Pacote IO de servocontrole GE IS220PSVOH1B

O IS220PSVOH1B é um módulo de E/S de servocontrole de alto desempenho pertencente à série PSVO (Servo Control I/O Pack) dentro do sistema de controle GE (General Electric) Mark VIe. Este módulo foi projetado especificamente para fornecer uma interface elétrica precisa e função de controle para servoválvulas em turbinas a gás, compressores e outras máquinas rotativas industriais. O IS220PSVOH1B se comunica com a placa de terminal servo TSVC por meio de uma ou duas redes Ethernet de E/S e coopera com o conjunto de servo driver WSVO adjacente para obter controle de circuito fechado de dois circuitos de posição de servoválvula independentes.

O IS220PSVOH1B adota um design modular, incorporando uma placa de processador de E/S distribuída comum e uma placa de E/S de função servo dedicada. O módulo suporta cinco correntes de saída de servoválvulas selecionáveis ​​variando de 10 mA a 120 mA, acomodando servoválvulas de diferentes especificações. O módulo também fornece sinais de excitação LVDT (Transformador Diferencial Variável Linear) e pode receber até oito sinais de feedback LVDT e duas entradas de taxa de pulso de medidores de vazão de combustível.

O IS220PSVOH1B pode ser aplicado em sistemas simplex e TMR (Triple Modular Redundant), atendendo aos requisitos de alta confiabilidade e alta disponibilidade de aplicações de controle industrial. O módulo se conecta diretamente à placa terminal TSVCH1A por meio de um conector DC-62 pinos e acessa a rede IONet por meio de interfaces Ethernet RJ-45 para troca de dados em tempo real com o controlador.

II. Estrutura e Interfaces de Hardware

2.1 Dimensões Físicas e Montagem

O IS220PSVOH1B foi projetado com tecnologia compacta de montagem em superfície. Suas dimensões físicas são as seguintes:

2.2 Conectores Principais

O IS220PSVOH1B está equipado com os seguintes conectores:

• Conector de pinos DC-62 : Localizado na parte inferior do módulo, conecta-se diretamente ao conector correspondente na placa terminal TSVC, transportando todos os sinais de E/S, incluindo sinais LVDT, comandos de corrente servo e saídas de excitação.

• ENET1 (RJ‑45) : Interface Ethernet do sistema primário para conexão à rede IONet.

• ENET2 (RJ‑45) : Interface Ethernet de sistema redundante/secundário que suporta configurações de rede dupla para maior confiabilidade de comunicação.

• Porta infravermelha : Localizada no painel frontal, mas não usada neste produto.

2.3 LEDs de status

Vários indicadores LED no painel frontal fornecem diagnóstico visual, incluindo status de energia, status do link Ethernet e status de integridade do módulo.

III. Descrição Funcional

3.1 Função de Servo Controle

O IS220PSVOH1B funciona em conjunto com o conjunto servo driver WSVO. O WSVO contém uma fonte de alimentação que converte a entrada de tensão P28 em ±15 V para os circuitos servo reguladores de corrente, dois servo reguladores de corrente operando a partir das referências de corrente fornecidas pelo pacote de E/S, uma seleção de cinco ganhos configuráveis ​​e os relés servo suicidas e circuitos de driver de saída de excitação.

Dentro do módulo, a placa servo BSVO multiplexa 24 canais analógicos em um conversor A/D de 16 bits (taxa de amostragem de 100 kHz, faixa de ±10 V CC). Este A/D lida com sinais do servo regulador de corrente, entradas LVDT e monitoramento da fonte de alimentação. As referências de corrente para os reguladores de corrente analógicos no WSVO são geradas no BSVO por um conversor D/A de 14 bits. A excitação LVDT usa um conversor digital para analógico que emite uma onda senoidal de 3,2 kHz, que é filtrada e passada para o WSVO.

3.2 Interface LVDT

O módulo suporta até oito entradas de feedback LVDT para medição precisa da posição de válvulas ou atuadores. Cada entrada LVDT possui filtragem passa-baixa e alta rejeição de modo comum para garantir sinais de posição estáveis ​​mesmo em ambientes eletromagnéticos agressivos. Os usuários podem realizar a calibração automática de cada LVDT usando o software ToolboxST, registrando os valores Vrms correspondentes às posições da válvula totalmente fechada e totalmente aberta (MnLVDTx_Vrms e MxLVDTx_Vrms), convertendo assim os sinais de tensão em porcentagens de posição de 0% a 100%.

3.3 Entradas de frequência de pulso

O IS220PSVOH1B fornece dois canais de entrada de taxa de pulso, configuráveis ​​para:

• Magnético (passivo) : Adequado para medidores de vazão de combustível e dispositivos similares. O circuito de condicionamento de sinal é otimizado para sensores divisores de fluxo.

• Sensor ativo TTL : Adequado para sensores de saída ativa de 5–27 V.

As entradas de frequência de pulso também suportam vários tipos de aplicação:

• Tipo de fluxo : Usado para medições de fluxo de combustível do divisor de fluxo.

• Tipo de velocidade : Usado para medição convencional de velocidade de turbina de eixo único.

• Tipo Speed ​​High : Amplia a faixa de medição de velocidade.

• Speed ​​LM : Projetado especificamente para turbinas da série LM.

• Speed_HSNG : Usado para compensar espaçamento inconsistente dos dentes na roda de velocidade. Este modo mapeia o espaçamento dos dentes para remover variações periódicas de velocidade, fornecendo bits de status de bloqueio de mapeamento (HSNGn_Stat).

Se o bloqueio não puder ser alcançado devido à variação excessiva dente a dente, o parâmetro Lock_Limit poderá ser ajustado em incrementos de 1% para permitir mais variação por rotação. Os motivos para o ajuste podem incluir: volante magnetizado, volante de duas peças, interferência eletromagnética externa ou práticas inadequadas de fiação/blindagem. Entretanto, aumentar Lock_Limit permite maior variação de velocidade; a causa raiz deve ser abordada sempre que possível.

3.4 Calibração da Servo Válvula

O IS220PSVOH1B suporta testes de curso do atuador de válvula. O desempenho do servo pode ser verificado de três maneiras:

• Modo manual : insira o valor desejado numericamente e monitore o desempenho usando o gravador de tendências.

• Rampa de posição (Verificar posição) – aplica uma rampa ao atuador.

• Corrente de passo (Corrente de verificação) – aplica uma entrada de passo ao atuador.

Quando uma nova placa terminal é usada em um sistema, é necessária a recalibração dos servo-loops IS220PSVOH1B. O controlador salva o código de barras da placa terminal e o compara com a placa terminal atual durante o tempo de carregamento da reconfiguração. Cada vez que uma calibração é salva, o nome do código de barras é atualizado para o quadro atual.

Etapas de calibração (no ToolboxST):

1. No Editor de Componentes, selecione a guia Hardware.

2. Na visualização em árvore, selecione o módulo IS220PSVOH1B desejado.

3. Na visualização resumida, selecione a guia Variáveis ​​e clique em Ativar/Desativar.

4. Role até CalibEnab1 ou CalibEnab2 e clique duas vezes para ativar a calibração (somente reguladores habilitados podem ser calibrados).

5. Mude para a guia Reguladores, selecione o regulador desejado na lista suspensa e marque a caixa Ativar.

6. Clique no botão Calibrar para abrir a caixa de diálogo Calibrar Válvula.

7. Clique em Modo de calibração para entrar no modo de calibração.

8. Clique em Fim Mínimo (curso do atuador até a extremidade mínima), Fixar Fim Mínimo (tensão de leitura), Fim Máximo (curso até a extremidade máxima), Fixar Fim Máximo (tensão de leitura).

9. Clique em Calibrar para usar os valores calculados e em Salvar para armazená-los no módulo de E/S e na configuração atual do ToolboxST.

Os comandos de verificação (sem exigência de sequência) incluem: Posição (etapa e monitor), Corrente (etapa e monitor), Manual (movimento manual, usado com o botão Enviar), Enviar (enviar valor do ponto de ajuste), DESLIGADO (sair do modo de verificação).

3.5 Tipos de Algoritmos Reguladores

O IS220PSVOH1B suporta vários tipos de algoritmos de servo regulador selecionáveis ​​através do parâmetro Reg_Type:

Cada tipo de regulador possui parâmetros de configuração dedicados, como ganho (RegGain), polarização nula (RegNullBias), limites de posição (MaxPOSvalue/MinPOSvalue) e valores de correspondência de tensão LVDT (MnLVDTx_Vrms/MxLVDTx_Vrms).

3.6 Função Dither

Para evitar que a servoválvula emperre devido à operação estática prolongada, o IS220PSVOH1B fornece uma função de pontilhamento de amplitude ajustável. Opções de frequência de pontilhamento: 12,5 Hz, 25 Hz, 33,33 Hz, 50 Hz, 100 Hz ou Não utilizado. A amplitude do pontilhamento (DitherAmpl) é especificada em% da corrente, faixa de 0 a 10%. Nota: Quando a detecção de bobina em curto está habilitada, amplitudes de pontilhamento superiores a 2% não são recomendadas, pois podem interferir no cálculo da resistência da bobina. Se a amplitude do dither for crítica, desative o cálculo da resistência da bobina.

3.7 Proteção contra suicídio

O IS220PSVOH1B fornece vários mecanismos de proteção contra suicídio para saídas servo para garantir o acionamento seguro da servoválvula para uma posição segura (normalmente fechada) após a detecção de uma falha. As condições de suicídio configuráveis ​​incluem:

• Suicídio de corrente (EnablCurSuic) : Disparado quando o erro entre a corrente comandada e a corrente de feedback real excede o limite Curr_Suicide definido (0–100%).

• Suicídio de feedback de posição (EnablFbkSuic) : Acionado quando o feedback de posição excede a faixa (100% + Fdbk_Suicide).

• Suicídio de bobina aberta (OpenCoilSuic) : Disparado após a detecção de uma servo bobina aberta; use OpenCoildiag para obter informações de diagnóstico específicas.

• Suicídio de bobina curta (ShrtCoilSuic) : Disparado após a detecção de uma servo bobina em curto; use ShrtCoildiag para detalhes de diagnóstico.

A detecção de circuito aberto e curto é baseada no cálculo da resistência da bobina: após a calibração, RcoilOpen = 2 × (Tensão de Conformidade do Servo/Corrente do Servo), RcoilShort = 0,5 × (Tensão de Conformidade do Servo/Corrente do Servo). Os usuários podem definir RopenTimeLim e RShrtTimeLim (segundos) como atrasos de confirmação de falha.

VI. Resumo dos parâmetros de configuração

O IS220PSVOH1B é configurado através do software ToolboxST. Os principais itens de configuração incluem:

4.1 Guia Servo

4.2 Guia Frequências de Pulso

4.3 Guia Reguladores

V. Diagnósticos e Alarmes

O IS220PSVOH1B realiza os seguintes testes de autodiagnóstico:

• Autoteste de inicialização: verifica RAM, memória flash, portas Ethernet e a maior parte do hardware da placa do processador.

• Monitoramento contínuo de fontes de alimentação internas.

• Verificação de ID eletrônica: verifica se o conjunto de hardware da placa terminal, da placa de aquisição e da placa do processador corresponde e se o código do aplicativo em flash está correto para o hardware.

• Cada entrada analógica possui verificações de limite de hardware com base em níveis altos e baixos predefinidos (não configuráveis) próximos à faixa operacional. Se excedido, um sinal lógico é definido e a entrada não é mais varrida.

• Cada entrada também possui verificações de limite do sistema com base em níveis altos/baixos configuráveis, que podem gerar alarmes, ativar/desativar funções e ser travadas/não travadas. RSTSYS redefine as condições fora do limite.

• O hardware de entrada analógica inclui tensões de referência de precisão em cada varredura; os valores medidos são comparados com os valores esperados para confirmar a integridade do conversor A/D.

• A corrente de saída analógica é detectada na placa terminal usando um pequeno resistor de carga; o pacote de E/S condiciona esse sinal e o compara com a corrente comandada para confirmar a integridade do conversor D/A.

• O relé suicida de saída analógica é monitorado continuamente quanto à concordância entre o estado comandado e a indicação de feedback.

Informações detalhadas de diagnóstico estão disponíveis através do aplicativo ToolboxST. Os sinais de diagnóstico podem ser bloqueados individualmente e redefinidos por meio do sinal RSTDIAG quando retornam ao estado íntegro.

VI. Notas de instalação

1. Monte com segurança a placa terminal TSVCH1A.

2. Conecte um (simplex) ou três (TMR) módulos IS220PSVOH1B diretamente nos conectores da placa terminal.

3. Fixe mecanicamente os módulos usando os encaixes roscados próximos às portas Ethernet e o suporte de montagem específico da placa de terminais. Ajuste a posição do suporte para que nenhuma força em ângulo reto seja aplicada ao conector de pino DC-62.

4. Conecte os conjuntos do servo driver WSVO nos conectores J2 de 48 pinos e prenda com os quatro parafusos.

5. Conecte um ou dois cabos Ethernet dependendo da configuração do sistema. Quando uma única conexão IONet é usada, o módulo funciona em qualquer uma das portas. Se forem utilizadas conexões duplas, a prática padrão é conectar o ENET1 à rede associada ao controlador R.

6. Aplique energia aos pacotes de E/S e drivers usando os interruptores de energia no TSVC. Use SW3 para R, SW2 para S e SW1 para T e verifique as luzes indicadoras. Para aplicações simplex que utilizam o TSVC JDI/JD2 (relé K1), verifique se SW1 está LIGADO e o LED DS1 verde está aceso; caso contrário, o relé de cancelamento de desarme K1 não fornecerá a proteção pretendida.

7. Use o aplicativo ToolboxST para configurar os pacotes de E/S conforme necessário. Nota: Se a configuração baixada contiver pacotes de E/S com IDs de módulo diferentes da configuração atualmente em execução, firmware incorreto poderá ser instalado em alguns pacotes de E/S. Nesse caso, certifique-se de que o controlador esteja executando a nova configuração, reinicie todo o sistema e, em seguida, reinicie o Assistente de download do ToolboxST.