IS220PSVOH1B è un modulo I/O di servocontrollo ad alte prestazioni appartenente alla serie PSVO (Servo Control I/O Pack) all'interno del sistema di controllo Mark VIe di GE (General Electric). Questo modulo è progettato specificamente per fornire un'interfaccia elettrica precisa e una funzione di controllo per servovalvole in turbine a gas, compressori e altri macchinari rotanti industriali. L'IS220PSVOH1B comunica con la morsettiera del servo TSVC tramite una o due reti Ethernet I/O e coopera con il gruppo servoazionamento WSVO adiacente per ottenere il controllo a circuito chiuso di due circuiti di posizione della servovalvola indipendenti.
L'IS220PSVOH1B adotta un design modulare, incorporando una scheda processore I/O distribuito comune e una scheda I/O con funzione servo dedicata. Il modulo supporta cinque correnti di uscita della servovalvola selezionabili che vanno da 10 mA a 120 mA, accogliendo servovalvole con specifiche diverse. Il modulo fornisce inoltre segnali di eccitazione LVDT (trasformatore differenziale variabile lineare) e può ricevere fino a otto segnali di feedback LVDT e due ingressi di frequenza di impulsi dai misuratori di flusso di carburante.
IS220PSVOH1B può essere applicato in sistemi simplex e TMR (Triple Modular Redundant), soddisfacendo i requisiti di alta affidabilità e alta disponibilità delle applicazioni di controllo industriale. Il modulo si collega direttamente alla morsettiera TSVCH1A tramite un connettore DC-62 pin e accede alla rete IONet tramite interfacce Ethernet RJ-45 per lo scambio di dati in tempo reale con il controller.
II. Struttura hardware e interfacce
2.1 Dimensioni fisiche e montaggio
IS220PSVOH1B è progettato con tecnologia compatta a montaggio superficiale. Le sue dimensioni fisiche sono le seguenti:
Parametro |
Valore |
Altezza |
8,26 cm (3,25 pollici) |
Larghezza |
4,19 centimetri (1,65 pollici) |
Profondità |
12,1 cm (4,78 pollici) |
Metodo di montaggio |
Collegamento diretto al connettore della morsettiera TSVCH1A, fissato meccanicamente tramite inserti filettati accanto alle porte Ethernet e alla staffa di montaggio |
2.2 Connettori principali
L'IS220PSVOH1B è dotato dei seguenti connettori:
Connettore DC‑62 pin : situato sul lato inferiore del modulo, si accoppia direttamente con il connettore corrispondente sulla morsettiera TSVC, trasportando tutti i segnali I/O inclusi segnali LVDT, comandi di corrente del servo e uscite di eccitazione.
ENET1 (RJ‑45) : interfaccia Ethernet del sistema primario per la connessione alla rete IONet.
ENET2 (RJ‑45) : interfaccia Ethernet del sistema ridondante/secondario che supporta configurazioni di rete doppia per una migliore affidabilità della comunicazione.
Porta a infrarossi : situata sul pannello anteriore ma non utilizzata in questo prodotto.
2.3 LED di stato
Diversi indicatori LED sul pannello frontale forniscono diagnostica visiva, incluso lo stato di alimentazione, lo stato del collegamento Ethernet e lo stato di integrità del modulo.
III. Descrizione funzionale
3.1 Funzione di controllo del servo
L'IS220PSVOH1B funziona insieme al gruppo servoazionamento WSVO. Il WSVO contiene un alimentatore che converte la tensione in ingresso P28 in ±15 V per i circuiti del regolatore di corrente del servo, due regolatori di corrente del servo che funzionano dai riferimenti di corrente forniti dal pacchetto I/O, una selezione di cinque guadagni configurabili e i relè di servo suicidio e i circuiti del driver di uscita di eccitazione.
All'interno del modulo, la scheda servo BSVO multiplexa 24 canali analogici in un convertitore A/D a 16 bit (frequenza di campionamento di 100 kHz, intervallo di ±10 V CC). Questo A/D gestisce i segnali del servo regolatore di corrente, gli ingressi LVDT e il monitoraggio dell'alimentazione. I riferimenti di corrente per i regolatori di corrente analogici sul WSVO sono generati sul BSVO da un convertitore D/A a 14 bit. L'eccitazione LVDT utilizza un convertitore digitale-analogico che emette un'onda sinusoidale da 3,2 kHz, che viene filtrata e trasmessa al WSVO.
3.2 Interfaccia LVDT
Il modulo supporta fino a otto ingressi di feedback LVDT per la misurazione precisa della posizione di valvole o attuatori. Ciascun ingresso LVDT è dotato di filtro passa-basso e elevata reiezione di modo comune per garantire segnali di posizione stabili anche in ambienti elettromagnetici difficili. Gli utenti possono eseguire la calibrazione automatica di ciascun LVDT utilizzando il software ToolboxST, registrando i valori Vrms corrispondenti alle posizioni della valvola completamente chiusa e completamente aperta (MnLVDTx_Vrms e MxLVDTx_Vrms), convertendo così i segnali di tensione in percentuali di posizione 0%–100%.
3.3 Ingressi della frequenza del polso
IS220PSVOH1B fornisce due canali di ingresso della frequenza del polso, configurabili per:
Magnetico (passivo) : adatto per misuratori di flusso di carburante e dispositivi simili. Il circuito di condizionamento del segnale è ottimizzato per i sensori del divisore di flusso.
Sensore attivo TTL : adatto per sensori con uscita attiva da 5–27 V.
Gli ingressi della frequenza del polso supportano anche diversi tipi di applicazioni:
Tipo di flusso : utilizzato per le misurazioni del flusso di carburante con divisore di flusso.
Tipo di velocità : utilizzato per la misurazione convenzionale della velocità della turbina a singolo albero.
Tipo Velocità alta : Estende l'intervallo di misurazione della velocità.
Velocità LM : Progettato specificamente per le turbine della serie LM.
Speed_HSNG : utilizzato per compensare la spaziatura incoerente dei denti sulla ruota della velocità. Questa modalità mappa la spaziatura dei denti per rimuovere le variazioni periodiche di velocità, fornendo bit di stato di blocco della mappatura (HSNGn_Stat).
Se non è possibile ottenere il bloccaggio a causa di un'eccessiva variazione dente a dente, il parametro Lock_Limit può essere regolato con incrementi dell'1% per consentire una maggiore variazione per giro. I motivi della regolazione possono includere: rotella di velocità magnetizzata, rotella di velocità in due pezzi, interferenze elettromagnetiche esterne o pratiche di cablaggio/schermatura inadeguate. Tuttavia, l'aumento di Lock_Limit consente una maggiore variazione di velocità; la causa principale dovrebbe essere affrontata quando possibile.
3.4 Calibrazione della servovalvola
IS220PSVOH1B supporta i test di corsa dell'attuatore della valvola. Le prestazioni del servo possono essere verificate in tre modi:
Modalità manuale : immettere il valore desiderato numericamente e monitorare le prestazioni utilizzando il registratore di tendenza.
Rampa di posizione (Verifica posizione): applica una rampa all'attuatore.
Corrente di passo (Verifica corrente) – applica un ingresso di passo all'attuatore.
Quando si utilizza una nuova morsettiera su un sistema, è necessaria la ricalibrazione dei servo loop IS220PSVOH1B. Il controllore salva il codice a barre della morsettiera e lo confronta con la morsettiera corrente durante il tempo di caricamento della riconfigurazione. Ogni volta che viene salvata una calibrazione, il nome del codice a barre viene aggiornato alla scheda corrente.
Passaggi di calibrazione (in ToolboxST):
Nell'Editor dei componenti, seleziona la scheda Hardware.
Nella visualizzazione ad albero, selezionare il modulo IS220PSVOH1B desiderato.
Nella visualizzazione Riepilogo, seleziona la scheda Variabili, quindi fai clic su Vai on/offline.
Scorrere fino a CalibEnab1 o CalibEnab2 e fare doppio clic per abilitare la calibrazione (è possibile calibrare solo i regolatori abilitati).
Passare alla scheda Regolatori, selezionare il regolatore desiderato dall'elenco a discesa e selezionare la casella Abilita.
Fare clic sul pulsante Calibra per aprire la finestra di dialogo Calibra valvola.
Fare clic su Modalità di calibrazione per accedere alla modalità di calibrazione.
Fare clic su Fine minima (corsa fino alla fine minima), Correggi fine minima (lettura tensione), Fine massima (corsa fino alla fine massima), Correggi fine massima (lettura tensione).
Fare clic su Calibra per utilizzare i valori calcolati, quindi su Salva per memorizzarli nel modulo I/O e nella configurazione corrente di ToolboxST.
I comandi di verifica (nessun requisito di sequenza) includono: Posizione (passo e monitoraggio), Corrente (passo e monitoraggio), Manuale (movimento manuale, utilizzato con il pulsante Invia), Invia (invia valore di setpoint), OFF (uscita dalla modalità di verifica).
3.5 Tipi di algoritmi del regolatore
L'IS220PSVOH1B supporta più tipi di algoritmi del servoregolatore selezionabili tramite il parametro Reg_Type:
Valore Reg_Type |
Descrizione |
Inutilizzato |
Non utilizzato |
no_fbk |
Nessun regolatore di feedback |
1_Posizione LV |
Regolatore di posizione LVDT singolo |
1_Frequenza impulsi |
Regolatore della frequenza di impulso singolo (flusso di carburante). |
2_LVpilotCil |
Doppio regolatore per bombola pilota LVDT (principale + pilota) |
2_LVposMAX |
Regolatore di posizione utilizzando un massimo di due LVDT |
2_LVposMIN |
Posizionare il regolatore utilizzando almeno due LVDT |
2_PIsRateMAX |
Regolatore del flusso di carburante che utilizza un massimo di due frequenze di impulso |
3_LV_LMX |
Mediana di tre LVDT (per turbina LMX100) |
3_LVposMID |
Mediana di tre LVDT (per turbine a gas per carichi pesanti) |
4_LV_LM |
Selezione coppia LVDT doppia rapportometrica (per LM1600/2500/6000) |
4_LV_LMX |
Regolatore a quattro LVDT (LMX esteso) |
4_LVP/cilMAX |
Quattro regolatori di massima principale/pilota LVDT |
Ciascun tipo di regolatore ha parametri di configurazione dedicati come guadagno (RegGain), polarizzazione nulla (RegNullBias), limiti di posizione (MaxPOSvalue/MinPOSvalue) e valori di corrispondenza della tensione LVDT (MnLVDTx_Vrms/MxLVDTx_Vrms).
3.6 Funzione di dithering
Per evitare che la servovalvola si blocchi a causa di un funzionamento statico prolungato, IS220PSVOH1B fornisce una funzione dither ad ampiezza regolabile. Opzioni di frequenza dither: 12,5 Hz, 25 Hz, 33,33 Hz, 50 Hz, 100 Hz o Non utilizzato. L'ampiezza dither (DitherAmpl) è specificata in % di corrente, intervallo 0–10%. Nota: quando è abilitato il rilevamento della bobina in cortocircuito, non sono consigliate ampiezze di dithering superiori al 2% poiché potrebbero interferire con il calcolo della resistenza della bobina. Se l'ampiezza del dithering è critica, disattivare il calcolo della resistenza della bobina.
3.7 Protezione dal suicidio
L'IS220PSVOH1B fornisce molteplici meccanismi di protezione contro il suicidio per le uscite dei servo per garantire un azionamento sicuro della servovalvola in una posizione sicura (tipicamente chiusa) al rilevamento di un guasto. Le condizioni di suicidio configurabili includono:
Suicidio corrente (EnablCurSuic) : attivato quando l'errore tra la corrente comandata e la corrente di feedback effettiva supera la soglia Curr_Suicide impostata (0–100%).
Suicidio del feedback di posizione (EnablFbkSuic) : attivato quando il feedback di posizione supera l'intervallo (100% + Fdbk_Suicide).
Suicidio della bobina aperta (OpenCoilSuic) : attivato al rilevamento di una servobobina aperta; utilizzare OpenCoildiag per ottenere informazioni diagnostiche specifiche.
Suicidio della bobina corta (ShrtCoilSuic) : attivato al rilevamento di una bobina del servo in corto; utilizzare ShrtCoildiag per i dettagli diagnostici.
Il rilevamento di circuiti aperti e cortocircuiti si basa sul calcolo della resistenza della bobina: dopo la calibrazione, RcoilOpen = 2 × (tensione di conformità servo/corrente servo), RcoilShort = 0,5 × (tensione di conformità servo/corrente servo). Gli utenti possono impostare RopenTimeLim e RShrtTimeLim (secondi) come ritardi di conferma dell'errore.
VI. Riepilogo dei parametri di configurazione
L'IS220PSVOH1B è configurato tramite il software ToolboxST. Gli elementi principali della configurazione includono:
4.1 Scheda Servo
Parametro |
Descrizione |
Opzioni/Predefinito |
Servo_MA_Out |
Corrente nominale del servo (mA) |
10, 20, 40, 80, 120 (predefinito 10) |
AbilitaCurSuic |
Abilita il suicidio attuale |
Abilita/Disabilita (Disabilita predefinita) |
AbilitaFbkSuic |
Abilita il suicidio del feedback di posizione |
Abilita/Disabilita (Disabilita predefinita) |
EnblAutoGain |
Abilita guadagno automatico (per 4_LV_LM, 3_LVLMX, 4_LVLMX) |
Abilita/Disabilita (Disabilita predefinita) |
Bobina_RS_Solo |
Configurazione servo a 2 bobine (nessun carico sul terminale S) |
Abilita/Disabilita (Disabilita predefinita) |
Curr_Suicide |
Soglia attuale di errore suicida (%) |
0–100 (predefinito 5) |
Fdbk_Suicidio |
Margine di suicidio del feedback di posizione (%) |
0–10 (predefinito 5) |
OpenCoilSuic |
Abilita il suicidio della bobina aperta |
Abilita/Disabilita (Disabilita predefinita) |
ShrtCoilSuic |
Abilita il suicidio a bobina corta |
Abilita/Disabilita (Disabilita predefinita) |
AttenzioneTBmAJmpPos |
Corrispondenza della posizione del ponticello mA TSVC |
10/20/40/80/120 mA_A/120 mA_B (predefinito 10) |
RopenTimeLim |
Ritardo rilevamento circuito aperto (secondi) |
0–100 (predefinito 1) |
RShrtTimeLim |
Ritardo rilevamento cortocircuito (secondi) |
0–100 (predefinito 1) |
TMR_DiffLimit |
Limite diagnostico della differenza di voto TMR (%) |
0–110 (predefinito 25) |
4.2 Scheda Frequenze del polso
Parametro |
Descrizione |
Opzioni/Predefinito |
SysLim2Latch |
Abilitazione del blocco del limite 2 del sistema |
Latch/NotLatch (Latch predefinito) |
SysLim2Type |
Tipo di confronto limite |
≤ o ≥ (predefinito ≥) |
SysLimit2 |
Limite superiore della portata |
0–20000 (predefinito 0) |
TMR_DiffLimit |
Limite di differenza di voto TMR (%) |
0–20000 (predefinito 5) |
4.3 Regolatori Tab
Parametro |
Descrizione |
Intervallo/Predefinito |
Reg_Type |
Tipo di algoritmo del regolatore |
Vedi l'elenco sopra (predefinito Non utilizzato) |
Dither_Freq |
Frequenza dithering (Hz) |
12.5, 25, 33.33, 50, 100, Non utilizzato (predefinito Non utilizzato) |
DitherAmpl |
Ampiezza dither (% corrente) |
0–10 (predefinito 2) |
LVDT_Margine |
Margine diagnostico fuori range LVDT (%) |
1–100 (predefinito 2) |
RegGain |
Guadagno anello di posizione (% corrente / unità ingegneristica) |
Da -200 a 200 (predefinito 1) |
RegNullBias |
Compensazione polarizzazione nulla (% corrente) |
Da -100 a 100 (predefinito 0) |
Valore POS massimo |
Posizione completamente aperta (solitamente%) |
Da -15 a 150 (predefinito 100) |
Valore POSMin |
Posizione completamente chiusa (solitamente%) |
Da -15 a 150 (predefinito 0) |
MnLVDT1_Vrms |
Tensione LVDT completamente chiuso (Vrms, simplex/TMR) |
0–7.1 (predefinito 1/1,1,1) |
MxLVDT1_Vrms |
Tensione LVDT a completa apertura (Vrms, simplex/TMR) |
0–7.1 (predefinito 5/5,5,5) |
V. Diagnostica e Allarmi
L'IS220PSVOH1B esegue i seguenti test autodiagnostici:
Autotest all'accensione: controlla la RAM, la memoria flash, le porte Ethernet e la maggior parte dell'hardware della scheda processore.
Monitoraggio continuo degli alimentatori interni.
Controllo ID elettronico: verifica che il set hardware della morsettiera, della scheda di acquisizione e della scheda processore corrisponda e che il codice applicativo in flash sia corretto per l'hardware.
Ciascun ingresso analogico è dotato di controlli dei limiti hardware basati su livelli alto e basso preimpostati (non configurabili) vicini all'intervallo operativo. Se superato, viene impostato un segnale logico e l'ingresso non viene più scansionato.
Ciascun ingresso dispone inoltre di controlli dei limiti di sistema basati su livelli alto/basso configurabili, che possono generare allarmi, abilitare/disabilitare funzioni ed essere bloccati/non bloccati. RSTSYS reimposta le condizioni fuori limite.
L'hardware dell'ingresso analogico include tensioni di riferimento di precisione in ciascuna scansione; i valori misurati vengono confrontati con i valori attesi per confermare lo stato del convertitore A/D.
La corrente di uscita analogica viene rilevata sulla morsettiera utilizzando un piccolo resistore di carico; il pacchetto I/O condiziona questo segnale e lo confronta con la corrente comandata per confermare lo stato del convertitore D/A.
Il relè suicidio dell'uscita analogica viene continuamente monitorato per verificare la concordanza tra lo stato comandato e l'indicazione di feedback.
Informazioni diagnostiche dettagliate sono disponibili tramite l'applicazione ToolboxST. I segnali diagnostici possono essere bloccati individualmente e ripristinati tramite il segnale RSTDIAG quando ritornano integri.
VI. Note di installazione
Montare saldamente la morsettiera TSVCH1A.
Collegare uno (simplex) o tre (TMR) moduli IS220PSVOH1B direttamente ai connettori della morsettiera.
Fissare meccanicamente i moduli utilizzando gli inserti filettati accanto alle porte Ethernet e la staffa di montaggio specifica della morsettiera. Regolare la posizione della staffa in modo che non venga applicata alcuna forza ad angolo retto al connettore DC-62 pin.
Collegare i gruppi del servoazionamento WSVO ai connettori J2 a 48 pin e fissarli con le quattro viti.
Collegare uno o due cavi Ethernet a seconda della configurazione del sistema. Quando viene utilizzata una singola connessione IONet, il modulo funziona su entrambe le porte. Se si utilizzano connessioni doppie, la pratica standard è connettere ENET1 alla rete associata al controller R.
Alimentare i pacchetti I/O e i driver utilizzando gli interruttori di alimentazione su TSVC. Usa SW3 per R, SW2 per S e SW1 per T e controlla le spie. Per le applicazioni simplex che utilizzano TSVC JDI/JD2 (relè K1), verificare che SW1 sia ON e il LED verde DS1 sia acceso; in caso contrario il relè di esclusione dello sgancio K1 non fornirà la protezione prevista.
Utilizzare l'applicazione ToolboxST per configurare i pacchetti I/O secondo necessità. Nota: se la configurazione scaricata contiene pacchetti I/O con ID modulo diversi rispetto alla configurazione attualmente in esecuzione, su alcuni pacchetti I/O potrebbe essere installato un firmware errato. In tal caso, assicurarsi che il controller stia eseguendo la nuova configurazione, riavviare l'intero sistema, quindi riavviare la procedura guidata di download di ToolboxST.
