش فرض |
Servo_MA_Out |
رتبهبندی اسمی جریان سروو (mA) |
10، 20، 40، 80، 120 (پیشفرض 10) |
EnablCurSuic |
خودکشی فعلی را فعال کنید |
فعال/غیرفعال (غیرفعال کردن پیش فرض) |
EnablFbkSuic |
خودکشی بازخورد موقعیت را فعال کنید |
فعال/غیرفعال (غیرفعال کردن پیش فرض) |
EnblAutoGain |
فعال کردن Auto Gain (برای 4_LV_LM، 3_LVLMX، 4_LVLMX) |
فعال/غیرفعال (غیرفعال کردن پیش فرض) |
Coil_RS_Only |
پیکربندی سروو 2 سیم پیچ (بدون بار در ترمینال S) |
فعال/غیرفعال (غیرفعال کردن پیش فرض) |
Curr_خودکشی |
آستانه خودکشی خطای فعلی (%) |
0–100 (پیشفرض 5) |
Fdbk_خودکشی |
حاشیه خودکشی بازخورد موقعیت (%) |
0–10 (پیشفرض 5) |
OpenCoilSuic |
خودکشی کویل باز را فعال کنید |
فعال/غیرفعال (غیرفعال کردن پیش فرض) |
ShrtCoilSuic |
خودکشی کویل کوتاه را فعال کنید |
فعال/غیرفعال (غیرفعال کردن پیش فرض) |
توجه TBmAJmpPos |
مسابقه موقعیت جامپر TSVC mA |
10/20/40/80/120 mA_A/120 mA_B (پیشفرض 10) |
RopenTimeLim |
تأخیر تشخیص مدار باز (ثانیه) |
0–100 (پیشفرض 1) |
RShrtTimeLim |
تأخیر تشخیص اتصال کوتاه (ثانیه) |
0–100 (پیشفرض 1) |
TMR_DiffLimit |
حد تشخیصی اختلاف رأی TMR (%) |
0–110 (پیشفرض 25) |
4.2 برگه ضربان نبض
پارامتر |
توضیحات |
گزینه ها / پیش فرض |
SysLim2Latch |
قفل سیستم Limit 2 فعال شود |
Latch/NotLatch (چفت پیش فرض) |
SysLim2Type |
نوع مقایسه محدود |
≤ یا ≥ (پیش فرض ≥) |
SysLimit2 |
حد بالایی نرخ جریان |
0–20000 (پیشفرض 0) |
TMR_DiffLimit |
حد اختلاف رأی TMR (%) |
0–20000 (پیشفرض 5) |
4.3 برگه تنظیم کننده
پارامتر |
توضیحات |
محدوده / پیش فرض |
Reg_Type |
نوع الگوریتم تنظیم کننده |
لیست بالا را ببینید (پیشفرض استفاده نشده) |
Dither_Freq |
فرکانس دیتر (هرتز) |
12.5، 25، 33.33، 50، 100، استفاده نشده (پیشفرض استفاده نشده) |
DitherAmpl |
دامنه دودگی (% جریان) |
0–10 (پیشفرض 2) |
LVDT_Margin |
حاشیه تشخیصی بیش از حد LVDT (%) |
1-100 (پیشفرض 2) |
RegGain |
افزایش حلقه موقعیت (% جریان / واحد مهندسی) |
-200 تا 200 (پیشفرض 1) |
RegNullBias |
جبران سوگیری تهی (% فعلی) |
-100 تا 100 (پیشفرض 0) |
MaxPOSvalue |
موقعیت در حالت کاملا باز (معمولا %) |
-15 تا 150 (پیشفرض 100) |
MinPOSvalue |
موقعیت در بسته کامل (معمولا %) |
-15 تا 150 (پیشفرض 0) |
MnLVDT1_Vrms |
ولتاژ LVDT در حالت بسته کامل (Vrms، سیمپلکس/TMR) |
0–7.1 (پیشفرض 1/1،1،1) |
MxLVDT1_Vrms |
ولتاژ LVDT در حالت باز کامل (Vrms، سیمپلکس/TMR) |
0–7.1 (پیشفرض 5 / 5،5،5) |
V. تشخیص و هشدار
IS220PSVOH1B تست های خود تشخیصی زیر را انجام می دهد:
خودآزمایی پاور: رم، حافظه فلش، پورت های اترنت و اکثر سخت افزارهای برد پردازنده را بررسی می کند.
نظارت مستمر بر منابع تغذیه داخلی.
بررسی شناسه الکترونیکی: بررسی میکند که برد ترمینال، برد اکتسابی و مجموعه سختافزار برد پردازنده مطابقت دارند و کد برنامه در فلش برای سختافزار صحیح است.
هر ورودی آنالوگ دارای بررسی محدودیت سخت افزاری بر اساس سطوح بالا و پایین از پیش تعیین شده (غیر قابل تنظیم) در نزدیکی محدوده عملیاتی است. در صورت تجاوز، یک سیگنال منطقی تنظیم می شود و ورودی دیگر اسکن نمی شود.
هر ورودی همچنین دارای بررسیهای محدودیت سیستم بر اساس سطوح بالا/پایین قابل تنظیم است که میتواند آلارم ایجاد کند، عملکردها را فعال/غیرفعال کند و قفل/غیر قفل باشد. RSTSYS شرایط خارج از حد را بازنشانی می کند.
سخت افزار ورودی آنالوگ شامل ولتاژهای مرجع دقیق در هر اسکن است. مقادیر اندازه گیری شده با مقادیر مورد انتظار برای تایید سلامت مبدل A/D مقایسه می شوند.
جریان خروجی آنالوگ با استفاده از یک مقاومت بار کوچک بر روی برد ترمینال حس می شود. بسته ورودی/خروجی این سیگنال را مشخص می کند و آن را با جریان فرمان مقایسه می کند تا سلامت مبدل D/A را تایید کند.
رله خودکشی خروجی آنالوگ به طور مداوم برای توافق بین حالت فرمان و نشانگر بازخورد کنترل می شود.
اطلاعات دقیق تشخیصی از طریق برنامه ToolboxST در دسترس است. سیگنالهای تشخیصی را میتوان بهصورت جداگانه قفل کرد و پس از بازگشت به حالت سالم، از طریق سیگنال RSTDIAG بازنشانی کرد.
VI. نکات نصب
برد ترمینال TSVCH1A را ایمن نصب کنید.
یک ماژول (سیمپلکس) یا سه (TMR) IS220PSVOH1B را مستقیماً به کانکتورهای برد ترمینال وصل کنید.
ماژولها را با استفاده از درجهای رزوهدار در کنار درگاههای اترنت و براکت نصب مخصوص تخته پایانه، محکم کنید. موقعیت براکت را طوری تنظیم کنید که هیچ نیرویی با زاویه قائمه به کانکتور پین DC-62 وارد نشود.
مجموعه های درایور سروو WSVO را به کانکتورهای 48 پین J2 وصل کنید و با چهار پیچ محکم کنید.
بسته به پیکربندی سیستم، یک یا دو کابل اترنت را وصل کنید. هنگامی که از یک اتصال IONet استفاده می شود، ماژول روی هر یک از پورت ها کار می کند. اگر از اتصالات دوگانه استفاده می شود، روش استاندارد اتصال ENET1 به شبکه مرتبط با کنترل کننده R است.
با استفاده از کلیدهای پاور روی TSVC به بسته های ورودی/خروجی و درایورها برق بدهید. از SW3 برای R، SW2 برای S و SW1 برای T استفاده کنید و چراغ های نشانگر را بررسی کنید. برای برنامه های سیمپلکس که از TSVC JDI/JD2 (رله K1) استفاده می کنند، بررسی کنید که SW1 روشن است و LED سبز DS1 روشن است. در غیر این صورت رله نادیده گرفتن تریپ K1 حفاظت مورد نظر را ارائه نخواهد کرد.
از برنامه ToolboxST برای پیکربندی بسته های ورودی/خروجی در صورت لزوم استفاده کنید. توجه: اگر پیکربندی دانلود شده حاوی بستههای ورودی/خروجی با شناسههای ماژول متفاوت از پیکربندی فعلی باشد، ممکن است سیستمافزار نادرستی در برخی از بستههای ورودی/خروجی نصب شده باشد. در این صورت، مطمئن شوید که کنترلر پیکربندی جدید را اجرا می کند، کل سیستم را مجددا راه اندازی کنید و سپس ToolboxST Download Wizard را مجددا راه اندازی کنید.
