Il servo regolatore di posizione (SPC) Woodward 8200-226 è un dispositivo di controllo elettronico ad alte prestazioni progettato per il posizionamento preciso di attuatori idraulici o pneumatici. È l'ultimo modello rilasciato della serie SPC, che sostituisce direttamente i precedenti modelli 8200-224 e 8200-225. Questo controller è ampiamente utilizzato nelle turbine a gas, nelle turbine a vapore, nei motori a combustione interna e in altri sistemi di azionamento industriali per azionare attuatori a bobina singola, supportando dispositivi di feedback di posizione ridondanti singoli o doppi.
L'8200-226 offre flessibilità e affidabilità eccezionali, accettando segnali di richiesta di posizione tramite DeviceNet o ingressi analogici da 4-20 mA e pilotando l'attuatore attraverso un algoritmo di controllo PID interno per ottenere un controllo della posizione ad anello chiuso ad alta precisione. Gli utenti possono facilmente configurare, calibrare, eseguire il debug e risolvere i problemi del controller utilizzando il software SPC Service Tool basato su PC.
Il prodotto è certificato CE, ATEX, CSA e le principali società di classificazione marina (ABS, DNV, LR), rendendolo adatto per aree pericolose di Classe I, Divisione 2 e Zona 2, nonché per applicazioni marine. L'ampio intervallo di temperature operative (da -40°C a +70°C) gli consente di resistere agli ambienti industriali difficili.
Caratteristiche e vantaggi principali
Modalità di controllo multiple : supporta strutture di controllo proporzionale, P, PI, PI con ritardo e PI con lead-lag, adatte sia per attuatori proporzionali che integrativi.
Richiesta e feedback ridondanti : può essere configurato con DeviceNet e 4-20 mA come sorgenti di richiesta primaria/backup; supporta sensori di posizione LVDT/RVDT/DC singoli o doppi per la ridondanza del feedback.
Elevata precisione e stabilità : precisione del sistema fino allo 0,25% del fondo scala, con allarme di errore configurabile e soglie di arresto, oltre a banda morta e protezione da avvolgimento dell'integratore.
Autodiagnostica completa : include rilevamento di driver aperto/cortocircuito, rilevamento di errori di corrente del driver, rilevamento di feedback di filo aperto, monitoraggio della tensione di eccitazione, monitoraggio dell'alimentazione, timer watchdog e altro ancora.
Interfacce di comunicazione flessibili : DeviceNet standard (conforme ODVA), porta di servizio RS-232 per la connessione al PC, ingresso su richiesta da 4-20 mA e uscita di monitoraggio della posizione da 4-20 mA.
Calibrazione remota e controllo manuale : supporta la calibrazione remota tramite DeviceNet, nonché la calibrazione locale guidata tramite lo strumento di assistenza; modalità di corsa manuale per la messa in servizio.
Sicurezza e conformità : soddisfa i requisiti per le aree pericolose della Classe I Divisione 2 del Nord America e della Zona 2 europea; conforme alle norme marine ABS, DNV, LR; dispone di ingresso di spegnimento esterno indipendente e uscite relè di allarme/spegnimento.
Tipi di controller e attuatori applicabili
Tipo di controller |
Tipo di attuatore |
Descrizione |
Proporzionale |
Proporzionale (corrente→posizione) |
Utilizza l'integratore di trim dei comandi per eliminare l'errore di stato stazionario; può disabilitare il feedback per il funzionamento ad anello aperto |
Controllore P |
Integrazione (corrente→velocità) |
Il più semplice, molto robusto, ma esiste un errore di stato stazionario se la corrente nulla non è impostata correttamente |
Controllore PI |
Integrazione (corrente→velocità) |
Utilizzato in >90% delle applicazioni; forza il feedback per soddisfare la domanda in stato stazionario |
PI con ritardo |
Integrazione (corrente→velocità) |
Aggiunge un filtro di ritardo su richiesta per ridurre il superamento; utilizzo per processi critici |
PI con anticipo-ritardo |
Integrazione (corrente→velocità) |
Regola la larghezza di banda apparente dell'attuatore; può aumentare o diminuire la risposta |
Caratteristiche principali di installazione e cablaggio
Alimentazione e messa a terra
La linea di alimentazione deve essere protetta con un fusibile da 5 A.
Lo chassis dell'SPC deve essere collegato alla terra di protezione (PE) utilizzando il capocorda di terra; utilizzare lo stesso diametro del cavo dell'alimentazione in ingresso.
Per una migliore immunità ai disturbi, instradare i cavi di alimentazione separatamente dai cavi I/O di basso livello.
Schermi e messa a terra
Utilizzare un cablaggio schermato a doppino intrecciato per tutti i segnali.
Terminare la schermatura solo all'estremità SPC (messa a terra a punto singolo) per evitare anelli di terra.
Lunghezza della striscia consigliata: 8 mm (0,3 pollici). Non stagnare (saldare) le estremità dei cavi: i terminali a molla si basano su fili nudi.
Requisiti per aree pericolose (Zona 2 / Classe I Div 2)
Deve essere montato in una custodia con protezione di ingresso IP54 o superiore.
Non rimuovere i coperchi né collegare/scollegare i connettori mentre l'alimentazione è accesa a meno che l'area non sia nota come non pericolosa.
La sostituzione dei componenti può compromettere l'idoneità per aree pericolose.
Spegnimento e ripristino esterni
Ingresso di arresto : normalmente chiuso (contatti chiusi) per il funzionamento normale; l'apertura dei contatti disabilita l'uscita del driver dell'attuatore.
Ingresso di ripristino : normalmente aperto; la chiusura momentanea ripristina gli allarmi/spegnimenti bloccati.
Cablaggio uscita driver relè di stato
Le uscite di allarme e arresto non sono alimentate (contatti puliti). Un alimentatore esterno (max 32 Vcc / 500 mA) deve essere collegato in serie all'uscita e al carico.
Il driver del relè è eccitato durante il funzionamento normale e diseccitato durante la condizione di allarme/spegnimento.
Configurazione e calibrazione
L'SPC viene configurato e calibrato utilizzando il software SPC Service Tool , che viene eseguito su un PC Windows e comunica tramite la porta seriale RS-232. Per i computer moderni senza porta seriale, Woodward offre un kit adattatore da USB a seriale (P/N 8928-463).
Passaggi di configurazione
Crea una nuova configurazione o aprine una esistente (file .cfg).
Selezionare la versione corretta dell'interfaccia di servizio (corrisponde al numero di parte del software SPC).
Configurare le seguenti schede nell'editor di configurazione:
Servocontrollore : tipo di controller, guadagni, corrente nulla, limiti di corrente, soglie di avvolgimento.
Richiesta di posizione : Sorgente (solo DeviceNet/primaria, solo analogica/primaria), scalatura, risposta all'errore.
Feedback : tipo di dispositivo di feedback (4-20 mA, LVDT/RVDT, tensione CC), eccitazione, soglie di intervallo.
Errore di posizione : due soglie/ritardi di errore indipendenti, comportamento di blocco.
Driver : intervallo di corrente, dither, ritardo errore, risposta errore.
DeviceNet : velocità di trasmissione, ID MAC, abilitazione calibrazione remota.
Salvare il file di configurazione.
Caricare la configurazione nell'SPC (il caricamento provoca l'arresto dell'SPC).
Eseguire l'Assistente di calibrazione:
Passaggio 1: introduzione
Passaggio 2: imposta la posizione minima (0%)
Passaggio 3: impostare la posizione massima (100%)
Passaggio 4: verificare la calibrazione (test di risposta al gradino)
Passaggio 5: salvare le impostazioni di calibrazione
Passare SPC alla modalità Esegui .
Metodi di calibrazione
Calibrazione dello strumento di servizio : procedura guidata guidata in cui l'utente sposta manualmente l'attuatore verso i punti finali e registra i segnali di feedback.
Calibrazione remota DeviceNet : eseguita da un sistema di controllo host su DeviceNet (richiede la verifica di 'La calibrazione verrà eseguita tramite DeviceNet' nello strumento di servizio).
Funzionalità di diagnostica e protezione
L'SPC fornisce estese funzioni diagnostiche e di protezione. I principali difetti sono riassunti di seguito:
Nome errore |
Tipo (configurabile) |
Descrizione |
Guasto corrente del driver |
Allarme/Spegnimento |
La corrente effettiva non corrisponde alla corrente richiesta entro il ±20% del fondo scala |
Guasto da sovracorrente del driver |
Spegnimento (fisso) |
La corrente misurata supera la richiesta di oltre il 25% del fondo scala |
Errore apertura driver |
Allarme/Spegnimento |
Rilevata bobina attuatore aperta (soglia ≈ 13 / corrente massima richiesta) |
Errore cortocircuito del conducente |
Allarme/Spegnimento |
Rilevata bobina dell'attuatore in cortocircuito (soglia ≈ 1 / corrente di fondo scala) |
Feedback 1/2 Guasto aperto |
Allarme |
Filo aperto nel circuito del trasduttore di feedback (solo per uscite isolate) |
Errore feedback 1/2 gamma |
Allarme |
La tensione di feedback supera l'intervallo calibrato ± soglia |
Errore di posizione Errore 1/2 |
Allarme/Spegnimento |
La differenza tra richiesta e feedback supera la soglia del tempo di ritardo |
Guasto di eccitazione |
Allarme |
Tensione di eccitazione non compresa tra ±0,2 Vrms del valore configurato |
Errore di comunicazione DeviceNet |
Allarme/Stato |
Nessun master, dati lenti, conflitto ID MAC, problema bus CAN, master inattivo |
Ingresso di spegnimento esterno |
Spegnimento (fisso) |
Contatti di ingresso di arresto aperti |
Guasto interno |
Spegnimento (fisso) |
Test della memoria, tensione di alimentazione, riferimento A/D, monitoraggio della potenza della CPU, watchdog |
Tutti gli allarmi e gli arresti possono essere configurati come bloccati o non bloccati e possono essere ripristinati tramite l'ingresso di ripristino o lo strumento di servizio.
Conformità e certificazioni
Certificazione |
Standard/Carrozzeria |
Regione/Condizione applicabile |
CE (EMC) |
89/336/CEE |
Compatibilità elettromagnetica |
CE(ATEX) |
94/9/CEE |
Apparecchi per atmosfere potenzialmente esplosive (Zona 2, Gruppo IIC) |
CSA (Nord America) |
Classe I, Divisione 2, Gruppi A, B, C, D, T4 @ 70°C |
Aree pericolose in Canada e negli Stati Uniti (certificazione dei componenti) |
Marino |
ABS, DNV, LR (ENV1, ENV2, ENV3) |
Navi, imbarcazioni ad alta velocità e unità offshore mobili (solo modelli 8200-225 e 8200-226) |
Riferimento incrociato di sostituzione da DRFD a SPC
L'SPC 8200-226 può sostituire molti vecchi modelli DRFD (Digital Remote Final Driver). Di seguito è riportato un esempio di riferimento incrociato (vedere l'Appendice A del manuale per l'elenco completo):
Vecchio modello DRFD |
Canali |
Energia |
Fermo |
Intervalli driver (mA) |
Note sulla sostituzione dell'SPC |
0051 |
Ridondante |
AC |
Fermo |
±20,40,125,250 |
Nessuna sostituzione diretta; L'SPC necessita di ridondanza di alimentazione esterna; nessuna portata di 125 mA |
0062 |
Ridondante |
AC |
Fermo |
±20,40,125,250 |
Richiede due SPC per la ridondanza |
0072 |
Separare |
DC |
Fermo |
±10,20,100,250 |
Potrebbe essere necessario risintonizzare due SPC |
0081 |
Separare |
DC |
Fermo |
±10,20,100,250 |
Un SPC funziona; potrebbe essere necessario risintonizzarlo |
0302 |
Ridondante |
DC |
Fermo |
±10,20,100,250 |
Due SPC + ridondanza di alimentazione esterna |
0412 |
Separare |
AC |
Fermo |
±20,40,125,250 (PI) |
Due SPC; nessuna portata di 125 mA |
0632 |
Separare |
DC |
Fermo |
±10,20,100,250 (EHPC) |
Alimentazione esterna necessaria per il trasduttore EHPC; potrebbe essere necessario risintonizzarlo |
Differenze importanti tra DRFD e SPC :
La custodia SPC non è classificata NEMA 4.
L'alimentazione in ingresso dell'SPC è 18-32 V CC (DRFD utilizza 120 V CC/V CA).
I contatti di stato SPC sono normalmente chiusi (NC) e alimentati solo da 18-32 V CC.
La corrente di uscita massima dell'SPC è 250 mA.
Servizio e supporto tecnico
Woodward offre diverse opzioni di assistenza per massimizzare il tempo di attività delle apparecchiature:
Sostituzione/cambio (servizio 24 ore su 24) : fornisce rapidamente un'unità sostitutiva come nuova (di solito entro 24 ore). Tariffa forfettaria più spese di base; credito di restituzione principale entro 60 giorni.
Riparazione a tariffa forfettaria : riparazione a costo fisso per la maggior parte dei prodotti standard; include la garanzia sulle parti sostituite e sulla manodopera.
Rigenerazione a tariffa forfettaria (solo prodotti meccanici): unità restituita a condizioni pari al nuovo con garanzia completa del prodotto.
