IS220PSVOH1B to wysokowydajny moduł we/wy serwosterowania należący do serii PSVO (Servo Control I/O Pack) w systemie sterowania GE (General Electric) Mark VIe. Moduł ten został specjalnie zaprojektowany, aby zapewnić precyzyjny interfejs elektryczny i funkcję sterowania serwozaworami w turbinach gazowych, sprężarkach i innych przemysłowych maszynach wirujących. IS220PSVOH1B komunikuje się z listwą zaciskową serwo TSVC za pośrednictwem jednej lub dwóch sieci Ethernet I/O i współpracuje z sąsiednim zespołem sterownika serwo WSVO, aby uzyskać kontrolę w pętli zamkniętej dwóch niezależnych pętli położenia serwozaworu.
IS220PSVOH1B ma konstrukcję modułową, zawierającą wspólną płytę procesora rozproszonego we/wy i dedykowaną kartę we/wy z funkcją serwo. Moduł obsługuje pięć wybieralnych prądów wyjściowych serwozaworów w zakresie od 10 mA do 120 mA, obsługując serwozawory o różnych specyfikacjach. Moduł dostarcza również sygnały wzbudzenia LVDT (Linear Variable Differential Transformer) i może odbierać do ośmiu sygnałów sprzężenia zwrotnego LVDT i dwóch wejść o częstotliwości impulsów z przepływomierzy paliwa.
IS220PSVOH1B można stosować w systemach simpleksowych i TMR (potrójnie modułowych redundantnych), spełniając wymagania dotyczące wysokiej niezawodności i wysokiej dostępności w zastosowaniach sterowania przemysłowego. Moduł łączy się bezpośrednio z listwą zaciskową TSVCH1A za pomocą złącza pinowego DC-62 i uzyskuje dostęp do sieci IONet poprzez interfejsy Ethernet RJ-45 w celu wymiany danych w czasie rzeczywistym ze sterownikiem.
II. Struktura sprzętu i interfejsy
2.1 Wymiary fizyczne i montaż
IS220PSVOH1B został zaprojektowany w oparciu o kompaktową technologię montażu powierzchniowego. Jego wymiary fizyczne są następujące:
Parametr |
Wartość |
Wysokość |
8,26 cm (3,25 cala) |
Szerokość |
4,19 cm (1,65 cala) |
Głębokość |
12,1 cm (4,78 cala) |
Metoda montażu |
Bezpośrednio podłączany do złącza listwy zaciskowej TSVCH1A, zabezpieczony mechanicznie za pomocą gwintowanych wkładek obok portów Ethernet i wspornika montażowego |
2.2 Główne złącza
IS220PSVOH1B jest wyposażony w następujące złącza:
Złącze pinowe DC-62 : Znajduje się na spodzie modułu i łączy się bezpośrednio z odpowiednim złączem na płycie zaciskowej TSVC, przenosząc wszystkie sygnały we/wy, w tym sygnały LVDT, polecenia prądu serwo i wyjścia wzbudzenia.
ENET1 (RJ‑45) : Podstawowy interfejs Ethernet systemu do podłączenia do sieci IONet.
ENET2 (RJ-45) : Nadmiarowy/dodatkowy interfejs Ethernet systemu obsługujący konfiguracje dwóch sieci w celu zwiększenia niezawodności komunikacji.
Port podczerwieni : Znajduje się na panelu przednim, ale nie jest używany w tym produkcie.
2.3 Diody stanu
Wiele wskaźników LED na panelu przednim zapewnia diagnostykę wizualną, w tym stan zasilania, stan łącza Ethernet i stan modułu.
III. Opis funkcjonalny
3.1 Funkcja sterowania serwem
IS220PSVOH1B współpracuje z zespołem sterownika serwo WSVO. WSVO zawiera zasilacz, który przekształca napięcie wejściowe P28 na ±15 V dla obwodów regulatora prądu serwo, dwa regulatory prądu serwo działające w oparciu o prądy odniesienia dostarczone przez pakiet we/wy, pięć konfigurowalnych wzmocnień oraz przekaźniki samobójcze serwo i obwody sterownika wyjścia wzbudzenia.
Wewnątrz modułu karta serwa BSVO multipleksuje 24 kanały analogowe do 16-bitowego przetwornika A/D (częstotliwość próbkowania 100 kHz, zakres ±10 V prądu stałego). Ten przetwornik A/D obsługuje sygnały regulatora prądu serwo, wejścia LVDT i monitorowanie zasilania. Wartości odniesienia prądu dla analogowych regulatorów prądu w WSVO są generowane w BSVO przez 14-bitowy przetwornik cyfrowo-analogowy. Wzbudzenie LVDT wykorzystuje przetwornik cyfrowo-analogowy, który generuje falę sinusoidalną o częstotliwości 3,2 kHz, która jest filtrowana i przekazywana do WSVO.
3.2 Interfejs LVDT
Moduł obsługuje do ośmiu wejść sprzężenia zwrotnego LVDT w celu precyzyjnego pomiaru położenia zaworów lub siłowników. Każde wejście LVDT posiada filtr dolnoprzepustowy i wysoki poziom tłumienia sygnału wspólnego, aby zapewnić stabilne sygnały położenia nawet w trudnych warunkach elektromagnetycznych. Użytkownicy mogą przeprowadzić automatyczną kalibrację każdego LVDT za pomocą oprogramowania ToolboxST, rejestrując wartości Vrms odpowiadające pozycjom całkowicie zamkniętym i całkowicie otwartym zaworom (MnLVDTx_Vrms i MxLVDTx_Vrms), przekształcając w ten sposób sygnały napięciowe na wartości procentowe pozycji 0–100%.
3.3 Wejścia częstości impulsów
IS220PSVOH1B zapewnia dwa kanały wejściowe częstotliwości impulsów, które można skonfigurować dla:
Magnetyczne (pasywne) : Odpowiednie do przepływomierzy paliwa i podobnych urządzeń. Obwód kondycjonowania sygnału jest zoptymalizowany pod kątem czujników dzielnika przepływu.
Aktywny czujnik TTL : Nadaje się do czujników z aktywnym wyjściem 5–27 V.
Wejścia częstości impulsów obsługują również kilka typów aplikacji:
Typ przepływu : Używany do pomiarów przepływu paliwa z dzielnikiem przepływu.
Typ prędkości : używany do konwencjonalnego pomiaru prędkości turbiny jednowałowej.
Typ Speed High : Rozszerza zakres pomiaru prędkości.
Speed LM : Zaprojektowany specjalnie dla turbin serii LM.
Speed_HSNG : Służy do kompensacji nierównego odstępu między zębami na kole prędkości. Ten tryb odwzorowuje odstępy między zębami w celu usunięcia okresowych zmian prędkości, zapewniając bity stanu blokady mapowania (HSNGn_Stat).
Jeśli nie można uzyskać blokady ze względu na nadmierne różnice między zębami, parametr Lock_Limit można regulować w krokach co 1%, aby umożliwić większe odchylenia na obrót. Przyczyną regulacji może być: namagnesowana kierownica, dwuczęściowa kierownica, zewnętrzne zakłócenia elektromagnetyczne lub niewłaściwe praktyki okablowania/ekranowania. Jednakże zwiększenie Lock_Limit pozwala na większą zmianę prędkości; Jeśli to możliwe, należy zająć się pierwotną przyczyną.
3.4 Kalibracja serwozaworu
IS220PSVOH1B obsługuje testy skoku siłownika zaworu. Wydajność serwa można zweryfikować na trzy sposoby:
Tryb ręczny : Wprowadź żądaną wartość numerycznie i monitoruj wydajność za pomocą rejestratora trendów.
Rampa pozycyjna (weryfikuj pozycję) – powoduje zastosowanie rampy do siłownika.
Prąd krokowy (weryfikacja prądu) – podaje sygnał wejściowy krokowy do siłownika.
Jeśli w systemie używana jest nowa listwa zaciskowa, wymagana jest ponowna kalibracja pętli serwo IS220PSVOH1B. Sterownik zapisuje kod kreskowy listwy zaciskowej i porównuje go z aktualną listwą zaciskową podczas ładowania rekonfiguracji. Za każdym razem, gdy zapisana jest kalibracja, nazwa kodu kreskowego jest aktualizowana do aktualnej tablicy.
Etapy kalibracji (w ToolboxST):
W Edytorze komponentów wybierz kartę Sprzęt.
W widoku drzewa wybierz żądany moduł IS220PSVOH1B.
W widoku podsumowania wybierz kartę Zmienne, a następnie kliknij opcję Przejdź do trybu On/Offline.
Przewiń do CalibEnab1 lub CalibEnab2 i kliknij dwukrotnie, aby włączyć kalibrację (kalibrować można tylko włączone regulatory).
Przejdź do zakładki Regulatory, wybierz żądany regulator z listy rozwijanej i zaznacz pole Włącz.
Kliknij przycisk Kalibruj, aby otworzyć okno dialogowe Kalibracja zaworu.
Kliknij opcję Tryb kalibracji, aby przejść do trybu kalibracji.
Kliknij Minimalny koniec (skok siłownika do minimalnego końca), Ustal minimalny koniec (odczytaj napięcie), Maksymalny koniec (skok do maksymalnego końca), Napraw maksymalny koniec (odczytaj napięcie).
Kliknij opcję Kalibruj, aby użyć obliczonych wartości, a następnie Zapisz, aby zapisać je w module we/wy i bieżącej konfiguracji ToolboxST.
Polecenia weryfikacji (bez wymogu sekwencji) obejmują: Pozycję (krok i monitorowanie), Prąd (krok i monitorowanie), Ręczne (ruch ręczny, używany z przyciskiem Wyślij), Wyślij (wyślij wartość zadaną), WYŁ (wyjście z trybu weryfikacji).
3.5 Typy algorytmów regulatora
IS220PSVOH1B obsługuje wiele typów algorytmów regulatora serwo, które można wybrać za pomocą parametru Reg_Type:
Wartość Reg_Type |
Opis |
Nie używany |
Nie używany |
nie_fbk |
Brak regulatora sprzężenia zwrotnego |
1_pozycja LV |
Pojedynczy regulator położenia LVDT |
1_Tętno |
Regulator pojedynczego impulsu (przepływu paliwa). |
2_LVpilotCyl |
Podwójny regulator cylindra pilotowego LVDT (główny + pilot) |
2_LVposMAX |
Regulator położenia wykorzystujący maksymalnie dwa LVDT |
2_LVposMIN |
Regulator położenia wykorzystujący co najmniej dwa LVDT |
2_PIsRateMAX |
Regulator przepływu paliwa wykorzystujący maksymalnie dwie częstotliwości impulsów |
3_LV_LMX |
Mediana trzech LVDT (dla turbiny LMX100) |
3_LVposMID |
Mediana trzech LVDT (dla turbin gazowych o dużej wytrzymałości) |
4_LV_LM |
Racjonalnie-metryczny wybór podwójnej pary LVDT (dla LM1600/2500/6000) |
4_LV_LMX |
Reduktor cztero-LVDT (przedłużony LMX) |
4_LVP/cylMAX |
Cztery główne/pilotowe regulatory maksymalne LVDT |
Każdy typ regulatora ma dedykowane parametry konfiguracyjne, takie jak wzmocnienie (RegGain), odchylenie zerowe (RegNullBias), ograniczenia położenia (MaxPOSvalue/MinPOSvalue) i wartości zgodności napięcia LVDT (MnLVDTx_Vrms/MxLVDTx_Vrms).
3.6 Funkcja ditheringu
Aby zapobiec zatykaniu się serwozaworu w wyniku długotrwałej pracy statycznej, IS220PSVOH1B zapewnia funkcję ditheringu z regulowaną amplitudą. Opcje częstotliwości drgań: 12,5 Hz, 25 Hz, 33,33 Hz, 50 Hz, 100 Hz lub nieużywane. Amplituda drgań (DitherAmpl) jest określana w % prądu, w zakresie 0–10%. Uwaga: Gdy włączona jest funkcja wykrywania zwarcia cewki, nie zaleca się stosowania amplitud drgań większych niż 2%, ponieważ mogą one zakłócać obliczenia rezystancji cewki. Jeśli amplituda drgań jest krytyczna, wyłącz obliczanie rezystancji cewki.
3.7 Ochrona przed samobójstwem
IS220PSVOH1B zapewnia wiele mechanizmów ochrony przed samobójstwem dla wyjść serwo, aby zapewnić bezpieczne doprowadzenie serwozaworu do bezpiecznej pozycji (zwykle zamkniętej) po wykryciu usterki. Konfigurowalne warunki samobójstwa obejmują:
Samobójstwo prądu (EnablCurSuic) : Wywoływane, gdy błąd między zadanym prądem a rzeczywistym prądem sprzężenia zwrotnego przekracza ustawiony próg Curr_Suicide (0–100%).
Samobójstwo ze sprzężeniem zwrotnym położenia (EnablFbkSuic) : Wywoływane, gdy sprzężenie zwrotne o położeniu przekracza zakres (100% + Fdbk_Suicide).
Samobójstwo z otwartą cewką (OpenCoilSuic) : Wywoływane po wykryciu otwartej cewki serwa; użyj OpenCoildiag, aby uzyskać określone informacje diagnostyczne.
Samobójstwo z powodu krótkiej cewki (ShrtCoilSuic) : Wywoływane po wykryciu zwarcia cewki serwa; użyj ShrtCoildiag, aby uzyskać szczegółowe informacje diagnostyczne.
Wykrywanie przerwy i zwarcia opiera się na obliczeniu rezystancji cewki: po kalibracji RcoilOpen = 2 × (napięcie zgodności serwa / prąd serwa), RcoilShort = 0,5 × (napięcie zgodności serwa / prąd serwa). Użytkownicy mogą ustawić RopenTimeLim i RShrtTimeLim (w sekundach) jako opóźnienia potwierdzenia błędu.
VI. Podsumowanie parametrów konfiguracyjnych
IS220PSVOH1B konfiguruje się za pomocą oprogramowania ToolboxST. Główne elementy konfiguracji obejmują:
4.1 Zakładka Serwo
Parametr |
Opis |
Opcje / Domyślne |
Serwo_MA_Wyjście |
Nominalny prąd serwa (mA) |
10, 20, 40, 80, 120 (domyślnie 10) |
Włącz CurSuic |
Włącz bieżące samobójstwo |
Włącz/Wyłącz (domyślnie Wyłącz) |
WłączFbkSuic |
Włącz samobójstwo ze sprzężeniem zwrotnym pozycji |
Włącz/Wyłącz (domyślnie Wyłącz) |
EnblAutoGain |
Włącz automatyczne wzmocnienie (dla 4_LV_LM, 3_LVLMX, 4_LVLMX) |
Włącz/Wyłącz (domyślnie Wyłącz) |
Tylko cewka_RS_ |
Konfiguracja serwa z 2 cewkami (bez obciążenia na zacisku S) |
Włącz/Wyłącz (domyślnie Wyłącz) |
Curr_Suicide |
Bieżący próg samobójstwa błędu (%) |
0–100 (domyślnie 5) |
Fdbk_Suicide |
Margines samobójstwa w informacji zwrotnej o pozycji (%) |
0–10 (domyślnie 5) |
OpenCoilSuic |
Włącz samobójstwo w otwartej cewce |
Włącz/Wyłącz (domyślnie Wyłącz) |
ShrtCoilSuic |
Włącz samobójstwo z krótką cewką |
Włącz/Wyłącz (domyślnie Wyłącz) |
UwagaTBmAJmpPos |
Pozycja zworki TSVC mA jest zgodna |
10/20/40/80/120 mA_A/120 mA_B (domyślnie 10) |
RopenTimeLim |
Opóźnienie wykrycia otwartego obwodu (sekundy) |
0–100 (domyślnie 1) |
RShrtTimeLim |
Opóźnienie wykrycia zwarcia (sekundy) |
0–100 (domyślnie 1) |
TMR_DiffLimit |
Limit diagnostyczny różnicy głosów TMR (%) |
0–110 (domyślnie 25) |
4.2 Zakładka Częstość tętna
Parametr |
Opis |
Opcje / Domyślne |
Zatrzask SysLim2 |
Włącz zatrzask ograniczenia systemowego 2 |
Zatrzask/NieZatrzask (domyślny Zatrzask) |
Typ SysLim2 |
Typ porównania limitu |
≤ lub ≥ (domyślnie ≥) |
SysLimit2 |
Górna granica przepływu |
0–20000 (domyślnie 0) |
TMR_DiffLimit |
Limit różnicy głosów TMR (%) |
0–20000 (domyślnie 5) |
4.3 Zakładka Regulatory
Parametr |
Opis |
Zakres / Domyślne |
Reg_Type |
Typ algorytmu regulatora |
Zobacz listę powyżej (domyślnie nieużywane) |
Częstotliwość drgań |
Częstotliwość drgań (Hz) |
12,5, 25, 33,33, 50, 100, nieużywane (domyślnie nieużywane) |
DitherAmpl |
Amplituda drgań (% prądu) |
0–10 (domyślnie 2) |
LVDT_Marża |
Margines diagnostyczny przekroczenia zakresu LVDT (%) |
1–100 (domyślnie 2) |
RegGain |
Wzmocnienie pętli położenia (% prądu / jednostka inż.) |
-200 do 200 (domyślnie 1) |
RegNullBias |
Kompensacja zerowego odchylenia (% prądu) |
-100 do 100 (domyślnie 0) |
Maksymalna wartość POS |
Pozycja przy pełnym otwarciu (zwykle %) |
-15 do 150 (domyślnie 100) |
Min. wartość POS |
Pozycja w pozycji całkowicie zamkniętej (zwykle %) |
-15 do 150 (domyślnie 0) |
MnLVDT1_Vrms |
Napięcie LVDT przy całkowitym zamknięciu (Vrms, simplex/TMR) |
0–7,1 (domyślnie 1 / 1,1,1) |
MxLVDT1_Vrms |
Napięcie LVDT przy pełnym otwarciu (Vrms, simplex/TMR) |
0–7,1 (domyślnie 5 / 5,5,5) |
V. Diagnostyka i alarmy
IS220PSVOH1B wykonuje następujące testy autodiagnostyczne:
Autotest po włączeniu zasilania: sprawdza pamięć RAM, pamięć flash, porty Ethernet i większość podzespołów płyty procesora.
Ciągły monitoring wewnętrznych zasilaczy.
Kontrola identyfikatora elektronicznego: sprawdza, czy płyta zaciskowa, płytka akwizycyjna i zestaw sprzętowy płyty procesora pasują do siebie oraz czy kod aplikacji w pamięci flash jest poprawny dla sprzętu.
Każde wejście analogowe posiada sprzętową kontrolę limitów na podstawie ustawionych (niekonfigurowalnych) wysokich i niskich poziomów w pobliżu zakresu roboczego. Jeśli zostanie przekroczony, ustawiany jest sygnał logiczny i wejście nie jest już skanowane.
Każde wejście posiada również funkcję sprawdzania limitów systemowych w oparciu o konfigurowalne wysokie/niskie poziomy, które mogą generować alarmy, włączać/wyłączać funkcje oraz być blokowane/nieblokowane. RSTSYS resetuje warunki poza limitem.
Sprzęt wejścia analogowego zawiera precyzyjne napięcia odniesienia w każdym skanie; zmierzone wartości są porównywane z wartościami oczekiwanymi, aby potwierdzić stan przetwornika A/D.
Prąd wyjścia analogowego jest mierzony na listwie zaciskowej za pomocą małego rezystora obciążającego; pakiet we/wy kondycjonuje ten sygnał i porównuje go z zadanym prądem, aby potwierdzić stan przetwornika cyfrowo-analogowego.
Przekaźnik samobójczy wyjścia analogowego jest stale monitorowany pod kątem zgodności między stanem zadanym a wskazaniem sprzężenia zwrotnego.
Szczegółowe informacje diagnostyczne są dostępne w aplikacji ToolboxST. Sygnały diagnostyczne można indywidualnie blokować i resetować za pomocą sygnału RSTDIAG, gdy powrócą do prawidłowego stanu.
VI. Uwagi dotyczące instalacji
Bezpiecznie zamontuj listwę zaciskową TSVCH1A.
Podłącz jeden (simpleks) lub trzy (TMR) moduły IS220PSVOH1B bezpośrednio do złączy listwy zaciskowej.
Zamocuj mechanicznie moduły za pomocą gwintowanych wkładek obok portów Ethernet i wspornika montażowego przeznaczonego do listwy zaciskowej. Wyreguluj położenie wspornika tak, aby na złącze kołkowe DC‑62 nie była przykładana siła pod kątem prostym.
Podłącz zespoły serwonapędów WSVO do 48-pinowych złączy J2 i zabezpiecz czterema śrubami.
Podłącz jeden lub dwa kable Ethernet w zależności od konfiguracji systemu. Gdy używane jest pojedyncze połączenie IONet, moduł działa na dowolnym porcie. Jeśli używane są połączenia podwójne, standardową praktyką jest podłączenie ENET1 do sieci powiązanej ze sterownikiem R.
Włącz zasilanie pakietów we/wy i sterowników za pomocą przełączników zasilania na TSVC. Użyj SW3 dla R, SW2 dla S i SW1 dla T i sprawdź lampki kontrolne. W przypadku zastosowań simpleksowych, które korzystają z TSVC JDI/JD2 (przekaźnik K1), sprawdź, czy SW1 jest włączony i czy świeci zielona dioda LED DS1; w przeciwnym razie przekaźnik obejścia wyłączenia K1 nie zapewni zamierzonej ochrony.
W razie potrzeby skonfiguruj pakiety we/wy za pomocą aplikacji ToolboxST. Uwaga: Jeśli pobrana konfiguracja zawiera pakiety we/wy o innych identyfikatorach modułów niż aktualnie działająca konfiguracja, w niektórych pakietach we/wy może zostać zainstalowane nieprawidłowe oprogramowanie sprzętowe. W takim przypadku upewnij się, że na kontrolerze działa nowa konfiguracja, zrestartuj cały system, a następnie ponownie uruchom Kreatora pobierania ToolboxST.
