A placa de entrada/saída analógica DS200TCQA (doravante denominada placa TCQA) é um módulo central de processamento de sinal no sistema de controle de turbina a gás GE Speedtronic Mark V, projetado especificamente para dimensionar e condicionar vários sinais analógicos. Instalado nos núcleos de E/S do sistema de controle
,
, e
, esta placa serve como um hub crítico para processamento de sinais analógicos, lidando com vários tipos de sinais de entrada e saída, incluindo sinais de posição LVDT, saídas de servoválvulas, sinais de temperatura de termopares, sinais analógicos de 4-20 mA, sinais de vibração, saídas de acionamento de relé, sinais de pulso, entradas de tensão, bem como sinais de gerador e de linha. Através de circuitos de condicionamento de sinal de precisão e processamento de algoritmo avançado, a placa TCQA garante que esses sinais críticos possam ser lidos e utilizados com precisão e confiabilidade pelo sistema de controle, fornecendo garantias importantes para a operação segura e estável de turbinas a gás.
Principais Funções
1. Capacidade de processamento de tipo multisinal
A placa TCQA possui fortes capacidades para processar vários sinais analógicos, incluindo, mas não se limitando a:
Sinais de entrada do sensor de posição LVDT/LVDR
Sinais de saída do acionamento da servoválvula
Sinais de medição de temperatura do termopar
Entradas e saídas de sinal industrial padrão de 4-20 mA
Sinais do sensor de vibração
Sinais de saída da unidade de relé
Sinais de contagem de pulso
Sinais de entrada de tensão
Sinais de monitoramento de gerador e linha
2. Condicionamento e escala de sinal
A função principal desta placa é o dimensionamento e condicionamento precisos de sinais analógicos brutos, incluindo:
Amplificação ou atenuação de sinal para faixas de tensão apropriadas
Filtragem de ruído e supressão de interferência
Processamento de linearização e compensação
Isolamento e proteção de sinal
3. Comunicação e troca de dados
A placa TCQA troca dados com outros componentes do sistema através de várias interfaces:
Comunicação de barramento de dados com a placa STCA através do conector 3PL
Troca de sinais de gerador e linha com a placa TCQC através do conector JE
Aquisição de sinais brutos através de diversas interfaces dedicadas com placas terminais
4. Funções de integração do sistema
Como um componente importante do sistema de controle Mark V, a placa TCQA fornece:
Compatibilidade com três núcleos de controle (
,
,
)
Adaptação de interface suportando diferentes tipos de placas terminais
Configurações de jumper de hardware configuráveis
Parâmetros de processamento de sinal programáveis por software
Princípios de Trabalho Detalhados
1. Fluxo de processamento de sinal
O princípio de funcionamento da placa TCQA é baseado na tecnologia de processamento de sinal analógico de precisão. Quando os sinais brutos gerados pelos sensores são transmitidos à placa TCQA através de várias placas terminais, eles primeiro entram no estágio de condicionamento de sinal. Nesta fase, os sinais passam por correspondência de impedância, filtragem e processamento de amplificação para eliminar a interferência de ruído e ajustar-se às faixas de nível apropriadas. Os sinais processados entram então no estágio de conversão analógico-digital, onde os sinais analógicos são convertidos em sinais digitais para processamento do sistema digital. Finalmente, os sinais digitais processados são transmitidos para outros componentes do sistema de controle através do barramento de dados.
2. Processamento de sinal de entrada de 4-20 mA
Para sinais de entrada de 4-20 mA, a placa TCQA usa resistores de precisão como resistores de carga para converter sinais de corrente em sinais de tensão para medição. A corrente do transdutor produz uma queda de tensão no resistor de carga, que é lida pela placa TCQA e escrita no mecanismo de E/S através do conector 3PL. Os jumpers de hardware na placa terminal TBQC são usados para selecionar a faixa de corrente dos sinais de entrada, garantindo a medição precisa dos sinais em diferentes faixas.
3. Geração de sinal de saída de 4-20 mA
No lado da saída, a placa TCQA gera sinais de saída de 4-20 mA através de circuitos de fonte de corrente de precisão, acionando dispositivos de controle conectados à placa terminal TBQC através do conector JB. Esses sinais de saída são normalmente usados para acionar vários atuadores e dispositivos de controle, como válvulas de controle e conversores de frequência.
4. Processamento de sinal de termopar
O processamento de sinal de termopar é uma das funções importantes da placa TCQA. Os termopares são conectados à placa terminal TBQA, com circuitos na placa terminal TBQA fornecendo referências de junção fria do termopar, que são usadas pela placa TCQA para calcular a compensação da junção fria. A placa usa entradas de termopar e valores de compensação para calcular a temperatura real lida pelo termopar e, em última análise, lida pelo mecanismo de E/S através do conector 3PL. Os usuários podem selecionar tipos de termopares e curvas características através de constantes de configuração de E/S, garantindo medição precisa de diferentes modelos de termopares.
5. Processamento de sinal de posição LVDT/R
Transformadores Diferenciais Variáveis Lineares (LVDT) ou Reatores Diferenciais Variáveis Lineares (LVDR) são usados para detectar posições de atuadores. Os sinais de posição são lidos do terminal TBQC através do conector JF, com sinais escalonados e condicionados utilizados pelo Programa de Sequência de Controle (CSP). Os sinais de excitação para LVDT/Rs são gravados na placa terminal QTBA através da placa TCQC. Esses sensores são normalmente usados para regular as saídas da servoválvula, garantindo o controle preciso das posições do atuador.
6. Processamento de sinal de vibração
Os sinais do sensor de vibração são terminados na placa terminal TBQB em núcleos
e
, e lido pelas placas de núcleos TCQA
e
respectivamente. Esses sinais são dimensionados e condicionados antes de serem gravados no mecanismo de controle para uso pelo CSP para funções de monitoramento e proteção. Os usuários podem selecionar valores de escala no configurador de E/S na interface do operador para se adaptar a diferentes requisitos de medição de vibração.
7. Processamento de sinal de frequência de pulso
A placa TCQA contém circuitos para escalonar e condicionar os sinais de entrada da taxa de pulso, que são lidos da placa TCQC através do conector JE. Esses sinais são originados de entradas TTL (Lógica Transistor-Transistor) e de captadores magnéticos, introduzidos através de placas terminais QTBA e/ou PTBA. Essencial
recebe entradas de velocidade do eixo de alta pressão, enquanto circuitos de entrada de taxa de pulso nos núcleos
e
pode ser usado para outro processamento de sinal.
Configuração de hardware e configurações de jumper
A placa TCQA oferece opções flexíveis de configuração de hardware, adaptáveis às diferentes necessidades da aplicação através de configurações de jumpers:
Jumpers J1 e J2: Utilizados para selecionar o modo de operação dos circuitos de saída mA, configurados de acordo com diferentes requisitos de saída.
Jumpers J5 e J6: Utilizados para configurar a faixa de corrente das saídas mA, selecionáveis entre 20 mA máximo ou 200 mA máximo para se adaptar a diferentes requisitos de carga.
Jumper J7: Usado para a porta RS232, principalmente para testes de placas e funções de diagnóstico.
Jumper J8: Utilizado para habilitar o oscilador, fornecendo sinais de clock em cenários de aplicação específicos.
Os usuários podem visualizar e configurar essas configurações de jumper por meio da tela de jumper de hardware na interface do operador, garantindo que a placa possa atender aos requisitos específicos da aplicação. Informações detalhadas sobre configuração de jumpers de hardware são fornecidas no Apêndice A para referência técnica.
Configuração de software e configurações de parâmetros
Além da configuração de hardware, a placa TCQA suporta opções avançadas de configuração de software:
Configuração do termopar: Os usuários podem selecionar tipos de termopares e curvas características para garantir uma medição precisa da temperatura.
Configurações de taxa de pulso: faixas de sinal de pulso configuráveis e parâmetros de processamento para adaptação a sinais de pulso de diferentes faixas de frequência.
Configuração do sinal de vibração: definição de fatores de escala do sinal de vibração e parâmetros de filtragem para otimizar o desempenho do monitoramento de vibração.
Sinais de posição LVDT: configuração de parâmetros de linearização de sinal de posição e configurações de faixa para garantir medição de posição precisa.
Processamento de sinal 4-20 mA: configuração de faixas de sinal de entrada e saída, tempos de filtro, limites de alarme e outros parâmetros.
Esses parâmetros de configuração podem ser definidos e modificados através do configurador de E/S na interface do operador, proporcionando aos usuários grande flexibilidade e conveniência.
Campos de Aplicação e Integração de Sistemas
A placa de entrada/saída analógica DS200TCQA é usada principalmente no sistema de controle de turbinas a gás GE Speedtronic Mark V, desempenhando um papel importante nas seguintes áreas:
Sistemas de Controle de Usinas: Utilizados para monitoramento e controle de turbinas a gás, garantindo estabilidade e confiabilidade do processo de geração de energia.
Sistemas de acionamento industrial: Fornecendo funções precisas de processamento de sinal em grandes dispositivos de acionamento industrial.
Sistemas de controle de processos: Desempenhando um papel fundamental em processos industriais que exigem processamento de sinais analógicos de precisão.
Sistemas de proteção de equipamentos: Fornecem proteção para equipamentos críticos por meio de funções de monitoramento de vibração e monitoramento de temperatura.
A placa TCQA é totalmente integrada a outros componentes do sistema de controle Mark V, incluindo placas STCA, placas TCQC, diversas placas de terminais e interfaces de operação, formando juntas uma solução de sistema de controle completa e confiável.
