IS220PPRAH1A ialah modul I/O kritikal dalam sistem kawalan GE Mark VIe, direka untuk perlindungan turbin kecemasan. Ia adalah sebahagian daripada siri PPRA dan, apabila digabungkan dengan papan terminal TREA dan papan pilihan WREA, membentuk sistem perlindungan overspeed sandaran yang bebas sepenuhnya. Sistem ini mempunyai seni bina Triple Modular Redundant (TMR) untuk memastikan perlindungan perjalanan turbin yang boleh dipercayai walaupun sekiranya berlaku kegagalan sistem kawalan utama.
IS220PPRAH1A menggabungkan papan pemproses BPPB dan menyokong enam isyarat input kelajuan. Input ini boleh dikonfigurasikan dalam kumpulan berbeza untuk disesuaikan dengan pelbagai konfigurasi turbin (cth, unit aci tunggal, dua aci, tiga aci). Modul ini menyediakan fungsi perlindungan yang dilaksanakan dalam kedua-dua perkakasan dan perisian tegar, termasuk pengesanan kelajuan lampau, pengesanan pecutan/nyahpecutan, pemantauan sistem kawalan utama dan pemprosesan input perjalanan kenalan. Ia adalah komponen teras untuk melindungi jentera berputar seperti turbin gas dan turbin stim.
Senibina dan Keserasian Sistem
1.Komponen Sistem
Modul I/O IS220PPRAH1A: Bertanggungjawab untuk pemerolehan isyarat, pemprosesan logik dan keputusan perlindungan.
Papan Terminal TREA: Menyediakan output geganti, antara muka input perjalanan, dan menyokong fungsi perlindungan Berhenti Kecemasan (E-Stop) dan lebih laju.
Papan Pilihan WREA: Meluaskan keupayaan sistem dengan output pengulang isyarat kelajuan, meningkatkan kebolehpercayaan.
2.Nota Keserasian
IS220PPRAH1A adalah sebahagian daripada siri PPRA bersama varian PPRAS1A dan PPRAS1B. Walau bagaimanapun, ia tidak diperakui kepada piawaian IEC 61508 dan oleh itu tidak boleh digunakan dalam gelung keselamatan yang memerlukan pensijilan Tahap Integriti Keselamatan (SIL). Untuk aplikasi yang diperakui SIL, versi PPRAS1A atau S1B mesti digunakan. PPRAH1A mempunyai julat suhu operasi -30°C hingga 65°C, menjadikannya sesuai untuk persekitaran industri am.
3. Keperluan Pemasangan
Ia mesti digunakan dengan papan terminal TREA dan memerlukan papan pilihan WREA dipasang.
Tiga modul PPRA mesti dipasang serentak untuk membentuk sistem TMR; operasi tunggal atau dwi-pek tidak disokong.
Modul dipalamkan terus ke papan TREA melalui penyambung pin DC-62 dan diikat menggunakan tiang berulir.
Fungsi Teras Terperinci
1. Input Kelajuan dan Pemprosesan Isyarat
IS220PPRAH1A menerima enam input sensor kelajuan, boleh dikonfigurasikan berdasarkan susunan aci turbin:
Tiga Kumpulan Dua Penderia (dua penderia setiap aci, sehingga tiga aci)
Dua Kumpulan Tiga Penderia (tiga penderia setiap aci, sehingga dua aci)
Setiap isyarat kelajuan diproses melalui algoritma High Select atau Median Select untuk mengeluarkan satu nilai kadar nadi yang mewakili kelajuan sebenar bagi setiap aci. Modul ini melakukan pengesanan perbezaan antara penderia pada aci yang sama. Jika perbezaan melebihi ambang boleh dikonfigurasikan (cth, 25 RPM), penggera diagnostik 'Dual speed sensor mismatch' dijana.
2. Fungsi Perlindungan Terlalu Laju
2.1. Perlindungan Kelajuan Perisian Tegar
Dilaksanakan dalam logik boleh atur cara. Titik tetapan perjalanan lebih laju boleh diperoleh daripada Ruang Isyarat atau daripada nilai konfigurasi setempat.
Menyokong ujian terlalu laju dalam talian dan luar talian. Semasa ujian, titik tetapan perjalanan boleh dikurangkan buat sementara waktu (turun kepada 94% daripada nilai yang dikonfigurasikan).
Termasuk semakan perjanjian setpoint; jika nilai konfigurasi tidak sepadan dengan nilai yang diterima daripada Ruang Isyarat apabila kelajuan sifar, ralat diisytiharkan dan operasi dihalang.
2.2. Perlindungan Kelajuan Lebih Perkakasan
Dilaksanakan sepenuhnya dalam logik perkakasan, bebas daripada perisian tegar pemproses, dengan masa tindak balas kurang daripada 20 ms.
Titik tetapan terlebih kelajuan dimuatkan hanya apabila modul but atau dikitar kuasa dan tidak boleh ditukar semasa operasi.
Setiap satu daripada enam input kelajuan dipantau secara individu untuk kelajuan lampau perkakasan, memastikan perlindungan walaupun firmware gagal.
Memerlukan dua pusingan aci bersebelahan untuk melebihi titik tetapan untuk memulakan perjalanan, mengelakkan perjalanan palsu.
3. Perlindungan Pecutan dan Nyahpecutan
Modul ini mengira kadar masa nyata perubahan kelajuan (pecutan) dan menyokong ambang perjalanan pecutan yang boleh dikonfigurasikan.
Perlindungan nyahpecutan menggunakan ambang perjalanan tetap 100% sesaat dan tidak boleh dikonfigurasikan.
Pecutan dikira dengan membandingkan dua sampel kelajuan bersebelahan dalam tempoh boleh dikonfigurasikan (AccelCalTime, 10-100 ms).
4. Fungsi Perjalanan Input Kenalan Diskret
IS220PPRAH1A menyokong empat input perjalanan hubungan diskret terpencil, yang boleh beroperasi dalam dua mod:
Perjalanan Terus: Isyarat input secara langsung mencetuskan perjalanan perkakasan, memintas logik perisian tegar untuk kelajuan maksimum.
Perjalanan Bersyarat: Tindakan perjalanan bergantung pada kesihatan komunikasi (ditunjukkan oleh isyarat rangkaian yang terus hidup). Jika komunikasi pengawal hilang, perjalanan bersyarat dibenarkan secara automatik.
Semua input kenalan termasuk penapis nyahlantun 8 ms untuk mengelakkan perjalanan palsu disebabkan oleh perbualan kenalan.
5. Fungsi Pengawas Kawalan Utama
Modul sentiasa memantau isyarat degupan jantung (Denyutan Jantung Peranti) yang disediakan oleh pengawal utama.
Jika tiada perubahan dalam nilai degupan jantung dikesan untuk lima bingkai data berturut-turut, perjalanan pengawas kawalan akan diselak.
Jika pengawal utama pulih dan berkomunikasi dengan betul selama 60 saat, keadaan perjalanan ditetapkan semula secara automatik.
6. Perbezaan Kelajuan dan Pengesanan Kelajuan Basi
Perlindungan Perbezaan Kelajuan: Membandingkan kelajuan yang dikira oleh PPRA (PulseRate1) dengan nilai kelajuan (Speed1) yang disediakan oleh pengawal utama. Jika perbezaan melebihi peratusan boleh dikonfigurasikan (berdasarkan RatedRPM_TA) untuk tiga sampel berturut-turut, perjalanan akan dimulakan.
Perlindungan Kelajuan Lapuk: Jika nilai kelajuan daripada pengawal utama (Speed1) kekal tidak berubah untuk 100 bingkai data berturut-turut (menunjukkan kehilangan integriti isyarat), perjalanan akan diselak. Perlindungan ini adalah berdasarkan prinsip bahawa isyarat kelajuan langsung sentiasa mempamerkan variasi kecil ('dithering').
7. Penyegerakan Masa dan Pemantauan Penyegerakan Bingkai
Modul ini bergantung pada penyegerakan masa di seluruh IONet. Ia memantau nombor bingkai penyegerakan.
Jika ralat kasar atau kehilangan penyegerakan dikesan (cth, bingkai luar urutan), perjalanan Frame Sync diaktifkan.
Ini memastikan PPRA kekal disegerakkan masa dengan pengawal utama, mencegah kerosakan perlindungan akibat kelewatan komunikasi.
8. Output dan Maklum Balas Geganti
IS220PPRAH1A menyediakan isyarat pemacu untuk tiga Geganti Perjalanan Kecemasan (ETR1–ETR3) dan memantau isyarat status maklum balasnya.
Keadaan arahan setiap pemacu geganti dibandingkan dengan keadaan maklum balas sebenar. Ketidakpadanan menjana penggera diagnostik.
Fungsi ujian membenarkan penyahtenagaan setiap geganti secara individu untuk tujuan ujian tanpa menyebabkan perjalanan sistem.
Prinsip Operasi dan Aliran Isyarat
Konvensyen Jenis Isyarat
Berakhir dengan (SS): Isyarat dijana dalam PPRA dan dihantar ke Ruang Isyarat pengawal.
Berakhir dengan SS: Isyarat dijana dalam pengawal dan diterima oleh PPRA melalui Ruang Isyarat.
Berakhir dengan (IO): Isyarat dijana dalam PPRA dan output ke perkakasan.
Berakhir dengan IO: Isyarat ialah input perkakasan ke dalam PPRA.
Berakhir dengan CFG: Menandakan parameter konfigurasi.
Gabungan Isyarat Perjalanan
Semua isyarat perjalanan individu (cth, lebih laju, pecutan, input kenalan, pengawas) digabungkan menjadi isyarat Perjalanan Komposit tunggal (ComposTrip1), yang digunakan dalam logik keluaran geganti. Yang penting, perjalanan lebih laju perkakasan dan perjalanan hubungan langsung mempunyai laluan yang dilaksanakan sepenuhnya dalam perkakasan atau logik boleh atur cara, bukan perisian tegar. Ini memastikan bahawa kerosakan perisian tegar pemproses tidak dapat menghalang isyarat kritikal ini daripada memulakan perjalanan.
Reka Bentuk Gagal-Selamat
Modul lalai kepada keadaan 'perjalanan' apabila kuasa dimatikan, semasa permulaan, semasa tetapan semula perkakasan atau apabila tidak dalam talian.
Litar pengawas perkakasan memantau operasi perisian tegar. Jika kerosakan perisian tegar dikesan, ia mencetuskan tetapan semula perkakasan, yang memaksa perjalanan.
Semua isyarat kritikal (kelajuan, degupan jantung, penyegerakan bingkai) menggabungkan mekanisme pengesanan masa tamat atau percanggahan, memastikan sistem gagal dengan selamat kepada keadaan perjalanan dalam keadaan tidak normal.
Konfigurasi dan Diagnostik
Alat Konfigurasi
Modul ini dikonfigurasikan menggunakan perisian ToolboxST GE. Parameter konfigurasi utama termasuk:
Jenis Turbin (cth, Turbin Gas, Turbin Stim)
Pengumpulan Input Kelajuan (Tiga Kumpulan atau Dua Kumpulan)
Titik Set Kelajuan Lebih, Titik Tetapan Pecutan, Had Perbezaan
Dayakan/lumpuhkan tetapan untuk fungsi seperti Anjing Pengawas, Perbezaan Kelajuan dan pengesanan Kelajuan Lapuk.
Diagnostik Kendiri
Ujian Kendiri Power-Up: Memeriksa RAM, memori kilat, port Ethernet dan perkakasan pemproses.
Pemantauan Berterusan: Memantau bekalan kuasa dalaman, arus maklum balas analog dan keadaan arahan/maklum balas geganti.
Pengesahan ID Elektronik: Semak sama ada modul, papan terminal dan perkakasan papan pilihan adalah serasi dan sepadan dengan kod aplikasi yang dimuatkan.
LED Penunjuk Status
Plat muka modul mempunyai enam LED status:
LARI: Hijau apabila geganti dihidupkan (Run), Merah apabila geganti dinyahtenagakan (Trip).
ESTP: Hijau apabila input E-Stop (jika disokong) dalam keadaan jalankan, Merah apabila E-Stop aktif.
OSPD: Merah apabila keadaan lebih laju dikesan dan dilekatkan.
WDOG: Merah apabila perjalanan berdasarkan fungsi pengawas (Anjing Pengawas Kawalan, Perbezaan Kelajuan, dll.) aktif.
SIL: PPRAH1A tidak menyokong fungsi SIL; LED ini tidak berkenaan.
KREA: Hijau menunjukkan kuasa dikesan pada submodul KREA.
