L'IS200TSVCH1A est un composant d'interface principal du sous-système de commande d'asservissement au sein du système de commande General Electric (GE) Mark VIe. En tant que bornier d'entrée/sortie de servo (TSVC), l'IS200TSVCH1A est spécialement conçu pour s'interfacer avec le processeur d'E/S PSVO et le servomoteur WSVO, fournissant un entraînement de courant bidirectionnel pour les servovannes électrohydrauliques sur les turbines à vapeur et à gaz, tout en acquérant simultanément des signaux de retour de position provenant de transformateurs différentiels variables linéaires (LVDT) ou de capteurs de réluctance différentielle variable linéaire (LVDR). La carte prend en charge les configurations simplex et triple redondance modulaire (TMR), répondant aux exigences de contrôle allant des vannes d'admission de turbine à vapeur simples aux plus critiques et aux vannes de carburant de turbine à gaz.
La principale caractéristique de la version TSVCH1 réside dans ses quatre transformateurs d'isolement intégrés (T1 à T4), qui fournissent une puissance d'excitation isolée par transformateur pour les capteurs de position LVDT/LVDR. Cette conception d'isolation galvanique supprime efficacement le bruit de mode commun et les interférences de boucle de masse, garantissant ainsi une grande précision et une stabilité à long terme des signaux de retour de position. L'IS200TSVCH1A peut gérer simultanément jusqu'à 8 signaux de retour de position LVDT et 2 signaux de débit d'impulsion, et délivre 2 courants de commande de servovalve (chacun capable de piloter jusqu'à 3 bobines), couvrant de manière complète les exigences de servocommande de précision des vannes de vapeur et de carburant dans les grandes unités de production d'énergie.
Architecture du système et fonctionnalités clés
L'IS200TSVCH1A fonctionne en coordination avec le pack d'E/S PSVO et le servomoteur WSVO à l'intérieur de l'armoire de commande. Les trois sections de contrôle (R, S et T) correspondent respectivement à trois PSVO et trois WSVO, connectés via les connecteurs J1 (au PSVO) et J2 (au WSVO) sur la carte pour une intégration plug-and-play. La carte fournit des entrées d'alimentation 28 V CC indépendantes pour chaque section (via le connecteur J28). Les alimentations électriques des trois sections sont mutuellement isolées sur la carte et peuvent être activées ou désactivées manuellement indépendamment à l'aide des commutateurs SW1, SW2 et SW3, prenant en charge la maintenance en ligne.
Dans une configuration TMR, chaque sortie servo peut piloter trois bobines indépendantes, permettant une sortie de vote 2 sur 3 au niveau matériel. Même si une seule bobine tombe en panne, les deux bobines restantes peuvent toujours maintenir la force de commande normale de la vanne. La carte dispose également d'une interface de déclenchement d'urgence (JD1 ou JD2) pour recevoir un signal de déclenchement externe du module de protection (PPRO). Dans des conditions anormales telles qu'une survitesse d'urgence, cela force la vanne à se fermer, servant ainsi de sécurité ultime pour le servoamplificateur.
Une autre caractéristique notable du TSVCH1 est le « relais suicide » dans le canal de sortie du servo. Sous le contrôle du micrologiciel, lorsque la position de la vanne dépasse ses limites de sécurité, ce relais court-circuite le signal de sortie PSVO au signal commun, réduisant rapidement le courant du servo à zéro. La vanne revient ensuite à sa position de sécurité sous l'effet d'un ressort ou d'une force hydraulique. Cet état nécessite une commande de réinitialisation manuelle pour être effacé, garantissant ainsi que le système ne se rétablira pas accidentellement avant que le défaut ne soit confirmé et résolu.
Fonctions de base détaillées
1. Canaux de sortie servo
L'IS200TSVCH1A fournit deux canaux de sortie de courant servo bidirectionnels entièrement indépendants, chacun configurable comme :
La plage de courant du servo est sélectionnée via des cavaliers intégrés, prenant en charge plusieurs étapes standard de ±10 mA, ±20 mA, ±40 mA, ±80 mA et ±120 mA, ainsi que des combinaisons non standard. Les cavaliers règlent simultanément la résistance de limitation de courant interne correspondante, garantissant que le pilote WSVO dispose d'une marge de tension dynamique suffisante sur diverses impédances de bobine. La carte prend en charge des longueurs de câble servo allant jusqu'à 300 mètres (984 pieds), avec une résistance totale maximale du câble bidirectionnel de 15 Ω, répondant aux besoins de configuration décentralisée des grandes unités.
2. Commentaires de position LVDT
L'IS200TSVCH1A peut accepter jusqu'à 8 canaux de signaux de capteur de position LVDT ou LVDR. Chaque boucle de servocommande peut être configurée avec 1, 2, 3 ou 4 capteurs LVDT, permettant d'obtenir un retour redondant simple, double, triple ou quadruple. Le TSVCH1 fournit une puissance d'excitation de 7 V rms, 3,2 kHz pour les LVDT via les quatre transformateurs d'isolement T1 à T4, avec une distorsion harmonique totale inférieure à 1 %. La conception isolée sépare complètement le circuit du capteur de l'électronique de commande, réduisant ainsi efficacement les interférences de mode commun.
Le signal de sortie CA du LVDT (généralement 0,7 V rms en position zéro et 3,5 V rms en pleine course) est converti en signal CC sur la carte, conditionné via un filtre passe-bas et envoyé au pack d'E/S PSVO pour une conversion A/D via le connecteur DC-37. Chaque canal de retour comporte à la fois une vérification des limites haute/basse du matériel et une vérification des limites du système logiciel configurable. Dans une configuration de capteur redondant, si un capteur tombe en panne, le système de contrôle l'exclut automatiquement du calcul du retour d'information et passe au capteur sain, permettant ainsi un fonctionnement ininterrompu.
3. Entrées de fréquence de pouls
L'IS200TSVCH1A fournit deux canaux d'entrée de fréquence de pouls, compatibles à la fois avec les capteurs magnétiques passifs et les transducteurs de fréquence de pouls actifs (type TTL) de manière interchangeable sans configuration matérielle. Ces deux entrées sont généralement utilisées pour la mesure du débit de carburant liquide et la surveillance du retour d'information du diviseur de débit dans les applications de turbine à gaz, et ne sont généralement pas utilisées dans les applications de turbine à vapeur.
Les entrées de fréquence d'impulsion peuvent surveiller une plage de fréquences de 2 Hz à 12 kHz. Les trois alimentations 28 V CC introduites via le connecteur J28 sont des diodes hautement sélectionnées et limitées en courant sur la carte pour fournir une excitation 24 V CC aux sondes actives. Les signaux d'entrée sont échantillonnés et traités dans le pack d'E/S PSVO à une fréquence de 10 ms ou 20 ms. Des longueurs de câble allant jusqu'à 300 mètres sont prises en charge, un câble à paire torsadée blindée étant recommandé.
4. Fonctionnalités de sécurité et de redondance
L'IS200TSVCH1A intègre de multiples garanties de sécurité :
Déclenchement d'urgence : Un signal de déclenchement externe du module de protection PPRO est connecté au connecteur JD1 ou JD2. Dans les applications simplex, le signal de déclenchement contrôle directement le relais K1 sur la carte, déconnectant la sortie du servo et appliquant une polarisation pour forcer la fermeture de la vanne. Cette fonction n'est active que lorsque les servobobines sont pilotées depuis la section R, et il est essentiel de vérifier que l'interrupteur SW1 est en position ON et que la LED verte DS1 est allumée, indiquant que l'alimentation P28T est disponible pour le circuit K1.
Vote de sortie TMR : Dans un système TMR, les trois bobines de chaque canal servo sont pilotées indépendamment. Une défaillance d'un seul pilote n'affecte pas la force de commande globale sur la vanne. Pendant ce temps, le pack d'E/S PSVO surveille le courant d'asservissement et le signal de retour LVDT de chaque canal en temps réel, émettant une alarme de diagnostic si une limite est dépassée.
Maintenance en ligne : Les trois alimentations 28 V sont contrôlées indépendamment par les interrupteurs SW1, SW2 et SW3. Lorsqu'un PSVO ou un WSVO dans une section spécifique doit être remplacé, seul l'interrupteur d'alimentation de ce canal correspondant doit être éteint. Le composant peut alors être retiré en toute sécurité tandis que les canaux restants continuent de maintenir l'asservissement, sans nécessiter d'arrêt.
5. Configuration et diagnostics
La configuration matérielle de l'IS200TSVCH1A s'effectue principalement via des cavaliers. Dans les applications simplex, le courant de bobine pour le servo 1 est sélectionné par JP1 et pour le servo 2 par JP2. Dans les applications TMR, les trois courants de bobine pour le servo 1 sont sélectionnés par JP1, JP3 et JP5, et les trois canaux pour le servo 2 par JP2, JP4 et JP6. De plus, la carte comporte trois interrupteurs d'alimentation (SW1-SW3) et les indicateurs LED correspondants (état P28R, P28S, P28T). Tous les autres paramètres d'asservissement (tels que le courant nominal, le nombre de bobines mises en parallèle, le nombre de capteurs LVDT, les temps de filtrage, etc.) sont configurés dans le pack d'E/S PSVO via l'application ToolboxST.
L'IS200TSVCH1A, fonctionnant avec le pack E/S PSVO, offre une couverture de diagnostic complète :
Courant du servo hors limites ou défaut de non-réponse.
Signal de retour LVDT hors limites (verrouillable).
Défaut de non-concordance de la puce d'identification de la carte (empêche un remplacement incorrect de la carte).
Lecture automatique de la puce d'identification sur chaque connecteur, vérification du type de carte, du numéro de série et de la révision.
Toutes les informations de diagnostic peuvent être visualisées et réinitialisées en détail via ToolboxST, facilitant ainsi la localisation et la résolution rapides des défauts.
Scénarios d'application
L'IS200TSVCH1A est principalement utilisé dans la servocommande de précision des grandes machines tournantes suivantes :
Contrôle de position de la vanne d'admission de vapeur principale de la turbine à vapeur.
Commande de vanne d'admission de vapeur de réchauffage de turbine à vapeur.
Commande de vanne de régulation de carburant pour turbine à gaz (carburant gazeux ou liquide).
Commande de vanne de régulateur de turbine de pompe à eau d'alimentation.
Aube directrice d’entrée du compresseur et contrôle de position de la vanne anti-surpression.
Tout système d'asservissement électrohydraulique nécessitant une fiabilité élevée, une haute précision et un entraînement par câble longue distance.
Dans une configuration TMR, un seul IS200TSVCH1A répond pleinement aux exigences de contrôle redondant des vannes critiques, offrant une solide garantie pour le fonctionnement sûr et stable des unités de production d'électricité. Dans les applications simplex, sa taille compacte et ses fonctionnalités riches peuvent également fournir une servocommande hautes performances pour des unités plus petites ou des systèmes auxiliaires.
