Плата управления процессором цифровых сигналов GE IS200DSPXH1BCA является основным контроллером моста и регулятора двигателя, а также функций управления приводами Innovation Series™, а также управляет функциями управления полем генератора для управления возбуждением EX2100™. Плата управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA обеспечивает логические, обрабатывающие и интерфейсные функции, объединяя высокопроизводительный процессор цифровых сигналов, стандартные компоненты памяти и интегральную схему для конкретного приложения, выполняющую пользовательские логические функции. Плата разработана для требовательных приложений промышленного управления, где необходимы детерминированный отклик в реальном времени, комплексная обработка ввода-вывода и надежная связь.
Плата управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA идентифицируется по нумерации деталей GE, используемой во всей линейке продуктов промышленных систем управления. Префикс «IS200» идентифицирует плату как продукт GE Industrial Control Systems, а префикс «200» указывает, что плата представляет собой сборку базового уровня. Аббревиатура «DSPX» указывает функциональное назначение платы как плата управления процессором цифровых сигналов. Обозначение «H1» идентифицирует группу аппаратного обеспечения и защитное покрытие, а суффикс «BCA» идентифицирует комбинацию художественного оформления и функциональной версии. Все цифры важны при заказе или замене любой платы, поскольку платы разных уровней ревизии могут не содержать идентичное оборудование, и GE обеспечивает обратную совместимость заменяемых плат, отмечая при этом, что разные уровни ревизии могут не содержать идентичные компоненты. Существует несколько вариантов платы DSPX, и при заказе или замене платы необходимо указывать конкретный номер детали, чтобы обеспечить правильную конфигурацию и совместимость.
Плата управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA включает в себя высокопроизводительный процессор цифровых сигналов, работающий на частоте 60 МГц, поддерживаемый флэш-памятью для загрузочных образов и выполнения кода, оперативной памятью для хранения данных и выполнения кода, NVRAM для энергонезависимого хранения данных и дополнительной памятью для идентификации версии платы. Плата также включает в себя ASIC, который реализует большинство специализированных и вспомогательных функций, включая последовательные интерфейсы, синхронизацию импульсов нагрузки, сторожевой таймер, счетчики VCO, интерфейсы тахометра, дискретные входы, выходы ШИМ и логику выбора микросхемы объединительной платы. Плата подключается к объединительной панели через 4-рядный 128-контактный разъем DIN (P1), а в приложении EX2100 она подключается к другой плате, EISB, при этом обе платы можно отсоединить при необходимости.
В этом вводном документе представлена подробная техническая информация, функциональные описания, назначения разъемов, руководство по настройке и подробные характеристики платы управления процессором цифровых сигналов GE IS200DSPXH1BCA, которые служат важным справочным материалом для инженеров по приводам, специалистов по техническому обслуживанию и системных интеграторов, работающих с промышленным оборудованием управления GE.
Функциональная архитектура и обработка сигналов
Плата управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA построена на основе надежной архитектуры, основанной на процессоре цифровых сигналов с плавающей запятой и специализированной микросхеме ASIC, которые вместе обеспечивают детерминированное управление в реальном времени, комплексную обработку ввода-вывода и гибкую связь. Плата выполняет несколько различных функций, которые обеспечивают надежное и точное управление силовым мостом привода или возбудителя, а также точное получение сигналов обратной связи.
Процессор цифровых сигналов на плате управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA работает на частоте 60 МГц и обеспечивает четыре внешних прерывания во время нормальной работы. Прерывание переполнения стека (INT0) генерируется при переполнении стека переднего плана или стека фона; если оба стека переполняются одновременно, генерируется аппаратный сброс, а регистр конфигурации позволяет отключить сброс переполнения стека. Прерывание импульса нагрузки внутреннего контура (INT1) синхронизирует управляющее программное обеспечение с циклом переключения силового моста. Два настраиваемых входа (INT2 и INT3) обеспечивают дополнительную гибкость для событий, специфичных для приложения, и требований синхронизации.
Подсистема памяти платы управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA включает флэш-память для загрузочных образов DSP, выполнения кода, хранения настраиваемых элементов и записей истории системы; ОЗУ для хранения данных и выполнения кода; NVRAM для энергонезависимого хранения данных; и дополнительная память для идентификации версии платы. Загрузчик, хранящийся во флэш-памяти, контролирует последовательность включения питания и не должен перезагружаться в полевых условиях. Код приложения определяет конкретные функции управления приводом или возбудителем и загружается через порт Tool на возбудителе. Параметры конфигурации загружаются с помощью панели инструментов, при этом параметры возбудителя загружаются по магистрали данных устройства, а параметры привода загружаются через последовательный порт, ISBus или Ethernet в ACL, где это применимо.
Специальная ASIC на плате управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA обеспечивает четыре последовательных интерфейса к P1: два интерфейса ISBus™ с пятью Мбит/с, используемые в качестве ведущего или ведомого, один асинхронный интерфейс TTL для инструмента настройки на базе ПК, включая сигналы данных RX, TX и TXEN/RTS, и один асинхронный интерфейс TTL для платы программатора, включая сигналы данных RX, TX и RTS. Также предусмотрен регистр идентификации версии ASIC, считываемый DSP, что позволяет встроенному программному обеспечению проверять версию ASIC и соответствующим образом настраивать себя.
Синхронизация импульсных сигналов нагрузки выполняет критически важные функции в плате управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA. Импульсный сигнал нагрузки внутреннего контура фиксирует значения входов/выходов, такие как напряжения моста, двигателя или генератора, а также текущие ГУН, счетчики тахометра и дискретные входы. Он также может синхронизировать каналы ISBus, программное обеспечение и стробирующие выходы с мостами. При величине, кратной или кратной импульсу нагрузки внутреннего контура, импульсный сигнал нагрузки контура приложения используется для захвата значений других прикладных ГУН и, опционально, тахометров. Чтобы облегчить встроенную синхронизацию сигналов импульсов нагрузки, 6-битный регистр увеличивается при каждом импульсе нагрузки внутреннего контура и сбрасывается при каждом импульсе нагрузки контура приложения.
Сторожевой таймер включен и периодически переключается DSP с настраиваемым интервалом переключения; тайм-аут сторожевого таймера приводит к аппаратному сбросу, гарантируя, что остановившийся процессор не сможет оставить диск в небезопасном состоянии. Также предусмотрен 24-битный автономный таймер, который используется в качестве справки для определенных функций. Обнаружение переполнения стека обеспечивается как для основного стека из внутренней памяти, так и для фонового стека из внешней SRAM, при этом прерывание INT0 генерируется в случае переполнения любого стека.
Плата управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA оснащена пятью дифференциальными парными входами приложений HIFI, которые поддерживают несколько вариантов конфигурации. Эти входы могут использоваться как два квадратурных инкрементных интерфейса тахометра, один из которых с возможностью маркера. Сигналы управляют двумя 16-битными реверсивными счетчиками, которые сохраняют свое текущее состояние, когда входные сигналы имеют одинаковый уровень, и меняют состояние, когда входные сигналы дифференциально противоположны. Таймер на пять МГц сбрасывается каждый раз, когда счетчик увеличивается или уменьшается, а регистр состояния записывает направление последнего счета. С каждым из этих счетчиков, таймеров и регистров связан регистр захвата, который можно настроить для захвата значений при возникновении импульса нагрузки внутреннего цикла или импульса нагрузки цикла приложения. Маркерный импульс используется для фиксации или сброса прямого/обратного счетчика.
Пять дифференциальных входов HIFI можно альтернативно использовать в качестве счетчиков ГУН прикладного уровня или одноканальных тахометрических интерфейсов. Пять 16-битных счетчиков увеличиваются на дифференциально декодированных и фильтрованных входах, и эти значения счетчиков фиксируются в регистрах, которые DSP может считывать с помощью импульса загрузки цикла приложения. Пять дифференциальных входов HIFI также можно использовать в качестве десяти дискретных входов, при этом каждый вход фильтруется в течение трех тактовых циклов системы и может быть напрямую считан DSP в буфере.
Шесть входных сигналов с объединительной платы подвергаются цифровой фильтрации и подаются на счетчики VCO на плате управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA. Это 16-битные счетчики с регистрами захвата, фиксируемыми импульсом загрузки внутреннего цикла и доступными для чтения DSP. Входные сигналы поступают от плат ввода-вывода для конкретной технологии, таких как BIC (мостовой интерфейс) или интерфейсных карт возбудителя, что позволяет DSPX получать обратную связь мостового ГУН от цепей измерения тока и напряжения. Шесть входов мостового ГУН 0–2 МГц предназначены для обратной связи по току и напряжению.
Выходные возможности
Плата управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA обеспечивает два выхода ШИМ, работающих на фиксированной частоте 24 кГц с разрешением 10 бит каждый, занимая один 20-битный регистр. Эти выходы можно использовать для управления измерительными приборами или другими выходами, обеспечивая гибкую аналоговую индикацию без дополнительного оборудования. Различные платы ввода-вывода расширения (SYNC OUT) предназначены для синхронизации функций на уровне платы BIC, а выход SYNC_LAN предусмотрен для синхронизации по локальной сети. Выход отключения BIC_ сообщает BIC отключить питание во время включения питания, при этом высокий уровень отключает мост. Три импульсных выхода нагрузки, три сигнала интерфейса клавиатуры и три сигнала интерфейса инструмента расширяют возможности подключения платы.
Определения интерфейса объединительной платы и ввода-вывода
Плата управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA включает в себя три разъема ввода-вывода: разъем объединительной платы P1, порт эмулятора DSP P5 и порт инженерного монитора P6. Вход питания 5 В (P5, −2%/+5%) также подается через P1. Разъем P1 обеспечивает отображаемое в памяти адресное пространство шины процесса с четырьмя сигналами выбора микросхемы для поддержки интерфейсов для моста и пользовательского ввода-вывода, а также содержит отдельные элементы управления для стандартного последовательного интерфейса UART с платой программатора и инструментом настройки, а также два дополнительных собственных последовательных интерфейса ISBus для уровня управления приложениями или функций локального расширения.
Разъем объединительной платы P1 на плате управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA разделен на четыре ряда (A, B, C и D) по 32 контакта в каждом. Набор сигналов включает в себя 32-битную шину данных, 14-битную адресную шину DSP, два выходных сигнала управления шиной (ORD и OWR), четыре выхода выбора микросхемы объединительной платы (BIC_, LAN, IO, SPR), один вход подтверждения готовности/занятости для логики состояния ожидания DSPX, четыре выхода тактовых сигналов (2–30 МГц CPU_CLK и 2–20 МГц CLK 20), четыре входа прерывания, один вход идентификации платы (последовательный). ID LAN), один вход аппаратного сброса, шесть входов мостового VCO 0–2 МГц, четыре сигнала последовательного канала ISBus (TX и RX для двух каналов), три импульсных выхода нагрузки, три сигнала интерфейса клавиатуры, три сигнала интерфейса инструмента, один выход отключения BIC_, десять входов приложений HIFI, два выхода PWM для измерения, один выход SYNC_LAN, восемь контактов питания P5, шестнадцать возвратов источника питания DCOM, четыре зарезервированных контакта (ACOM, P15, N15) и пять неиспользуемых контактов булавки.
Порт эмулятора P5, расположенный на передней панели платы, обеспечивает интерфейс с портом эмулятора TI и интерфейс сканирования, аналогичный JTAG, для обеспечения эмуляции, а также программирования FLASH. Разъем P5 обеспечивает возврат DCOM, интерфейсы точки эмулятора EMU1 и EMU3, питание P5 и тактовый выход DSP 30 МГц на контакте 12. Порт инженерного монитора P6, также расположенный на передней панели платы, подключается к синхронному последовательному порту DSP на уровнях TTL и позволяет подключаться к терминалу только для инженерного использования GE. Разъем P6 обеспечивает питание P5, выход передачи данных (DX0), импульс синхронизации кадров для передачи (FSX0), тактовую частоту передачи (CLKX0), загрузку из последовательного порта (SERBOOT), вывод внешнего флага (C31_XF0), тактовый сигнал приема (CLKR0), импульс синхронизации кадров для приема (FSR0) и прием данных (DR0). Порты контрольных точек P6 и P7, расположенные на поверхности платы, предназначены только для тестирования и разработки.
Индикаторные лампы и диагностика
Плата управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA имеет на передней панели два светодиода, которые предоставляют важную информацию о рабочем состоянии. Красный светодиод FAULT (DS1) управляется DSP; Если он горит или мигает, это указывает на то, что произошла неисправность или что плата находится в состоянии сброса. Светодиод не горит при отсутствии неисправностей. Зеленый светодиод STATUS (DS2) — это монитор состояния, управляемый DSP; он мигает, когда система работает, горит постоянно, когда система остановлена, но работает, и гаснет, когда возникла неисправность или во время сброса. Вместе эти два индикатора позволяют операторам и обслуживающему персоналу сразу оценить состояние системы без необходимости использования внешнего испытательного оборудования.
Встроенная прошивка и настройка
Встроенная прошивка платы управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA хранится во флэш-памяти и разделена на три основных типа. Загрузчик контролирует последовательность включения питания, и его не следует перезагружать в полевых условиях. Код приложения определяет конкретные функции управления приводом или возбудителем и загружается через порт Tool на возбудителе. Параметры конфигурации загружаются с помощью панели инструментов, при этом параметры возбудителя загружаются по магистрали данных устройства, а параметры привода загружаются через последовательный порт, ISBus или Ethernet в ACL, где это применимо. После замены DSPX его необходимо переконфигурировать, а в пакете инструментов GE Control Systems Toolbox предусмотрены необходимые процедуры.
Плата управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA не имеет предохранителей, настраиваемых аппаратных устройств или пользовательских контрольных точек. Плата монтируется в стойку и подключается к объединительной панели через 4-рядный 128-контактный разъем DIN (P1). В приложении EX2100 DSPX подсоединяется к плате EISB, и при необходимости эти две платы можно отсоединить для замены. Поскольку платы имеют ключи для определенных слотов стойки, вставка DSPX в неправильный слот может повредить электронику, и плата должна быть установлена ровно, а невыпадающие винты должны быть затянуты равномерно, чтобы обеспечить правильное соединение объединительной платы.
Процедуры установки и замены
Правильная установка и замена платы управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA требуют пристального внимания к процедурам безопасности. Печатные платы могут содержать компоненты, чувствительные к статическому электричеству, поэтому со всеми платами необходимо обращаться с использованием методов, чувствительных к статическому электричеству, хранить в антистатических пакетах или коробках и обращаться с заземляющим браслетом на нормально заземленной рабочей станции.
Для приводов серии Innovation питание необходимо отключить и проверить, прежде чем прикасаться к плате или любым подключенным цепям, а соединения платы ни в коем случае нельзя снимать, вставлять или регулировать при подаче питания. Для снятия платы со стойки необходимо обесточить привод, открыть дверцу шкафа и проверить цепи на отсутствие питания. Винты вверху и внизу платы рядом с выступами выталкивателя ослабляются (винты невыпадающие и их не следует снимать), плата смещается с места, поднимая каждый выступ выталкивателя, и осторожно вытягивается из стойки шины обеими руками.
Для замены автономного устройства управления возбуждением необходимо обесточить возбудитель в соответствии с процедурами, описанными в GEH-6631 или GEH-6674, а также всеми местными правилами блокировки/маркировки. Прежде чем продолжить, индикаторы питания на источниках питания EPDM и EPSM должны погаснуть, а светодиоды DSPX должны погаснуть. Шесть оптоволоконных кабелей отсоединяются от передней панели EISB, DSPX и прикрепленный к нему EISB снимаются вместе, ослабляя невыпадающие винты, поднимая выступы выталкивателей и вытягивая обе платы из стойки, а затем EISB снимается с нижней части DSPX и прикрепляется к сменному DSPX. Запасные платы вставляются в правильный слот, фиксируются нажатием на верхнюю и нижнюю части лицевых панелей и закрепляются путем поочередного затягивания винтов, чтобы обеспечить правильную посадку модуля. Все кабели связи повторно подключаются, а после замены DSPX необходимо переконфигурировать с помощью набора инструментов GE Control Systems Toolbox.
При онлайн-замене в резервированной системе управления можно заменить неисправный DSPX во время работы возбудителя, хотя оставление неисправного DSPX на месте и работающий на оставшемся контроллере несет в себе риск того, что отказ второй платы в другом контроллере приведет к отключению возбудителя. Неисправность DSPX подтверждается индикаторами на передней панели платы, а секция стойки управления, содержащая заменяемый DSPX, обесточивается в соответствии с процедурой для конкретного типа EX2100. Подтверждается, что управление передано другому ведущему устройству, и все индикаторы питания на платах соответствующей секции стойки выключаются перед прикосновением к DSPX или любым подключенным цепям. Оптоволоконные кабели отсоединяются, DSPX и подключенный EISB удаляются, EISB переносится на сменный DSPX, а сменные платы устанавливаются и фиксируются, как в автономной процедуре. Затем питание подается на соответствующую секцию стойки управления, проверяются светодиодные индикаторы питания на EPDM и EPSM, проверяются зеленые светодиоды питания на соседних платах контроллера и все кабели связи повторно подключаются. Замененный DSPX можно протестировать, передав управление от активного ведущего устройства к неактивному ведущему и наблюдая за правильностью работы, а плату необходимо переконфигурировать с помощью GE Control Systems Toolbox.
Пригодность приложений и системная интеграция
Плата управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA является неотъемлемым компонентом приводов GE Innovation Series™ и систем управления возбуждением EX2100™, обеспечивая основные функции управления, сбора сигналов и связи, которые необходимы для работы привода или возбудителя. В приводах серии Innovation плата служит основным контроллером моста и регулятора двигателя, а также функций управления, выполняя алгоритмы управления, которые регулируют скорость двигателя, крутящий момент и ток, одновременно синхронизируя выходы управления с силовым мостом. В блоке управления возбуждением EX2100 плата управляет функциями управления полем генератора, регулируя ток возбуждения и напряжение для поддержания напряжения на клеммах генератора и выходной реактивной мощности.
Широкие возможности ввода-вывода платы поддерживают широкий спектр сигналов обратной связи и управления. Шесть входов мостового ГУН получают обратную связь по току и напряжению от силового моста, пять дифференциальных входов HIFI поддерживают функции тахометра, ГУН и дискретного входа, а два выхода ШИМ обеспечивают управление измерительными приборами или другие аналоговые выходы. Четыре последовательных интерфейса, включая два канала ISBus, поддерживают связь с уровнем управления приложениями, инструментами конфигурации и платами программатора, в то время как микросхема объединительной платы выбирает и шины адреса/данных поддерживают интерфейсы с отображением в памяти для моста и пользовательского ввода-вывода.
Плата управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA предназначена для простой интеграции в систему привода или возбудителя. Стандартный разъем объединительной платы, порты эмулятора и монитора на передней панели, а также комплексные диагностические индикаторы упрощают установку и обслуживание. Конформное покрытие платы обеспечивает защиту от влаги, пыли и химических загрязнений, повышая надежность в сложных промышленных условиях. Сторожевой таймер, обнаружение переполнения стека и идентификация версии ASIC обеспечивают многоуровневую защиту от сбоев программного и аппаратного обеспечения, способствуя высокой доступности системы.
Техническое обслуживание и жизненный цикл
Плата управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA рассчитана на длительный срок службы с минимальным обслуживанием. Плата не содержит предохранителей, регулируемых аппаратных устройств или пользовательских контрольных точек, а ее твердотельная конструкция обеспечивает высокую надежность при непрерывной промышленной эксплуатации. Плановое техническое обслуживание состоит из периодического визуального осмотра платы, разъемов и монтажного оборудования, проверки индикации светодиодов на передней панели и подтверждения того, что невыпадающие винты правильно затянуты и плата правильно установлена в слоте стойки.
Если плата выходит из строя, ее замена требует пристального внимания к процедурам безопасности, описанным в разделе «Установка и замена». После отключения всего питания и проверки отсутствия питания на плате оптоволоконные кабели отсоединяются от передней панели EISB, DSPX и подключенный EISB удаляются вместе, EISB переносится на сменный DSPX, а сменные платы устанавливаются и фиксируются. Затем подается питание, проверяются светодиодные индикаторы, все кабели связи повторно подключаются, и плата переконфигурируется с помощью GE Control Systems Toolbox.
GE Industrial Control Systems гарантирует совместимость сменных плат, даже если платы разных версий могут содержать разное оборудование. При заказе замены платы управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA укажите полный номер детали и описание, серийный номер привода или возбудителя, а также номер списка материалов (ML). Завод может заменить более поздние версии в зависимости от наличия и усовершенствований конструкции, но обратная совместимость замененных плат гарантирована.
Заключение
Плата управления процессором цифровых сигналов GE IS200DSPXH1BCA — это надежный, прочный и высокоинтегрированный первичный контроллер для приводов GE Innovation Series™ и систем управления возбуждением EX2100™. Его высокопроизводительный цифровой сигнальный процессор с плавающей запятой с частотой 60 МГц, комплексная подсистема памяти и специальная ASIC обеспечивают вычислительную мощность, гибкость ввода-вывода и коммуникационные возможности, необходимые для точного управления силовым мостом и полем генератора в реальном времени. Синхронизация импульсов нагрузки, сторожевой таймер, обнаружение переполнения стека и идентификация версии ASIC обеспечивают многоуровневую защиту и детерминированную работу, а конформное покрытие обеспечивает надежность в требовательных промышленных средах.
Благодаря стандартному разъему объединительной платы, портам эмулятора и монитора на передней панели, четко обозначенным диагностическим светодиодам и подробной документации плата управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA является важным компонентом бесчисленных промышленных приводов и возбудителей по всему миру. Благодаря качественному производству GE, глобальной сети поддержки и приверженности обратной совместимости, плата управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA продолжает обеспечивать производительность, надежность и простоту использования, которые промышленные пользователи ожидают от GE. Независимо от того, используется ли плата управления процессором цифровых сигналов IS200DSPXH1BCA в новой установке или в качестве замены существующей платы, она обеспечивает функции управления, обработки и интерфейса, необходимые для надежной и эффективной работы промышленных приводов и возбудителей.
