Moduł wejść/wyjść do zabezpieczenia kopii zapasowych GE IS220PPROS1B TMR

IS220PPROS1B to potrójnie modułowy nadmiarowy moduł we/wy z zabezpieczeniem rezerwowym (TMR) w systemie sterowania Mark VIe firmy GE, przeznaczony do turbin gazowych, turbin parowych i innych maszyn wirujących. Służy jako niezależna warstwa ochrony rezerwowej, oddzielona od głównego systemu sterowania, zapewniając funkcje takie jak ochrona przed przekroczeniem prędkości, kontrola synchronizacji, monitorowanie głównego sterowania i wyłączanie awaryjne. Zapewnia to bezpieczne wyłączenie w przypadku awarii głównego układu sterowania, zapobiegając uszkodzeniom sprzętu i katastrofalnym zdarzeniom.

IS220PPROS1B to wersja z certyfikatem bezpieczeństwa zgodna z normą IEC 61508, odpowiednia do zastosowań przemysłowych wymagających certyfikacji zgodnie z IEC 61511 dla przyrządowych pętli bezpieczeństwa. Jego konstrukcja kładzie nacisk na niezależność sprzętu i oprogramowania, gwarantując, że funkcje zabezpieczające będą działać niezależnie od stanu głównego systemu sterowania.

Architektura systemu i skład sprzętu

1 Struktura sprzętu

• Płyta procesora: wykorzystuje płytę procesora BPPC, obsługiwaną przez oprogramowanie ControlST w wersji 04.07 i nowszych.

• Płyta aplikacji (BPRO): Zawiera obwody sprzętowe specyficzne dla aplikacji, obsługujące funkcje takie jak wykrywanie przekroczenia prędkości, sterowanie przekaźnikiem i przetwarzanie sygnału impulsowego.

• Listwy zaciskowe: Można montować bezpośrednio na listwach zaciskowych SPRO, TPROS#C, TPROH#C lub TREA.

• Interfejs komunikacyjny: Łączy się z siecią IONet poprzez porty Ethernet w celu wymiany danych z głównym sterownikiem.

2 Opcje konfiguracji systemu

• Konfiguracja TMR: Trzy moduły PPRO są podłączone odpowiednio do sieci kontrolerów R, S i T, realizując logikę głosowania 2 z 3.

• Konfiguracja Simplex: Nadaje się do stosowania z listwą zaciskową TRES, gdzie jeden moduł PPRO monitoruje dwa sterowniki (R i S).

• Konfiguracja samodzielna: Płyta zaciskowa TREA umożliwia bezpośredni montaż trzech modułów PPRO, eliminując potrzebę stosowania zewnętrznego okablowania pomiędzy płytami.

Podstawowe funkcje i zasady działania

1 Zabezpieczenie przed przekroczeniem prędkości
IS220PPROS1B zapewnia trzy poziomy zabezpieczenia przed przekroczeniem prędkości: sterowanie, podstawowe i awaryjne. Poziom awaryjny realizowany jest samodzielnie przez PPRO i obejmuje:

• Sprzętowa ochrona przed przekroczeniem prędkości:

• Wykorzystuje logikę sprzętową niezależną od oprogramowania do wykrywania przekroczenia prędkości.

• Wartość zadana wyłączenia ( OSHW_Setpoint ) jest ładowana tylko podczas uruchamiania modułu, co gwarantuje, że nie mają na nią wpływu błędy oprogramowania w czasie wykonywania.

• Wymaga dwóch kolejnych obrotów wału, aby przekroczyć wartość zadaną, aby wyzwolić wyłączenie. Czas reakcji wynosi zazwyczaj mniej niż 60 ms przy normalnych prędkościach roboczych.

• Oprogramowanie sprzętowe chroniące przed przekroczeniem prędkości:

• Wykonuje obliczenia w czasie rzeczywistym w oparciu o trzy sygnały prędkości (HP, IP, LP).

• Obsługuje funkcję zabezpieczenia przed nadmierną prędkością opartą na szybkości (RBOS), która dynamicznie dostosowuje wartość zadaną wyłączenia spowodowanego przekroczeniem prędkości w oparciu o aktualne przyspieszenie wału.

• Funkcja RBOS (tylko PPROS1B):

• Umożliwia użytkownikom zdefiniowanie krzywej reakcji przy użyciu pięciu punktów granicznych zadanej wartości przyspieszenia/RPM.

• Wraz ze wzrostem przyspieszenia wału wartość zadana nadmiernej prędkości sterowana przez RBOS maleje, umożliwiając wcześniejsze rozpoczęcie wyłączania w warunkach dużego przyspieszenia.

2 Funkcja kontroli synchronizacji

• Monitoruje napięcie, częstotliwość i kąt fazowy generatora i magistrali za pośrednictwem dwóch wejść transformatora potencjałowego (PT).

• Zasila przekaźnik K25A, aby umożliwić zamknięcie wyłącznika, gdy warunki mieszczą się w konfigurowalnych granicach dla różnicy napięć, różnicy częstotliwości (poślizg) i różnicy kąta fazowego.

• Zawiera funkcję obejścia dla zamknięcia martwej magistrali.

3 Główny organ nadzorujący

• Monitoruje stan głównego kontrolera za pomocą sygnału pulsu ( DEVICE_HB ) odbieranego przez sieć IONet.

• Wyzwala wyłączenie w przypadku braku pulsu w pięciu kolejnych ramkach danych.

• Obsługuje monitorowanie dwóch głównych kontrolerów; jeden sprawny sterownik wystarczy, aby zapobiec wyłączeniu.

4 Inne funkcje ochronne

• Wykrywanie różnicy prędkości: Zadziała, jeśli różnica między sygnałem prędkości ze sterownika głównego a prędkością obliczoną przez PPRO przekracza skonfigurowany próg dla trzech kolejnych próbek.

• Stale Speed ​​Detection: Załącza się samoczynnie, jeśli sygnał prędkości z głównego sterownika przestaje się zmieniać (dithering) przez dłuższy czas (100 klatek), co wskazuje na potencjalną utratę integralności sygnału.

• Wykrywanie zablokowania wału LP: Uruchamia się, jeśli wał HP ma prędkość, podczas gdy wał LP pozostaje na zerowej prędkości.

• Wyzwolenia dyskretnych wejść stykowych: Siedem izolowanych wejść stykowych umożliwia inicjowanie wyzwalania bezpośredniego (opartego na sprzęcie) lub warunkowego (opartego na logice oprogramowania sprzętowego).

• E-Stop (zatrzymanie awaryjne): monitoruje zewnętrzne sygnały E-Stop i inicjuje przejście krzyżowe do głównego układu sterowania.

5 wyjść przekaźnikowych i sprzężenie zwrotne

• Przekaźniki awaryjne (ETR1–ETR3): sterują elektromagnesami wyłączającymi.

• Przekaźniki oszczędzające (KE1–KE3): Włóż rezystancję szeregową do obwodu cewki po pobudzeniu, aby zmniejszyć prąd trzymania.

• Przekaźnik samobójstwa serwomechanizmu (K4CL): Wymusza zamknięcie zaworów paliwa lub pary (powszechne w systemach simplex).

• Przekaźnik kontroli synchronizacji (K25A): Steruje poleceniem zamknięcia wyłącznika generatora.

Kluczowe różnice: IS220PPROS1B vs. IS220PPROH1A

Typowe zastosowania

• Turbiny gazowe (pojedynczy wał / dwa wały)

• Turbiny parowe (duże, średnie, małe)

• Instalacje pracujące w cyklu kombinowanym (konfiguracja STAG)

• Zastosowania przemysłowe wymagające zgodności z poziomami nienaruszalności bezpieczeństwa SIL 2 / SIL 3.