La carte de protection des machines MPC4 est un composant essentiel de la gamme de produits VM et un élément clé du système de protection des machines (MPS) de la série VM600. Conçue pour la surveillance et la protection en temps réel des machines industrielles, cette carte présente une programmabilité et une polyvalence élevées, capable de traiter simultanément quatre entrées de signal dynamique et deux entrées de tachymètre (Keyphasor). La carte MPC4 est largement utilisée dans les secteurs industriels critiques tels que la production d'électricité, le pétrole et le gaz et l'aérospatiale pour garantir que les équipements fonctionnent dans des conditions sûres et fiables.
La carte MPC4 est disponible en trois versions : standard, circuits séparés et sécurité (MPC4SIL), répondant aux exigences de sécurité et fonctionnelles de différents scénarios d'application. Toutes les versions doivent être utilisées comme une paire de cartes avec une carte d'entrée/sortie IOC4T correspondante.
II. Principales caractéristiques et avantages
1. Entrée de signal dynamique multicanal
Prend en charge 4 canaux de signal dynamique, acceptant les entrées de divers capteurs tels que l'accélération, la vitesse et le déplacement (proximité).
Chaque canal est programmable indépendamment et prend en charge une entrée de tension (± 10 V CA) ou de courant (0 à 25 mA CC).
L'impédance d'entrée est de 200 kΩ, avec un taux de réjection en mode commun élevé (>60 dB) et une faible diaphonie (-72 dB).
2. Entrée double tachymètre (phaseur)
Prend en charge 2 entrées de référence vitesse/phase, adaptées aux sondes de proximité, aux capteurs magnétiques ou aux signaux TTL.
Prend en charge les rapports tachymétriques fractionnaires, avec une large plage de vitesse (0,016 Hz à 50 kHz).
3. Traitement du signal numérique (DSP) en temps réel
Utilise la technologie DSP avancée pour le filtrage, l'intégration/différenciation et la rectification en temps réel (RMS, moyenne, véritable crête, véritable crête à crête).
Prend en charge le suivi des commandes, permettant une surveillance simultanée de l’amplitude et de la phase.
4. Alarmes programmables et points de consigne adaptatifs
Fournit des alarmes d'alerte et de danger à deux niveaux, prenant en charge les fonctions de retard, d'hystérésis et de verrouillage.
Les seuils d'alarme peuvent être ajustés de manière adaptative en fonction de la vitesse ou de signaux externes, améliorant ainsi la flexibilité du système.
5. Alimentation du capteur et conditionnement du signal
Les alimentations intégrées prennent en charge des capteurs tels que les accéléromètres IEPE et les systèmes de mesure de proximité.
Fournit des sorties de tension ±27,2 V, +15 V et une source de courant constant de 6,16 mA.
6. Connecteurs du panneau avant et indicateurs d'état
Les connecteurs BNC pour chaque canal produisent des signaux de capteur « bruts » tamponnés pour une analyse externe.
Les indicateurs LED du panneau avant affichent l'état des canaux, les alarmes et les défauts du système.
7. Conception modulaire et remplaçable à chaud
Prend en charge l'insertion et la suppression en direct (échange à chaud), facilitant la maintenance et les mises à niveau.
Peut fonctionner conjointement avec d'autres cartes du système VM600 (par exemple, IOC4T, RLC16, IRC4).
8. Sécurité et certifications
Les versions Standard et Sécurité sont certifiées conformes aux normes CEI 61508 et ISO 13849 pour les systèmes de sécurité fonctionnelle (par exemple, SIL 1, PL c).
La version de sécurité (MPC4SIL) dispose d'une isolation électrique pour éviter les modifications de configuration involontaires.
III. Principe de fonctionnement et fonctions de traitement
Le principe de fonctionnement de base de la carte MPC4 est basé sur la technologie de traitement du signal numérique (DSP) haute performance. Il offre une surveillance et une protection complètes des machines grâce à l'acquisition, au filtrage, à l'analyse et au traitement des alarmes en temps réel des signaux des capteurs. Le principe de fonctionnement est détaillé en quatre aspects ci-dessous :
1. Entrée et conditionnement du signal
La carte MPC4 accepte les signaux de divers capteurs, notamment :
Signaux dynamiques : tels que l'accélération des vibrations, la vitesse, le déplacement, ainsi que la position de poussée, l'excentricité, l'expansion du boîtier, etc.
Signaux du tachymètre : provenant de phaseurs, d'encodeurs ou de capteurs d'impulsions, utilisés pour la référence de phase et la mesure de vitesse.
Chaque entrée de signal dynamique subit un conditionnement frontal analogique, notamment :
Adaptation d'impédance : l'impédance d'entrée de 200 kΩ s'adapte à diverses caractéristiques de sortie du capteur.
Rejet en mode commun : CMRR > 60 dB supprime efficacement les interférences en mode commun.
Réponse en fréquence : plage de fréquences analogiques de DC à 60 kHz (-3 dB), garantissant la préservation des composants haute fréquence.
Les signaux d'entrée de courant sont convertis en signaux de tension via une résistance interne de 324,5 Ω avant l'échantillonnage. Tous les signaux d'entrée passent à travers des filtres anti-aliasing avant d'atteindre l'ADC (Analog-to-Digital Converter), garantissant la précision de l'échantillonnage.
2. Flux de traitement du signal numérique
La carte MPC4 utilise une architecture de traitement parallèle multicanal, où chaque signal est traité indépendamment, impliquant principalement les étapes suivantes :
a) Filtrage numérique
Prend en charge les filtres passe-haut, passe-bas et passe-bande avec des pentes configurables de 6 à 60 dB/octave.
L'ondulation de la bande passante est inférieure à ± 0,3 dB et l'atténuation de la bande d'arrêt est supérieure à 50 dB, garantissant ainsi la pureté du signal.
b) Intégration et différenciation
Peut intégrer l'accélération à la vitesse ou au déplacement, ou différencier la vitesse à l'accélération, selon les besoins.
La plage de fréquences opérationnelles d'intégration est de 2,5 Hz à 10 kHz.
c) Rectification et calcul d'amplitude
d) Suivi des commandes et analyse des phases
Suit automatiquement l'amplitude et la phase d'ordres spécifiques (par exemple, 1X, 2X, 3X) lors des changements de vitesse.
L'erreur de phase est inférieure à ±6°, généralement ±1° à la fréquence fondamentale.
e) Mesure d'écart/position
Utilisé pour surveiller des paramètres statiques ou à variation lente tels que le déplacement de l'arbre et la position de poussée.
Prend en charge la compensation initiale d’écart/décalage pour une précision de mesure améliorée.
3. Traitement des alarmes et combinaison logique
La carte MPC4 dispose d'un système d'alarme configurable de manière flexible :
a) Niveaux d'alarme
Chaque canal prend en charge les alarmes à deux niveaux d'alerte et de danger, chacune configurable en dépassement de limite (A+, D+) ou en sous-limite (A-, D-).
Les seuils d'alarme peuvent être définis n'importe où sur la pleine échelle et prendre en charge un ajustement adaptatif, par exemple en fonction de la vitesse.
b) Délai d'alarme et hystérésis
c) Combinaisons logiques
Prend en charge les combinaisons logiques telles que ET, OU et Vote majoritaire, avec jusqu'à 8 fonctions de base et 4 fonctions avancées configurables.
Convient au jugement multiparamétrique complexe dans les systèmes de machines.
d) Sorties d'alarme
Les signaux d'alarme sont émis via la carte IOC4T, pilotant des relais ou transmettant via le bus OC à d'autres cartes (par exemple, RLC16, IRC4).
4. Autodiagnostic du système (système OK)
La carte MPC4 comprend un système OK intégré qui surveille en permanence l'état du capteur et de la chaîne de signal :
Détection de seuil à deux niveaux : des limites supérieure et inférieure configurables surveillent si le niveau du signal se situe dans une plage raisonnable.
Détection de défaut de ligne : identifie les défauts tels que les circuits ouverts et les courts-circuits.
Indication du panneau avant : chaque canal dispose d'une LED indiquant l'état « OK » ou le type de défaut.
De plus, la carte MPC4 effectue une routine d'auto-test au démarrage, diagnostiquant l'état du matériel et du micrologiciel pour garantir un fonctionnement fiable du système.
IV. Différences de version et scénarios applicables
| de version |
Caractéristiques |
Applications typiques |
| Standard |
Prend en charge toutes les fonctionnalités, y compris le bus VME, les canaux tachymétriques et le suivi à bande étroite. |
Systèmes généraux de protection des machines. |
| Circuits séparés |
Conception électriquement isolée, conforme à la norme CEI 60255-5. |
Environnements à fortes interférences électromagnétiques. |
| Sécurité (MPC4SIL) |
Pas d'interface VME, pas de tachymètre ou de suivi à bande étroite, certifié SIL 1. |
Systèmes de sécurité fonctionnelle (par exemple, SIL 1 / PL c). |
V. Applications typiques
Turbines à gaz et à vapeur : surveillance des vibrations, des déplacements et de la vitesse.
Compresseurs et pompes : vibrations de l'arbre, état des roulements, position de poussée.
Générateurs & Moteurs : Protection contre les vibrations, analyse de phase.
Éoliennes : vibrations du groupe motopropulseur et suivi de la vitesse.
