IS200TSVCH1A to podstawowy komponent interfejsu podsystemu sterowania serwo w systemie sterowania General Electric (GE) Mark VIe. Jako listwa zaciskowa wejścia/wyjścia serwo (TSVC), IS200TSVCH1A została specjalnie zaprojektowana do współpracy z pakietem procesorów we/wy PSVO i sterownikiem serwo WSVO, zapewniając dwukierunkowy napęd prądowy dla elektrohydraulicznych serwozaworów w turbinach parowych i gazowych, jednocześnie pozyskując sygnały sprzężenia zwrotnego położenia z liniowych transformatorów różnicowych (LVDT) lub czujników liniowej zmiennej rezystancji różnicowej (LVDR). Płyta obsługuje konfiguracje simplex i triple modular redundant (TMR), spełniając wymagania sterujące, od prostych do najbardziej krytycznych zaworów wlotowych turbin parowych i zaworów paliwowych turbin gazowych.
Podstawową cechą wersji TSVCH1 są cztery wbudowane transformatory izolacyjne (od T1 do T4), które zapewniają izolowaną transformatorowo moc wzbudzenia dla czujników położenia LVDT/LVDR. Ta konstrukcja izolacji galwanicznej skutecznie tłumi szumy w trybie wspólnym i zakłócenia pętli uziemienia, zapewniając wysoką dokładność i długoterminową stabilność sygnałów sprzężenia zwrotnego położenia. IS200TSVCH1A może jednocześnie obsługiwać do 8 sygnałów sprzężenia zwrotnego położenia LVDT i 2 sygnałów przepływu o częstotliwości impulsów oraz wyprowadzać 2 prądy sterujące serwozaworu (każdy zdolny do napędzania do 3 cewek), kompleksowo pokrywając wymagania dotyczące precyzyjnego sterowania serwo zaworami pary i zaworami paliwa w dużych jednostkach wytwarzających energię.
Architektura systemu i kluczowe funkcje
IS200TSVCH1A współpracuje z pakietem we/wy PSVO i sterownikiem serwo WSVO wewnątrz szafy sterowniczej. Trzy sekcje sterujące (R, S i T) odpowiadają odpowiednio trzem PSVO i trzem WSVO, połączonym za pomocą złączy J1 (do PSVO) i złączy J2 (do WSVO) na płycie w celu integracji typu plug-and-play. Płyta zapewnia niezależne wejścia zasilania 28 V DC dla każdej sekcji (poprzez złącze J28). Zasilacze trzech sekcji są wzajemnie izolowane na płycie i można je niezależnie ręcznie włączać lub wyłączać za pomocą przełączników SW1, SW2 i SW3, co ułatwia konserwację online.
W konfiguracji TMR każde wyjście serwa może sterować trzema niezależnymi cewkami, umożliwiając na poziomie sprzętowym wyjście głosujące 2 z 3. Nawet jeśli pojedyncza cewka ulegnie awarii, pozostałe dwie cewki mogą nadal utrzymywać normalną siłę sterowania zaworem. Płytka posiada także interfejs wyłączania awaryjnego (JD1 lub JD2) do odbierania zewnętrznego sygnału wyłączającego z modułu zabezpieczającego (PPRO). W nietypowych warunkach, takich jak awaryjna nadmierna prędkość, powoduje to zamknięcie zaworu, stanowiąc maksymalne zabezpieczenie serwowzmacniacza.
Inną godną uwagi cechą TSVCH1 jest „przekaźnik samobójczy” w kanale wyjściowym serwa. Pod kontrolą oprogramowania sprzętowego, gdy pozycja zaworu przekracza granice bezpieczeństwa, przekaźnik ten zwiera sygnał wyjściowy PSVO do sygnału wspólnego, szybko zmniejszając prąd serwa do zera. Następnie zawór powraca do bezpiecznego położenia pod wpływem siły sprężyny lub układu hydraulicznego. Aby usunąć ten stan, konieczne jest wydanie polecenia ręcznego resetu, co gwarantuje, że system nie zostanie przypadkowo przywrócony do stanu pierwotnego, zanim usterka zostanie potwierdzona i naprawiona.
Szczegółowe funkcje podstawowe
1. Kanały wyjściowe serwa
IS200TSVCH1A zapewnia dwa w pełni niezależne dwukierunkowe kanały wyjściowe prądu serwo, każdy konfigurowalny jako:
Zakres prądu serwa wybiera się za pomocą wbudowanych zworek, obsługujących wiele standardowych kroków ±10 mA, ±20 mA, ±40 mA, ±80 mA i ±120 mA, a także niestandardowe kombinacje. Zworki jednocześnie ustawiają odpowiedni wewnętrzny rezystor ograniczający prąd, zapewniając, że sterownik WSVO ma wystarczający margines napięcia dynamicznego przy różnych impedancjach cewki. Płyta obsługuje kable serwo o długości do 300 metrów (984 stóp), z maksymalną całkowitą rezystancją kabla dwukierunkowego wynoszącą 15 Ω, spełniając wymagania zdecentralizowanego układu dużych jednostek.
2. Informacja zwrotna o pozycji LVDT
IS200TSVCH1A może przyjąć do 8 kanałów sygnałów czujnika położenia LVDT lub LVDR. Każdą pętlę sterowania serwomechanizmem można skonfigurować z 1, 2, 3 lub 4 czujnikami LVDT, uzyskując pojedyncze, podwójne, potrójne lub poczwórne nadmiarowe sprzężenie zwrotne. TSVCH1 zapewnia moc wzbudzenia 7 V rms, 3,2 kHz dla LVDT poprzez cztery transformatory izolacyjne T1 do T4, przy całkowitym zniekształceniu harmonicznym mniejszym niż 1%. Izolowana konstrukcja całkowicie oddziela obwód czujnika od elektroniki sterującej, skutecznie redukując zakłócenia w trybie wspólnym.
Sygnał wyjściowy prądu przemiennego LVDT (zwykle 0,7 V rms w pozycji zerowej i 3,5 V rms przy pełnym skoku) jest konwertowany na sygnał prądu stałego na płycie, kondycjonowany przez filtr dolnoprzepustowy i wysyłany do pakietu we/wy PSVO w celu konwersji A/D przez złącze DC-37. Każdy kanał sprzężenia zwrotnego obejmuje zarówno kontrolę górnego/dolnego limitu sprzętowego, jak i kontrolę limitu konfigurowalnego oprogramowania. W konfiguracji z redundantnym czujnikiem, jeśli jeden czujnik ulegnie awarii, system sterowania automatycznie wyklucza go z obliczeń sprzężenia zwrotnego i przełącza na sprawny czujnik, zapewniając nieprzerwaną pracę.
3. Wejścia częstości impulsów
IS200TSVCH1A zapewnia dwa kanały wejściowe częstotliwości impulsów, kompatybilne zarówno z pasywnymi przetwornikami magnetycznymi, jak i aktywnymi przetwornikami częstotliwości impulsów (typu TTL) zamiennie bez konfiguracji sprzętowej. Te dwa wejścia są zwykle używane do pomiaru przepływu paliwa ciekłego i monitorowania sprzężenia zwrotnego dzielnika przepływu w zastosowaniach z turbinami gazowymi i generalnie nie są wykorzystywane w zastosowaniach z turbinami parowymi.
Wejścia częstości impulsów mogą monitorować zakres częstotliwości od 2 Hz do 12 kHz. Trzy zasilacze 28 V DC wprowadzone za pośrednictwem złącza J28 są wybierane przez diodę i ograniczane prądowo na płytce, aby zapewnić wzbudzenie 24 V DC dla aktywnych sond. Sygnały wejściowe są próbkowane i przetwarzane w pakiecie we/wy PSVO z szybkością 10 ms lub 20 ms. Obsługiwane są kable o długości do 300 metrów, zaleca się użycie skrętki ekranowanej.
4. Funkcje bezpieczeństwa i redundancji
IS200TSVCH1A łączy w sobie wiele gwarancji bezpieczeństwa:
Wyłączenie awaryjne : Zewnętrzny sygnał wyłączenia z modułu zabezpieczającego PPRO jest podłączony do złącza JD1 lub JD2. W zastosowaniach simpleksowych sygnał wyłączenia bezpośrednio steruje przekaźnikiem K1 na płycie, odłączając wyjście serwa i stosując odchylenie, aby wymusić zamknięcie zaworu. Funkcja ta jest aktywna tylko wtedy, gdy cewki serwa są napędzane z sekcji R i należy koniecznie sprawdzić, czy przełącznik SW1 jest w pozycji ON i świeci się zielona dioda DS1, wskazując, że zasilanie P28T jest dostępne dla obwodu K1.
Głosowanie na wyjściu TMR : W systemie TMR trzy cewki każdego kanału serwa są napędzane niezależnie. Awaria pojedynczego sterownika nie wpływa na ogólną siłę sterującą zaworu. Tymczasem pakiet we/wy PSVO monitoruje prąd serwa i sygnał zwrotny LVDT każdego kanału w czasie rzeczywistym, generując alarm diagnostyczny w przypadku przekroczenia limitu.
Konserwacja online : Trzy źródła zasilania 28 V są niezależnie sterowane przełącznikami SW1, SW2 i SW3. Gdy konieczna jest wymiana PSVO lub WSVO w określonej sekcji, należy wyłączyć jedynie wyłącznik zasilania odpowiedniego kanału. Następnie komponent można bezpiecznie usunąć, podczas gdy pozostałe kanały nadal zachowują kontrolę nad serwomechanizmem, bez konieczności wyłączania.
5. Konfiguracja i diagnostyka
Konfiguracja sprzętowa IS200TSVCH1A odbywa się głównie za pomocą zworek. W zastosowaniach simpleksowych prąd cewki dla serwa 1 jest wybierany przez JP1, a dla serwa 2 przez JP2. W zastosowaniach TMR trzy prądy cewek dla Serwo 1 są wybierane przez JP1, JP3 i JP5, a trzy kanały dla Serwa 2 przez JP2, JP4 i JP6. Dodatkowo na płytce znajdują się trzy wyłączniki zasilania (SW1-SW3) oraz odpowiadające im wskaźniki LED (status P28R, P28S, P28T). Wszystkie pozostałe parametry serwomechanizmu (takie jak prąd znamionowy, liczba cewek połączonych równolegle, liczba czujników LVDT, czasy filtrowania itp.) są konfigurowane w pakiecie PSVO I/O za pośrednictwem aplikacji ToolboxST.
IS200TSVCH1A współpracujący z pakietem wejść/wyjść PSVO zapewnia kompleksową diagnostykę:
Prąd serwa poza limitem lub usterka braku reakcji.
Błąd sygnału zwrotnego LVDT poza limitem (zatrzaskowy).
Błąd niedopasowania chipa ID płytki (zapobiega nieprawidłowej wymianie płytki).
Automatyczny odczyt chipa identyfikacyjnego na każdym złączu, weryfikacja typu płytki, numeru seryjnego i wersji.
Wszystkie informacje diagnostyczne można szczegółowo przeglądać i resetować za pomocą narzędzia ToolboxST, co ułatwia szybką lokalizację i rozwiązywanie usterek.
Scenariusze zastosowań
IS200TSVCH1A jest stosowany przede wszystkim do precyzyjnego sterowania serwomechanizmem następujących dużych maszyn wirujących:
Sterowanie położeniem głównego zaworu dopływu pary do turbiny parowej.
Sterowanie zaworem wlotowym pary do ponownego podgrzewania turbiny parowej.
Sterowanie zaworem sterującym paliwem turbiny gazowej (paliwo gazowe lub płynne).
Sterowanie zaworem regulatora turbiny pompy wody zasilającej.
Sterowanie łopatką kierującą wlotu sprężarki i położeniem zaworu przeciwprzepięciowego.
Każdy elektrohydrauliczny układ serwo wymagający dużej niezawodności, wysokiej precyzji i napędu linowego na duże odległości.
W konfiguracji TMR pojedynczy IS200TSVCH1A w pełni spełnia wymagania dotyczące redundantnego sterowania krytycznych zaworów, zapewniając solidną gwarancję bezpiecznej i stabilnej pracy jednostek wytwarzania energii. W zastosowaniach prostych jego niewielkie rozmiary i bogata funkcjonalność mogą również zapewnić wysoką wydajność sterowania serwomechanizmem dla mniejszych jednostek lub systemów pomocniczych.
