IS220PSVOH1B — это высокопроизводительный модуль ввода-вывода сервоуправления, принадлежащий к серии PSVO (Servo Control I/O Pack) в системе управления GE (General Electric) Mark VIe. Этот модуль специально разработан для обеспечения точного электрического интерфейса и функции управления сервоклапанами в газовых турбинах, компрессорах и другом промышленном вращающемся оборудовании. IS220PSVOH1B обменивается данными с клеммной платой сервопривода TSVC через одну или две сети ввода-вывода Ethernet и взаимодействует с соседним узлом сервопривода WSVO для обеспечения замкнутого контура управления двумя независимыми контурами положения сервоклапана.
IS220PSVOH1B имеет модульную конструкцию, включающую общую плату процессора распределенного ввода-вывода и специальную плату ввода-вывода с сервофункцией. Модуль поддерживает пять выбираемых выходных токов сервоклапана в диапазоне от 10 мА до 120 мА, что позволяет использовать сервоклапаны с различными характеристиками. Модуль также обеспечивает сигналы возбуждения LVDT (линейный регулируемый дифференциальный трансформатор) и может принимать до восьми сигналов обратной связи LVDT и два входа частоты импульсов от расходомеров топлива.
IS220PSVOH1B может применяться в симплексных системах и системах TMR (тройного модульного резервирования), отвечающих требованиям высокой надежности и высокой доступности приложений промышленного управления. Модуль подключается непосредственно к клеммной колодке TSVCH1A через разъем DC-62 и получает доступ к сети IONet через интерфейсы Ethernet RJ-45 для обмена данными с контроллером в реальном времени.
II. Аппаратная структура и интерфейсы
2.1 Физические размеры и монтаж
IS220PSVOH1B разработан с использованием компактной технологии поверхностного монтажа. Его физические размеры следующие:
Параметр |
Ценить |
Высота |
8,26 см (3,25 дюйма) |
Ширина |
4,19 см (1,65 дюйма) |
Глубина |
12,1 см (4,78 дюйма) |
Способ монтажа |
Прямое подключение к разъему клеммной колодки TSVCH1A, механическое крепление с помощью резьбовых вставок рядом с портами Ethernet и монтажным кронштейном. |
2.2 Основные разъемы
IS220PSVOH1B оснащен следующими разъемами:
62-контактный разъем постоянного тока : расположен на нижней стороне модуля и соединяется непосредственно с соответствующим разъемом на клеммной колодке TSVC, передающим все сигналы ввода-вывода, включая сигналы LVDT, команды сервотока и выходы возбуждения.
ENET1 (RJ‑45) : основной системный интерфейс Ethernet для подключения к сети IONet.
ENET2 (RJ‑45) : резервный/вторичный интерфейс Ethernet системы, поддерживающий конфигурации двойной сети для повышения надежности связи.
Инфракрасный порт : расположен на передней панели, но не используется в данном изделии.
2.3 Светодиоды состояния
Несколько светодиодных индикаторов на передней панели обеспечивают визуальную диагностику, включая состояние питания, состояние соединения Ethernet и состояние работоспособности модуля.
III. Функциональное описание
3.1 Функция сервоуправления
IS220PSVOH1B работает вместе со узлом сервопривода WSVO. WSVO содержит источник питания, который преобразует входное напряжение P28 в ±15 В для цепей регулятора тока сервопривода, два регулятора тока сервопривода, работающие от источников опорного тока, обеспечиваемых блоком ввода-вывода, выбор из пяти настраиваемых коэффициентов усиления, а также реле сервосамоубийства и схемы выходного драйвера возбуждения.
Внутри модуля сервоплата BSVO мультиплексирует 24 аналоговых канала в 16-битный аналого-цифровой преобразователь (частота дискретизации 100 кГц, диапазон ±10 В постоянного тока). Этот аналого-цифровой преобразователь обрабатывает сигналы регулятора сервотока, входы LVDT и мониторинг источника питания. Задания тока для аналоговых регуляторов тока на WSVO генерируются на BSVO с помощью 14-битного цифро-аналогового преобразователя. Для возбуждения LVDT используется цифро-аналоговый преобразователь, который выдает синусоидальный сигнал частотой 3,2 кГц, который фильтруется и передается на WSVO.
3.2 Интерфейс LVDT
Модуль поддерживает до восьми входов обратной связи LVDT для точного измерения положения клапанов или приводов. Каждый вход LVDT имеет фильтр нижних частот и высокий уровень подавления синфазного сигнала, что обеспечивает стабильные сигналы положения даже в суровых электромагнитных условиях. Пользователи могут выполнять автоматическую калибровку каждого LVDT с помощью программного обеспечения ToolboxST, записывая значения Vrms, соответствующие полностью закрытому и полностью открытому положениям клапана (MnLVDTx_Vrms и MxLVDTx_Vrms), тем самым преобразуя сигналы напряжения в процентные значения положения 0–100%.
3.3 Входы частоты импульсов
IS220PSVOH1B имеет два входных канала частоты импульсов, которые можно настроить для:
Магнитный (пассивный) : подходит для расходомеров топлива и аналогичных устройств. Схема формирования сигнала оптимизирована для датчиков делителя потока.
Активный датчик TTL : Подходит для датчиков с активным выходом 5–27 В.
Входы частоты импульсов также поддерживают несколько типов приложений:
Тип потока : используется для измерения расхода топлива с помощью делителя потока.
Тип скорости : используется для обычного измерения скорости одновальной турбины.
Тип Speed High : расширяет диапазон измерения скорости.
Скорость LM : Разработано специально для турбин серии LM.
Speed_HSNG : используется для компенсации неравномерного расстояния между зубьями на скоростном колесе. Этот режим отображает расстояние между зубьями для устранения периодических изменений скорости, обеспечивая сопоставление битов состояния блокировки (HSNGn_Stat).
Если блокировка не может быть достигнута из-за чрезмерного отклонения зубьев от зубьев, параметр Lock_Limit можно отрегулировать с шагом 1%, чтобы обеспечить большее отклонение за оборот. Причинами регулировки могут быть: намагниченное ведомое колесо, двухсекционное ведомое колесо, внешние электромагнитные помехи или неправильная проводка/экранирование. Однако увеличение Lock_Limit позволяет больше изменять скорость; по мере возможности следует устранять первопричину.
3.4 Калибровка сервоклапана
IS220PSVOH1B поддерживает испытания хода привода клапана. Работоспособность сервопривода можно проверить тремя способами:
Ручной режим : введите желаемое значение в цифровом виде и отслеживайте производительность с помощью регистратора тенденций.
Изменение положения (Verify Position) – применяет линейное изменение к приводу.
Шаговый ток (Verify Current) – подает шаговый вход на привод.
Если в системе используется новая клеммная колодка, требуется повторная калибровка сервоконтуров IS220PSVOH1B. Контроллер сохраняет штрих-код клеммной колодки и сравнивает его с текущей клеммной колодкой во время загрузки реконфигурации. Каждый раз при сохранении калибровки имя штрих-кода обновляется в соответствии с текущей платой.
Этапы калибровки (в ToolboxST):
В редакторе компонентов выберите вкладку «Оборудование».
В дереве выберите нужный модуль IS220PSVOH1B.
В сводном представлении выберите вкладку «Переменные», затем нажмите «Включить/автономно».
Прокрутите список до CalibEnab1 или CalibEnab2 и дважды щелкните, чтобы включить калибровку (калибровать можно только включенные регуляторы).
Перейдите на вкладку «Регуляторы», выберите нужный регулятор из раскрывающегося списка и установите флажок «Включить».
Нажмите кнопку «Калибровать», чтобы открыть диалоговое окно «Калибровка клапана».
Нажмите «Режим калибровки», чтобы войти в режим калибровки.
Нажмите «Минимальный конец» (переместить привод до минимального конца), «Зафиксировать минимальный конец» (считывание напряжения), «Максимальный конец» (ход до максимального конца), «Зафиксировать максимальный конец» (считывание напряжения).
Нажмите «Калибровать», чтобы использовать рассчитанные значения, затем «Сохранить», чтобы сохранить их в модуле ввода-вывода и текущей конфигурации ToolboxST.
Команды проверки (без требований к последовательности) включают в себя: «Положение» (шаг и монитор), «Ток» (шаг и монитор), «Вручную» (ручное перемещение, используется с кнопкой «Отправить»), «Отправить» (отправка заданного значения), «ВЫКЛ» (выход из режима проверки).
3.5 Типы алгоритмов регулятора
IS220PSVOH1B поддерживает несколько типов алгоритмов серворегуляторов, выбираемых с помощью параметра Reg_Type:
Значение Reg_Type |
Описание |
Неиспользованный |
Не используется |
no_fbk |
Нет регулятора обратной связи |
1_LVпозиция |
Одиночный регулятор положения LVDT |
1_Частота пульса |
Регулятор одинарной частоты импульсов (расхода топлива) |
2_LVpilotCyl |
Двойной регулятор пилотного цилиндра LVDT (основной + пилотный) |
2_LVposMAX |
Регулятор положения с использованием максимум двух LVDT |
2_LVposMIN |
Регулятор положения с использованием минимум двух LVDT |
2_PIsRateMAX |
Регулятор расхода топлива, использующий максимум две частоты импульсов. |
3_LV_LMX |
Медиана трех LVDT (для турбины LMX100) |
3_LVposMID |
Медиана трех LVDT (для газовых турбин большой мощности) |
4_LV_LM |
Выбор логометрической двойной пары LVDT (для LM1600/2500/6000) |
4_LV_LMX |
Регулятор с четырьмя LVDT (расширенный LMX) |
4_LVP/цилиндрМАКС |
Четыре главных/пилотных регулятора максимального значения LVDT |
Каждый тип регулятора имеет специальные параметры конфигурации, такие как усиление (RegGain), нулевое смещение (RegNullBias), пределы положения (MaxPOSvalue/MinPOSvalue) и значения соответствия напряжения LVDT (MnLVDTx_Vrms/MxLVDTx_Vrms).
3.6 Функция дизеринга
Чтобы предотвратить заедание сервоклапана из-за длительной статической работы, в IS220PSVOH1B предусмотрена функция дизеринга с регулируемой амплитудой. Параметры частоты дизеринга: 12,5 Гц, 25 Гц, 33,33 Гц, 50 Гц, 100 Гц или не используется. Амплитуда дизеринга (DitherAmpl) указывается в % тока, диапазон 0–10 %. Примечание. Если включено обнаружение короткого замыкания катушки, не рекомендуется использовать амплитуды дизеринга более 2 %, поскольку они могут помешать расчету сопротивления катушки. Если амплитуда дизеринга имеет решающее значение, отключите расчет сопротивления катушки.
3.7 Защита от самоубийств
IS220PSVOH1B обеспечивает несколько механизмов защиты от самоубийства для сервовыходов, чтобы обеспечить безопасный перевод сервоклапана в безопасное положение (обычно закрытое) при обнаружении неисправности. Настраиваемые условия самоубийства включают в себя:
Текущее самоубийство (EnablCurSuic) : срабатывает, когда ошибка между заданным током и фактическим током обратной связи превышает установленный порог Curr_Suicide (0–100%).
Суицид обратной связи по положению (EnablFbkSuic) : срабатывает, когда обратная связь по положению превышает диапазон (100% + Fdbk_Suicide).
Самоубийство открытой катушки (OpenCoilSuic) : срабатывает при обнаружении открытой сервокатушки; используйте OpenCoildiag для получения конкретной диагностической информации.
Самоубийство при короткой катушке (ShrtCoilSuic) : срабатывает при обнаружении короткого замыкания катушки сервопривода; используйте ShrtCoildiag для получения подробной диагностики.
Обнаружение обрыва и короткого замыкания основано на расчете сопротивления катушки: после калибровки RcoilOpen = 2 × (напряжение соответствия сервопривода / ток сервопривода), RcoilShort = 0,5 × (напряжение соответствия сервопривода / ток сервопривода). Пользователи могут установить RopenTimeLim и RShrtTimeLim (секунды) в качестве задержек подтверждения неисправности.
VI. Сводка параметров конфигурации
IS220PSVOH1B настраивается с помощью программного обеспечения ToolboxST. Основные элементы конфигурации включают в себя:
4.1 Вкладка «Сервопривод»
Параметр |
Описание |
Опции/По умолчанию |
Серво_MA_Out |
Номинальный ток сервопривода (мА) |
10, 20, 40, 80, 120 (по умолчанию 10) |
ВключитьCurSuic |
Включить текущее самоубийство |
Включить/отключить (по умолчанию отключено) |
ВключитьFbkSuic |
Включить самоубийство с обратной связью по положению |
Включить/отключить (по умолчанию отключено) |
EnblAutoGain |
Включить автоматическое усиление (для 4_LV_LM, 3_LVLMX, 4_LVLMX) |
Включить/отключить (по умолчанию отключено) |
Coil_RS_Only |
Конфигурация сервопривода с двумя катушками (без нагрузки на клемме S) |
Включить/отключить (по умолчанию отключено) |
Curr_Suicide |
Текущий порог самоубийства по ошибке (%) |
0–100 (по умолчанию 5) |
Fdbk_Suicide |
Уровень самоубийства обратной связи по позиции (%) |
0–10 (по умолчанию 5) |
OpenCoilSuic |
Включить самоубийство с открытой катушкой |
Включить/отключить (по умолчанию отключено) |
ShrtCoilSuic |
Включить самоубийство с короткой катушкой |
Включить/отключить (по умолчанию отключено) |
ВниманиеTBmAJmpPos |
Положение перемычки TSVC мА совпадает |
10/20/40/80/120 мА_А/120 мА_В (по умолчанию 10) |
РопенТаймЛим |
Задержка обнаружения обрыва цепи (секунды) |
0–100 (по умолчанию 1) |
РШртТимеЛим |
Задержка обнаружения короткого замыкания (секунды) |
0–100 (по умолчанию 1) |
TMR_DiffLimit |
Диагностический предел разницы голосов TMR (%) |
0–110 (по умолчанию 25) |
4.2 Вкладка «Частота пульса»
Параметр |
Описание |
Опции/По умолчанию |
СисЛим2Латч |
Включение фиксации системного лимита 2 |
Latch/NotLatch (фиксация по умолчанию) |
Сислим2тип |
Ограничить тип сравнения |
≤ или ≥ (по умолчанию ≥) |
СисЛимит2 |
Верхний предел расхода |
0–20 000 (по умолчанию 0) |
TMR_DiffLimit |
Предел разницы голосов TMR (%) |
0–20 000 (по умолчанию 5) |
4.3 Вкладка «Регуляторы»
Параметр |
Описание |
Диапазон/по умолчанию |
Рег_тип |
Тип алгоритма регулятора |
См. список выше (по умолчанию не используется). |
Дитер_частота |
Частота дизеринга (Гц) |
12,5, 25, 33,33, 50, 100, Не используется (по умолчанию Не используется) |
DitherAmpl |
Амплитуда дизеринга (% тока) |
0–10 (по умолчанию 2) |
LVDT_Маржа |
Диагностический предел превышения диапазона LVDT (%) |
1–100 (по умолчанию 2) |
Реггейн |
Коэффициент усиления контура положения (% тока / англ. единицы) |
От -200 до 200 (по умолчанию 1) |
RegNullBias |
Компенсация нулевого смещения (% тока) |
От -100 до 100 (по умолчанию 0) |
МаксПОСзначение |
Позиция полностью открыта (обычно %) |
От -15 до 150 (по умолчанию 100) |
МинПОСзначение |
Позиция полностью закрыта (обычно %) |
От -15 до 150 (по умолчанию 0) |
MnLVDT1_Vrms |
Напряжение LVDT в полностью закрытом состоянии (Vrms, симплекс/TMR) |
0–7,1 (по умолчанию 1 / 1,1,1) |
MxLVDT1_Vrms |
Напряжение LVDT при полном открытии (Вrms, симплекс/TMR) |
0–7,1 (по умолчанию 5/5,5,5) |
V. Диагностика и сигналы тревоги
IS220PSVOH1B выполняет следующие тесты самодиагностики:
Самотестирование при включении питания: проверяет ОЗУ, флэш-память, порты Ethernet и большую часть оборудования платы процессора.
Постоянный мониторинг внутренних источников питания.
Проверка электронного идентификатора: проверяет соответствие набора аппаратных средств клеммной колодки, платы сбора данных и платы процессора, а также правильность кода приложения во флэш-памяти для аппаратного обеспечения.
Каждый аналоговый вход имеет аппаратную проверку пределов на основе предварительно заданных (ненастраиваемых) верхних и нижних уровней вблизи рабочего диапазона. При превышении устанавливается логический сигнал и вход больше не сканируется.
Каждый вход также имеет проверку системных пределов на основе настраиваемых высоких/низких уровней, которые могут генерировать сигналы тревоги, включать/отключать функции и быть фиксируемыми/нефиксируемыми. RSTSYS сбрасывает условия выхода за пределы.
Аппаратное обеспечение аналогового ввода включает прецизионные опорные напряжения при каждом сканировании; измеренные значения сравниваются с ожидаемыми значениями для подтверждения работоспособности аналого-цифрового преобразователя.
Ток аналогового выхода измеряется на клеммной колодке с помощью небольшого нагрузочного резистора; пакет ввода-вывода обрабатывает этот сигнал и сравнивает его с заданным током, чтобы подтвердить работоспособность цифро-аналогового преобразователя.
Реле самоубийства с аналоговым выходом постоянно контролируется на предмет соответствия между заданным состоянием и индикацией обратной связи.
Подробная диагностическая информация доступна через приложение ToolboxST. Диагностические сигналы можно индивидуально фиксировать и сбрасывать с помощью сигнала RSTDIAG, когда они возвращаются в нормальное состояние.
VI. Примечания по установке
Надежно закрепите клеммную колодку TSVCH1A.
Подключите один (симплекс) или три (TMR) модуля IS220PSVOH1B непосредственно к разъемам клеммной колодки.
Механически закрепите модули с помощью резьбовых вставок рядом с портами Ethernet и монтажного кронштейна, предназначенного для клеммной колодки. Отрегулируйте положение кронштейна так, чтобы к 62-контактному разъему DC-62 не прилагалась сила под прямым углом.
Подключите узлы сервопривода WSVO к 48-контактным разъемам J2 и закрепите четырьмя винтами.
Подключите один или два кабеля Ethernet в зависимости от конфигурации системы. Когда используется одно соединение IONet, модуль работает через любой порт. Если используются двойные соединения, стандартной практикой является подключение ENET1 к сети, связанной с контроллером R.
Подайте питание на блоки ввода-вывода и драйверы с помощью переключателей питания на TSVC. Используйте SW3 для R, SW2 для S и SW1 для T и проверьте световые индикаторы. Для симплексных приложений, использующих TSVC JDI/JD2 (реле K1), убедитесь, что SW1 включен и горит зеленый светодиод DS1; в противном случае реле блокировки отключения К1 не обеспечит предусмотренную защиту.
Используйте приложение ToolboxST для настройки пакетов ввода-вывода по мере необходимости. Примечание. Если загруженная конфигурация содержит пакеты ввода-вывода с идентификаторами модулей, отличными от текущей конфигурации, в некоторые пакеты ввода-вывода может быть установлено неправильное встроенное ПО. В этом случае убедитесь, что контроллер использует новую конфигурацию, перезапустите всю систему, а затем перезапустите мастер загрузки ToolboxST.
