IS220PPRAH1A adalah modul I/O penting dalam sistem kontrol GE Mark VIe, yang dirancang untuk perlindungan turbin darurat. Ini adalah bagian dari seri PPRA dan, bila dikombinasikan dengan papan terminal TREA dan papan opsi WREA, membentuk sistem perlindungan kecepatan berlebih cadangan yang sepenuhnya independen. Sistem ini dilengkapi arsitektur Triple Modular Redundant (TMR) untuk memastikan perlindungan trip turbin yang andal bahkan jika terjadi kegagalan sistem kontrol utama.
IS220PPRAH1A dilengkapi dengan papan prosesor BPPB dan mendukung enam sinyal input kecepatan. Input ini dapat dikonfigurasikan dalam pengelompokan berbeda agar sesuai dengan berbagai konfigurasi turbin (misalnya, unit poros tunggal, dua poros, tiga poros). Modul ini menyediakan fungsi perlindungan yang diterapkan pada perangkat keras dan firmware, termasuk deteksi kecepatan berlebih, deteksi akselerasi/deselerasi, pemantauan sistem kontrol utama, dan pemrosesan input trip kontak. Ini adalah komponen inti untuk melindungi mesin yang berputar seperti turbin gas dan turbin uap.
Arsitektur dan Kompatibilitas Sistem
1.Komponen Sistem
Modul I/O IS220PPRAH1A: Bertanggung jawab atas perolehan sinyal, pemrosesan logika, dan keputusan perlindungan.
Papan Terminal TREA: Menyediakan output relai, antarmuka input perjalanan, dan mendukung fungsi Berhenti Darurat (E-Stop) dan perlindungan kecepatan berlebih.
WREA Option Board: Memperluas kemampuan sistem dengan output pengulang sinyal kecepatan, meningkatkan keandalan.
2. Catatan Kompatibilitas
IS220PPRAH1A adalah bagian dari seri PPRA bersama dengan varian PPRAS1A dan PPRAS1B. Namun, produk ini tidak bersertifikat standar IEC 61508 dan oleh karena itu tidak boleh digunakan dalam loop keselamatan yang memerlukan sertifikasi Tingkat Integritas Keselamatan (SIL). Untuk aplikasi bersertifikasi SIL, versi PPRAS1A atau S1B harus digunakan. PPRAH1A memiliki kisaran suhu pengoperasian -30°C hingga 65°C, sehingga cocok untuk lingkungan industri umum.
3. Persyaratan Instalasi
Ini harus digunakan dengan papan terminal TREA dan memerlukan papan opsi WREA untuk dipasang.
Tiga modul PPRA harus dipasang secara bersamaan untuk membentuk sistem TMR; operasi paket tunggal atau ganda tidak didukung.
Modul dihubungkan langsung ke papan TREA melalui konektor pin DC-62 dan diamankan menggunakan tiang berulir.
Fungsi Inti Terperinci
1. Kecepatan Input dan Pemrosesan Sinyal
IS220PPRAH1A menerima enam input sensor kecepatan, dapat dikonfigurasi berdasarkan pengaturan poros turbin:
Tiga Kelompok Dua Sensor (dua sensor per poros, hingga tiga poros)
Dua Kelompok Tiga Sensor (tiga sensor per poros, hingga dua poros)
Setiap sinyal kecepatan diproses melalui algoritma High Select atau Median Select untuk menghasilkan nilai denyut pulsa tunggal yang mewakili kecepatan sebenarnya untuk setiap poros. Modul melakukan deteksi perbedaan antar sensor pada poros yang sama. Jika perbedaan melebihi ambang batas yang dapat dikonfigurasi (misalnya, 25 RPM), alarm diagnostik 'Ketidakcocokan sensor kecepatan ganda' akan dihasilkan.
2. Fungsi Perlindungan Kecepatan Berlebih
2.1. Perlindungan Kecepatan Berlebih Firmware
Diimplementasikan dalam logika yang dapat diprogram. Setpoint perjalanan kecepatan berlebih dapat bersumber dari Signal Space atau dari nilai konfigurasi lokal.
Mendukung pengujian kecepatan berlebih online dan offline. Selama pengujian, titik setel perjalanan dapat dikurangi untuk sementara (turun hingga 94% dari nilai yang dikonfigurasi).
Termasuk pemeriksaan perjanjian setpoint; jika nilai konfigurasi tidak cocok dengan nilai yang diterima dari Signal Space ketika kecepatannya nol, kesalahan dinyatakan, dan operasi terhambat.
2.2. Perlindungan Kecepatan Berlebih Perangkat Keras
Diimplementasikan sepenuhnya dalam logika perangkat keras, tidak bergantung pada firmware prosesor, dengan waktu respons kurang dari 20 ms.
Setpoint kecepatan berlebih dimuat hanya ketika modul melakukan booting atau melakukan siklus daya dan tidak dapat diubah selama pengoperasian.
Masing-masing dari enam input kecepatan dipantau secara individual untuk mengetahui kelebihan kecepatan perangkat keras, memastikan perlindungan bahkan jika firmware gagal.
Membutuhkan dua putaran poros yang berdekatan untuk melebihi setpoint untuk memulai trip, mencegah trip palsu.
3. Proteksi Akselerasi dan Deselerasi
Modul ini menghitung laju perubahan kecepatan (akselerasi) secara real-time dan mendukung ambang batas akselerasi yang dapat dikonfigurasi.
Perlindungan perlambatan menggunakan ambang trip tetap sebesar 100% per detik dan tidak dapat dikonfigurasi.
Akselerasi dihitung dengan membandingkan dua sampel kecepatan yang berdekatan selama periode yang dapat dikonfigurasi (AccelCalTime, 10-100 ms).
4. Fungsi Perjalanan Input Kontak Diskrit
IS220PPRAH1A mendukung empat input perjalanan kontak terpisah yang terisolasi, yang dapat beroperasi dalam dua mode:
Perjalanan Langsung: Sinyal input secara langsung memicu perjalanan perangkat keras, melewati logika firmware untuk kecepatan maksimum.
Perjalanan Bersyarat: Tindakan perjalanan bergantung pada kesehatan komunikasi (ditunjukkan oleh sinyal jaringan tetap hidup). Jika komunikasi pengontrol terputus, trip bersyarat secara otomatis diizinkan.
Semua input kontak menyertakan filter de-bounce 8 ms untuk mencegah kesalahan trip karena obrolan kontak.
5. Fungsi Pengawas Kontrol Utama
Modul secara terus menerus memonitor sinyal detak jantung (Detak Jantung Perangkat) yang disediakan oleh pengontrol utama.
Jika tidak ada perubahan pada nilai detak jantung yang terdeteksi selama lima bingkai data berturut-turut, perjalanan pengawas kontrol akan dikunci.
Jika pengontrol utama pulih dan berkomunikasi dengan benar selama 60 detik, kondisi trip akan diatur ulang secara otomatis.
6. Perbedaan Kecepatan dan Deteksi Kecepatan Basi
Perlindungan Perbedaan Kecepatan: Membandingkan kecepatan yang dihitung oleh PPRA (PulseRate1) dengan nilai kecepatan (Speed1) yang disediakan oleh pengontrol utama. Jika perbedaannya melebihi persentase yang dapat dikonfigurasi (berdasarkan RatedRPM_TA) untuk tiga sampel berturut-turut, perjalanan akan dimulai.
Perlindungan Kecepatan Stale: Jika nilai kecepatan dari pengontrol utama (Kecepatan1) tetap tidak berubah selama 100 frame data berturut-turut (menunjukkan hilangnya integritas sinyal), trip akan terkunci. Perlindungan ini didasarkan pada prinsip bahwa sinyal kecepatan langsung selalu menunjukkan variasi kecil (“dithering”).
7. Sinkronisasi Waktu dan Pemantauan Sinkronisasi Bingkai
Modul ini mengandalkan sinkronisasi waktu di IONet. Ini memonitor nomor bingkai sinkronisasi.
Jika kesalahan besar atau hilangnya sinkronisasi terdeteksi (misalnya, frame tidak berurutan), perjalanan Sinkronisasi Bingkai diaktifkan.
Hal ini memastikan PPRA tetap tersinkronisasi waktu dengan pengontrol utama, mencegah kegagalan fungsi perlindungan karena penundaan komunikasi.
8. Output Relai dan Umpan Balik
IS220PPRAH1A menyediakan sinyal penggerak untuk tiga Relai Perjalanan Darurat (ETR1–ETR3) dan memantau sinyal status umpan baliknya.
Keadaan yang diperintahkan setiap driver relai dibandingkan dengan keadaan umpan balik sebenarnya. Ketidakcocokan menghasilkan alarm diagnostik.
Fungsi pengujian memungkinkan pemutusan energi setiap relai satu per satu untuk tujuan pengujian tanpa menyebabkan sistem trip.
Prinsip Operasional dan Aliran Sinyal
Konvensi Jenis Sinyal
Diakhiri dengan (SS): Sinyal dihasilkan dalam PPRA dan dikirim ke Ruang Sinyal pengontrol.
Diakhiri dengan SS: Sinyal dihasilkan di pengontrol dan diterima oleh PPRA melalui Signal Space.
Diakhiri dengan (IO): Sinyal dihasilkan dalam PPRA dan dikeluarkan ke perangkat keras.
Diakhiri dengan IO: Sinyal adalah input perangkat keras ke dalam PPRA.
Diakhiri dengan CFG: Menunjukkan parameter konfigurasi.
Kombinasi Sinyal Perjalanan
Semua sinyal trip individu (misalnya, kecepatan berlebih, akselerasi, input kontak, pengawas) digabungkan menjadi sinyal Trip Komposit tunggal (ComposTrip1), yang digunakan dalam logika output relai. Yang terpenting, perjalanan kecepatan berlebih perangkat keras dan perjalanan kontak langsung memiliki jalur yang diterapkan sepenuhnya dalam logika perangkat keras atau yang dapat diprogram, bukan firmware. Hal ini memastikan bahwa kerusakan firmware prosesor tidak dapat mencegah sinyal penting ini memulai perjalanan.
Desain Aman dari Gagal
Modul ini ditetapkan secara default ke status 'trip' saat daya dimatikan, saat startup, saat reset perangkat keras, atau saat tidak online.
Sirkuit pengawas perangkat keras memantau pengoperasian firmware. Jika kerusakan firmware terdeteksi, ini akan memicu reset perangkat keras, yang memaksa trip.
Semua sinyal penting (kecepatan, detak jantung, sinkronisasi bingkai) dilengkapi mekanisme deteksi batas waktu atau ketidaksesuaian, memastikan sistem gagal dengan aman ke kondisi trip dalam keadaan tidak normal.
Konfigurasi dan Diagnostik
Alat Konfigurasi
Modul ini dikonfigurasi menggunakan perangkat lunak ToolboxST GE. Parameter konfigurasi utama meliputi:
Jenis Turbin (misalnya Turbin Gas, Turbin Uap)
Pengelompokan Input Kecepatan (TigaGrup atau DuaGrup)
Setpoint Kecepatan Berlebih, Setpoint Akselerasi, Batas Perbedaan
Mengaktifkan/menonaktifkan pengaturan untuk fungsi seperti Watchdog, Perbedaan Kecepatan, dan deteksi Kecepatan Basi.
Diagnostik Mandiri
Uji Mandiri Penyalaan: Memeriksa RAM, memori flash, port Ethernet, dan perangkat keras prosesor.
Pemantauan Berkelanjutan: Memantau catu daya internal, arus umpan balik analog, dan status perintah/umpan balik relai.
Verifikasi ID Elektronik: Memeriksa apakah modul, papan terminal, dan perangkat keras papan opsi kompatibel dan cocok dengan kode aplikasi yang dimuat.
LED Indikator Status
Pelat muka modul dilengkapi enam LED status:
RUN: Hijau ketika relay diberi energi (Run), Merah ketika relay dimatikan (Trip).
ESTP: Hijau saat input E-Stop (jika didukung) dalam status dijalankan, Merah saat E-Stop aktif.
OSPD: Merah ketika kondisi kecepatan berlebih terdeteksi dan terkunci.
WDOG: Merah ketika perjalanan berdasarkan fungsi pengawas (Pengawas Kontrol, Perbedaan Kecepatan, dll.) aktif.
SIL: PPRAH1A tidak mendukung fungsionalitas SIL; LED ini tidak berlaku.
KREA: Hijau menandakan daya terdeteksi pada sub-modul KREA.
