IS200DSPXH2C è una scheda di controllo del processore di segnale digitale progettata da General Electric (GE) per i suoi azionamenti Innovation Series™ e il sistema di controllo dell'eccitazione EX2100™. Questa scheda rappresenta un'importante revisione hardware all'interno della serie DSPX, appartenente alla famiglia hardware H2. Serve come controller primario per le funzioni del regolatore del ponte e del motore, delle funzioni di gate e delle funzioni di controllo del campo del generatore, svolgendo un ruolo centrale nei sistemi di controllo industriale.
La scheda IS200DSPXH2C integra un processore di segnale digitale (DSP) ad alte prestazioni, componenti di memoria standard e un circuito integrato specifico per l'applicazione (ASIC) che esegue funzioni logiche personalizzate. Funziona a una velocità di clock di 60 MHz, fornendo potenti capacità di calcolo per l'elaborazione in tempo reale di algoritmi di controllo complessi. La scheda è dotata di vari tipi di memoria, tra cui memoria FLASH per l'avvio e l'esecuzione del codice, RAM per l'archiviazione dei dati, NVRAM per l'archiviazione dei dati non volatile e memoria di sola lettura per l'identificazione della revisione della scheda.
Le caratteristiche principali dell'IS200DSPXH2C includono:
DSP ad alte prestazioni: velocità di clock di 60 MHz, che fornisce una potente capacità di elaborazione in tempo reale.
Diversi tipi di memoria: FLASH, RAM, NVRAM e memoria di sola lettura.
ASIC dedicato: integra funzioni logiche personalizzate, migliorando l'integrazione e l'affidabilità del sistema.
Ricche interfacce di comunicazione: include ISBus, interfacce seriali TTL, ingressi differenziali HIFI, ecc.
Configurazione I/O flessibile: supporta contatori VCO, interfacce encoder incrementali in quadratura, ingressi discreti e altro ancora.
Funzioni di sincronizzazione precise: i segnali di impulso di carico del loop interno e del loop applicativo garantiscono una sincronizzazione di controllo accurata.
Meccanismi di protezione completi: rilevamento di overflow dello stack, timer watchdog, per garantire un funzionamento sicuro del sistema.
Indicazione di stato: i LED FAULT e STATUS del pannello frontale forniscono uno stato operativo intuitivo.
La scheda si collega al backplane tramite un connettore DIN a 4 file e 128 pin (P1). Nel sistema di eccitazione EX2100, funziona insieme alla scheda EISB, con le due fisicamente collegate per formare una singola unità. Il pannello frontale fornisce inoltre una porta per l'emulatore DSP (P5) e una porta per il monitor di progettazione (P6) per lo sviluppo e la manutenzione. Come parte della famiglia hardware H2, IS200DSPXH2C, pur mantenendo le funzionalità principali, può differire in alcune caratteristiche hardware o definizioni di interfaccia dalla serie H1 per soddisfare requisiti applicativi specifici.
II. Funzioni principali
Le funzioni principali dell'IS200DSPXH2C includono, ma non sono limitate a, quanto segue:
1. Elaborazione e controllo del segnale digitale
Il nucleo della scheda IS200DSPXH2C è un processore di segnale digitale ad alte prestazioni a 60 MHz, responsabile dell'esecuzione di algoritmi di controllo, dell'elaborazione dei segnali di ingresso e della generazione di comandi di uscita. Negli azionamenti della serie Innovation, controlla la regolazione del ponte e del motore e le funzioni di gate. Nel sistema di eccitazione EX2100, controlla le funzioni di eccitazione del campo del generatore.
2. Supporto per più tipi di memoria
La scheda fornisce vari tipi di memoria per soddisfare diversi requisiti applicativi:
Memoria FLASH: archivia immagini di avvio DSP, codice per l'esecuzione, parametri configurabili e record della cronologia del sistema.
RAM: utilizzata per l'archiviazione dei dati e l'esecuzione del codice.
NVRAM: utilizzata per l'archiviazione dei dati non volatile, garantendo la conservazione dei dati dopo un'interruzione di corrente.
Memoria di sola lettura: memorizza le informazioni di identificazione della revisione della scheda.
3. Logica ASIC dedicata
L'ASIC sulla scheda integra la maggior parte delle funzioni specializzate e di supporto, tra cui:
Registro di identificazione della revisione ASIC.
Controllo dell'interfaccia seriale.
Sincronizzazione del segnale di impulso di carico.
Rilevamento dell'overflow dello stack.
Temporizzatore del cane da guardia.
Temporizzatore a funzionamento libero a 24 bit.
Contatori e registri di cattura.
Uscite PWM.
4. Interfacce di comunicazione seriale
L'IS200DSPXH2C fornisce quattro interfacce seriali tramite il connettore P1:
Due interfacce ISBus: velocità 5 Mb/s, configurabili come master o slave, per comunicazione con ACL o funzioni di espansione locale.
Un'interfaccia asincrona TTL: per il collegamento di uno strumento di configurazione basato su PC, inclusi segnali RX, TX e TXEN/RTS.
Un'interfaccia asincrona TTL: per il collegamento di una scheda programmatore, inclusi segnali RX, TX e RTS.
5. Sincronizzazione dei segnali degli impulsi di carico
La scheda utilizza segnali di impulsi di carico per un controllo preciso della sincronizzazione:
Impulso di carico del circuito interno: acquisisce valori I/O come VCO di tensione/corrente di ponte, motore o generatore, contatori tachimetrici e ingressi discreti. Può anche sincronizzare canali ISBus, software e uscite di gate.
Impulso di carico del loop dell'applicazione: funziona a un sottomultiplo o multiplo della frequenza degli impulsi di carico del loop interno, utilizzato per acquisire valori di altri VCO e tachimetri dell'applicazione.
Per facilitare la sincronizzazione del firmware, viene fornito un registro a 6 bit. Aumenta a ogni impulso di carico del loop interno e si reimposta a ogni impulso di carico del loop dell'applicazione.
6. Rilevamento di overflow dello stack
La scheda fornisce il rilevamento dell'overflow per lo stack in primo piano (utilizzando la memoria interna) e lo stack in background (utilizzando SRAM esterna). Un overflow in uno degli stack genera l'interrupt INT0. Se entrambi gli stack vanno in overflow contemporaneamente, viene generato un hard reset. Un registro di configurazione consente di disabilitare il ripristino dell'overflow dello stack.
7. Temporizzatore del watchdog
Il timer watchdog è abilitato e deve essere attivato/disattivato periodicamente dal DSP (l'intervallo di attivazione/disattivazione è configurabile). Un timeout del watchdog genererà un hard reset, garantendo che il sistema possa riprendersi automaticamente dalle anomalie del software.
8. Ingressi differenziali HIFI
La scheda fornisce cinque ingressi applicativi differenziali (HIFI), configurabili per una delle tre modalità:
Due interfacce encoder incrementali in quadratura: una con funzionalità marker, che gestisce due contatori su/giù a 16 bit. I contatori mantengono il loro stato quando gli input sono allo stesso livello e cambiano stato quando gli input sono differenzialmente opposti. Ogni modifica del contatore è accompagnata da un ripristino del timer da 5 MHz e da un registro di stato che registra la direzione del conteggio. I registri di acquisizione possono essere configurati per acquisire valori al verificarsi dell'impulso di carico del loop interno o del loop dell'applicazione.
Contatori VCO a livello di applicazione o interfacce latch a canale singolo: cinque contatori a 16 bit si incrementano sugli ingressi decodificati e filtrati in modo differenziale. Questi valori del contatore vengono catturati nei registri dall'impulso di carico del loop dell'applicazione affinché il DSP possa leggerli.
Fino a dieci ingressi discreti: ciascun ingresso viene filtrato per tre cicli di clock del sistema ed è direttamente leggibile dal DSP in un buffer.
9. Ingressi VCO a ponte
Sei ingressi dal backplane vengono filtrati digitalmente e immessi nei contatori VCO. Si tratta di contatori a 16 bit con registri di cattura bloccati dall'impulso di carico del loop interno e leggibili dal DSP. Gli ingressi provengono da schede I/O specifiche per tecnologia come BIC (interfaccia bridge) o schede di interfaccia eccitatore.
10. Uscite PWM
La scheda fornisce due uscite PWM a frequenza fissa di 24 kHz con risoluzione di 10 bit ciascuna, occupando un registro da 20 bit. Possono essere utilizzati per pilotare misuratori di strumentazione o altre uscite.
11. I/O della scheda di espansione
Viene fornito un segnale SYNC OUT per la sincronizzazione delle funzioni a livello della scheda BIC.
III. Applicazioni di sistema
1. Applicazione negli azionamenti della serie Innovation
Negli azionamenti della serie Innovation, IS200DSPXH2C funge da controller principale, responsabile di:
Controllo ponte: controlla lo stato di commutazione del ponte di potenza per ottenere il controllo della velocità del motore e della coppia.
Regolazione del motore: esegue algoritmi di controllo del motore, elabora segnali di feedback e genera impulsi di accensione del gate.
Elaborazione in tempo reale: acquisisce ed elabora ingressi VCO, contatori tachimetrici e altri segnali ad alta velocità.
Interfaccia di comunicazione: comunica con ACL o altri moduli di espansione tramite ISBus.
2. Applicazione nel sistema di controllo dell'eccitazione EX2100
Nel sistema di controllo dell'eccitazione EX2100, l'IS200DSPXH2C funziona insieme alla scheda EISB, responsabile di:
Controllo del campo del generatore: esegue algoritmi di regolazione automatica della tensione (AVR) per controllare la corrente di campo.
Controllo del circuito interno: elabora la tensione di campo e il feedback di corrente, genera comandi di accensione del gate.
Funzioni di protezione: monitora lo stato del sistema, implementa la sovraeccitazione, la sottoeccitazione, la limitazione V/Hz e altre funzioni di protezione.
Supporto ridondanza: nei sistemi TMR, funziona con i controller M1, M2 e C per ottenere un controllo ridondante.
3. Coordinamento con il consiglio dell'EISB
Nel sistema EX2100, la scheda IS200DSPXH2C e EISB sono fisicamente collegate per formare una singola unità:
Funzioni EISB: Fornisce comunicazione ISBus, interfacce in fibra ottica, tastiera e porte per strumenti.
Scambio di segnali: DSPX scambia dati con EISB tramite il backplane per comunicare con dispositivi esterni.
Sostituzione integrata: durante la manutenzione, DSPX e EISB vengono generalmente rimossi dal rack come una singola unità.
4. Caratteristiche della Serie H2
Come parte della famiglia hardware H2, l'IS200DSPXH2C può presentare:
Funzionalità di interfaccia avanzate: può offrire diverse definizioni di segnale o supporto funzionale aggiuntivo sul connettore P1.
Progettazione hardware ottimizzata: ottimizzazioni hardware per scenari applicativi specifici, come una maggiore immunità al rumore o un intervallo di temperature operative più ampio.
Compatibilità: rimane compatibile a livello software con le schede della serie H1, ma la corrispondenza della versione è importante durante la sostituzione dell'hardware.
5. Scenari applicativi tipici
Controllo di azionamento industriale: controllo di base per vari azionamenti a frequenza variabile CA.
Controllo dell'eccitazione del generatore: regolazione automatica della tensione per generatori sincroni.
Controllo di processo: come controller ad alte prestazioni per il controllo di processi industriali che richiedono elaborazione in tempo reale.
Stabilizzazione del sistema di alimentazione: funziona con le funzioni PSS per migliorare la stabilità del sistema di alimentazione.
IV. Descrizione dettagliata dell'interfaccia
1. Connettore backplane P1
P1 è un connettore DIN a 4 file e 32 pin (128 pin in totale), che fornisce tutte le connessioni di segnale tra il DSPX, il backplane e le altre schede. Essendo una scheda della serie H2, alcune definizioni dei pin su P1 potrebbero differire leggermente da quelle della serie H1; fare riferimento alla relativa documentazione tecnica per i dettagli. Le principali categorie di segnali includono:
| della categoria del segnale |
della quantità |
Descrizione |
| Bus dati |
32 bit |
D0-D31, bus dati bidirezionale |
| Indirizzo Autobus |
14 bit |
A0-A13, bus indirizzi |
| Selezione del chip |
4 |
0CS_BIC, 0CS_IO, 0CS_LAN, 0CS_SPR, seleziona rispettivamente BIC, I/O, LAN e schede di riserva |
| Controllo degli autobus |
2 |
OBUS_RD (lettura bus), OBUS_WR (scrittura bus) |
| Ingressi di interruzione |
4 |
INT_BIC, INT_IO, INT_LAN, ecc. |
| Ingressi VCO |
6 |
Da VCO_1 a VCO_6, ingressi VCO a ponte da 0-2 MHz |
| Ingressi HIFI |
5 paia |
Da HIFI_1P/N a HIFI_5P/N, ingressi differenziali |
| Interfacce ISBus |
2 |
GR1_TX/RX, GR2_TX/RX, comunicazione seriale 5 Mb/s |
| Carica impulsi |
3 |
Impulsi di carico del loop interno e del loop applicativo, ecc. |
| Interfaccia tastiera |
3 |
KYPD_TX, KYPD_RX, KYPD_RTS |
| Interfaccia dello strumento |
3 |
STRUMENTO_TX, STRUMENTO_RX, STRUMENTO_TXEN |
| Uscite PWM |
2 |
MTR1_PWM, MTR2_PWM, risoluzione 24 kHz, 10 bit |
| SYNC_OUT |
1 |
Per la sincronizzazione LAN |
| Uscite orologio |
Molteplici |
CPU_CLK1/2, CLK20_1/2, CLKT0/1/2, ecc. |
| Energia |
Molteplici |
P5 (+5 V), DCOM (ritorno alimentazione digitale), ACOM (ritorno alimentazione analogica) |
2. Porta dell'emulatore P5
P5 si trova sul pannello frontale della scheda e fornisce un'interfaccia alla porta dell'emulatore TI. È un'interfaccia di scansione (simile a JTAG) che supporta l'emulazione e la programmazione FLASH.
3. Porta monitor tecnico P6
P6 si trova sul pannello frontale della scheda e si collega alla porta seriale sincrona del DSP (livelli TTL). È destinato esclusivamente all'ingegneria GE.
4. Punti di prova a bordo
P6 e P7 (situati sulla superficie della scheda) sono punti di test esclusivamente per uso di test/sviluppo e non devono essere utilizzati per la manutenzione sul campo.
5. LED del pannello anteriore
| LED |
Colore |
Stato normale |
Stato anomalo |
| COLPA |
Rosso |
Spento |
Acceso o lampeggiante: si è verificato un guasto o durante il ripristino |
| STATO |
Verde |
Lampeggiante (in esecuzione) |
Fisso: arrestato; Spento: si è verificato un errore o durante il ripristino |
V. Indicatori e diagnostica
1. LED GUASTO (rosso)
Direttamente pilotato dal DSP, indica lo stato di guasto della scheda:
Spento: nessun guasto, funzionamento normale.
Acceso o lampeggiante: si è verificato un guasto o la scheda è in ripristino.
2. LED DI STATO (Verde)
Pilotato dal DSP, indica lo stato operativo della scheda:
Lampeggiante: la scheda è in funzione.
Fisso: la scheda si è fermata.
Spento: si è verificato un guasto o la scheda è in ripristino.
3. Funzioni diagnostiche
L'IS200DSPXH2C implementa varie funzioni diagnostiche tramite logica interna e firmware:
Rilevamento stack overflow: previene i crash del sistema dovuti ad anomalie del software.
Watchdog Timer: garantisce che il software risponda entro un tempo predeterminato.
Controlli della memoria: controlli di integrità per FLASH e RAM.
Monitoraggio dell'interfaccia di comunicazione: monitoraggio dello stato per ISBus e interfacce seriali.
Monitoraggio della tensione di alimentazione: monitora le tensioni di alimentazione critiche tramite il backplane.
I risultati diagnostici possono essere letti tramite il software Toolbox e l'indicazione preliminare è disponibile dai LED del pannello frontale.
VI. Installazione e sostituzione
1. Posizione di montaggio
La scheda IS200DSPXH2C si inserisce in uno slot designato nel rack di controllo. Nel sistema EX2100, il DSPX è fisicamente collegato alla scheda EISB, con il DSPX in alto e l'EISB in basso. Durante l'installazione, assicurarsi che la scheda sia inserita nello slot corretto; un inserimento errato può danneggiare l'elettronica della scheda.
2. Procedura di sostituzione offline (sistema diseccitato)
Avvertenze di sicurezza:
ATTENZIONE: Per evitare scosse elettriche, togliere l'alimentazione al sistema e seguire le procedure complete di diseccitazione e scarica descritte nelle relative guide. Aderire a tutte le pratiche locali di lock-out/tag-out.
ATTENZIONE: per evitare danni ai componenti causati dall'elettricità statica, trattare tutte le schede con tecniche di movimentazione sensibili all'elettricità statica. Indossare una cinghia di messa a terra e conservare le schede in borse antistatiche.
Passaggi di sostituzione:
Verifica spegnimento: assicurarsi che il sistema sia completamente diseccitato. Aprire la porta dell'armadio di controllo e verificare che gli indicatori di alimentazione sull'EPDM (se presente) e sull'EPSM siano spenti e che i LED sul DSPX siano spenti.
Scollegare la fibra ottica: scollegare i sei cavi in fibra ottica dal pannello anteriore dell'EISB.
Rimuovere le vecchie schede:
Allentare le viti nella parte superiore del frontalino DSPX e nella parte inferiore del frontalino EISB vicino alle linguette di espulsione (le viti sono prigioniere).
Smontare il DSPX e l'EISB sollevando le linguette di espulsione.
Unisci delicatamente entrambe le tavole dalla rastrelliera usando entrambe le mani.
EISB separato: rimuovere l'EISB dalla parte inferiore del DSPX e collegarlo al DSPX sostitutivo.
Installa nuove schede:
Allineare il nuovo DSPX e l'EISB collegato allo slot corretto e spingerli lungo le guide.
Usando i pollici, premere con decisione contemporaneamente la parte superiore e inferiore delle piastre frontali per posizionare inizialmente le schede.
Stringere alternativamente le viti nella parte superiore e inferiore del gruppo della piastra frontale in modo uniforme per garantire che il modulo sia posizionato correttamente.
Ricollegare la fibra ottica: ricollegare tutti i cavi di comunicazione scollegati al passaggio 2.
Ripristinare l'alimentazione: chiudere lo sportello dell'armadio e ripristinare l'alimentazione al sistema.
Riconfigurazione: dopo aver sostituito il DSPX, è necessario riconfigurarlo. Fare riferimento al software Toolbox per le procedure richieste.
3. Procedura di sostituzione online (sistema ridondante)
In un sistema di controllo ridondante, una scheda DSPX guasta può essere sostituita mentre il sistema è in funzione.
Avvertenza sui rischi: durante la sostituzione in linea, altri controller, alimentatori e morsettiere rimangono energizzati e attivi. È necessario prestare la massima attenzione per evitare di toccare altre parti sotto tensione o causare cortocircuiti.
Passaggi di sostituzione:
Identificazione scheda guasta: confermare la sezione (M1, M2 o C) contenente il DSPX guasto tramite gli indicatori del pannello frontale.
Sezione diseccitata: seguendo le procedure per il tipo specifico di EX2100, spegnere la sezione contenente il DSPX guasto. Verificare che gli indicatori LED sulla sezione EPSM corrispondente siano spenti.
Verificare il trasferimento del controllo e lo spegnimento: controllare i LED del controller per confermare che il controllo è stato trasferito all'altro master. Verificare che tutti gli indicatori di alimentazione sulle schede nella sezione interessata siano spenti prima di toccare il DSPX.
Scollega fibra ottica: scollegare i cavi di comunicazione in fibra ottica dal pannello anteriore dell'EISB.
Rimuovere le schede guaste: come per la procedura offline.
EISB separata: identica alla procedura offline.
Installa nuove schede: come per la procedura offline.
Ripristinare l'alimentazione: riapplicare l'alimentazione alla sezione dall'EPDM. Verificare che gli indicatori di alimentazione sull'EPDM e sull'EPSM si accendano e che i LED di alimentazione verdi sulle schede controller adiacenti si accendano.
Ricollegare la fibra ottica: ricollegare tutti i cavi di comunicazione.
Riconfigurazione: dopo aver sostituito il DSPX, è necessario riconfigurarlo. Fare riferimento al software Toolbox per le procedure richieste.
Test funzionale: verificare la funzionalità DSPX sostituita trasferendo il controllo dal master attivo al master inattivo e osservando il corretto funzionamento del sistema.
