DS200SDCCG4A là Thẻ điều khiển truyền động được thiết kế bởi General Electric (GE) Motors & Industrial Systems cho các hệ thống điều khiển dòng DIRECT-O-MATIC 2000. Thuộc dòng SDCC (Thẻ điều khiển ổ đĩa), bo mạch này là một phần của nhóm G4 và đại diện cho phiên bản A. Nó được phát triển đặc biệt cho các ứng dụng điều khiển tuabin TC2000 và đóng vai trò là thành phần cốt lõi cho các hệ thống điều khiển dòng GE 2000 trong miền điều khiển tuabin.
Chức năng chính của thẻ điều khiển ổ đĩa DS200SDCCG4A là cung cấp khả năng điều khiển chính cho ổ đĩa và động cơ, xử lý tín hiệu và giao diện I/O của khách hàng. Phiên bản G4 về cơ bản giống với phiên bản G1A, với điểm khác biệt chính là vùng lưu trữ thông số EE lớn hơn và phần sụn được tối ưu hóa đặc biệt cho các ứng dụng tuabin. Bo mạch sử dụng kiến trúc ba bộ xử lý, bao gồm Bộ xử lý điều khiển truyền động (DCP), Bộ xử lý điều khiển động cơ (MCP) và Bộ xử lý đồng động cơ (CMP), lần lượt xử lý các giao diện người dùng và các chức năng cấp hệ thống, quy định dòng điện vòng lặp bên trong và các chức năng dành riêng cho động cơ cũng như các tác vụ xử lý chuyên sâu về toán học. Phần mềm tích hợp được lưu trữ trong năm chip bộ nhớ: bốn EPROM (chứa dữ liệu cấu hình do nhà máy lập trình) và một EEPROM (chứa các tham số có thể điều chỉnh theo trường).
Bo mạch DS200SDCCG4A thể hiện công nghệ tiên tiến của GE trong điều khiển tuabin và có các đặc điểm sau:
Kiến trúc ba bộ xử lý: Tích hợp ba bộ vi xử lý 16-bit xử lý các chức năng điều khiển, ứng dụng và I/O tương ứng.
Lưu trữ thông số EE mở rộng: Có dung lượng lưu trữ thông số lớn hơn so với phiên bản G1A, đáp ứng các thông số cấu hình mở rộng cần thiết cho các ứng dụng điều khiển tuabin.
Firmware dành riêng cho tuabin: Được tối ưu hóa cho các nhu cầu cụ thể của hệ thống điều khiển tuabin TC2000.
Đèn LED chẩn đoán trên bo mạch: 10 đèn LED hiển thị mã lỗi ở chế độ BCD hoặc nhị phân, tạo điều kiện khắc phục sự cố tại chỗ.
Nhiều tùy chọn đặt lại: Hỗ trợ đặt lại nút nhấn trên bo mạch, đặt lại tín hiệu bên ngoài, đặt lại phần mềm và bảo vệ cơ quan giám sát.
Giao diện I/O phong phú: Cung cấp nhiều giao diện tương tự, kỹ thuật số, tần số và truyền thông.
Sản phẩm này được thiết kế đặc biệt cho hệ thống điều khiển tuabin TC2000, phù hợp với các thiết bị quay quan trọng như tua bin khí và tua bin hơi nước. Nó được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy điện, cơ sở hóa dầu, truyền tải khí tự nhiên và các ngành công nghiệp khác.
II. Chức năng chính
1. Kiến trúc điều khiển ba bộ xử lý
Thẻ DS200SDCCG4A chứa ba bộ vi xử lý 16 bit hoạt động phối hợp thông qua RAM cổng kép (DPR), cấu hình RAM có thể được truy cập độc lập và đồng thời bởi hai bộ vi xử lý:
| Vị trí bộ xử lý Chức |
năng |
Mô tả |
| Bộ xử lý điều khiển ổ đĩa (DCP) |
U1 |
Bộ vi điều khiển 80C186 với nhiều chức năng ngoại vi tích hợp, bao gồm giải mã địa chỉ (để chọn chip), bộ tạo trạng thái chờ, bộ điều khiển ngắt, bộ đếm thời gian/bộ đếm và bộ điều khiển truy cập bộ nhớ trực tiếp (DMA). Phần mềm DCP bao gồm các giao diện người dùng, các vòng điều chỉnh bên ngoài (chẳng hạn như tốc độ và vị trí) và các chức năng cấp hệ thống. Trong các ứng dụng tuabin, DCP xử lý logic cốt lõi của việc điều khiển tuabin. |
| Bộ xử lý điều khiển động cơ (MCP) |
U21 |
Bộ vi điều khiển 80C196 với I/O tốc độ cao, I/O kỹ thuật số thông thường, I/O analog, bộ đếm thời gian/bộ đếm và bộ đếm thời gian theo dõi. Phần mềm MCP bao gồm các vòng bên trong như bộ điều chỉnh dòng điện và các chức năng cụ thể của động cơ/công nghệ. Trong các ứng dụng tuabin, MCP thực hiện điều khiển van servo và điều chỉnh bộ truyền động. |
| Bộ xử lý đồng động cơ (CMP) |
U35 |
Bộ xử lý tín hiệu số TMS320 C25 thực hiện các chức năng toán học chuyên sâu cho các thuật toán điều khiển động cơ quá phức tạp đối với MCP. Chỉ được sử dụng trong các ổ đĩa yêu cầu khả năng xử lý bổ sung. CMP chỉ giao tiếp với RAM cổng kép EPROM và MCP/CMP. |
2. Phần mềm và bộ nhớ tích hợp
Thẻ DS200SDCCG4A lưu trữ phần mềm trong năm chip bộ nhớ:
EPROM (U11, U12, U22, U23): Bốn EPROM chứa dữ liệu cấu hình do nhà máy lập trình, bao gồm các thông số và thuật toán dành riêng cho ứng dụng điều khiển tuabin.
EEPROM (U9): Một EEPROM chứa các tham số có thể điều chỉnh trường. Phiên bản G4 có vùng lưu trữ thông số EE lớn hơn so với G1A, có khả năng lưu trữ các thông số cấu hình mở rộng cần thiết cho điều khiển tuabin.
Lưu ý quan trọng: Thẻ DS200SDCC (phiên bản không có chip nhớ) có khe cắm trống. Khi đặt mua bo mạch thay thế, hãy chỉ định thẻ DS215SDCC để đảm bảo có năm chip bộ nhớ. Đối với phiên bản G4, phải sử dụng chip bộ nhớ được cấu hình riêng cho các ứng dụng tuabin.
3. Màn hình chẩn đoán LED
Thẻ DS200SDCCG4A cung cấp 10 đèn LED chẩn đoán hiển thị mã lỗi ở chế độ nhấp nháy:
| phạm vi mã lỗi |
Chế độ hiển thị |
| 1-399 |
Mẫu BCD tốc độ nhấp nháy chậm (2 đèn LED ngoài cùng bên trái mã hóa chữ số hàng trăm, 4 đèn LED tiếp theo mã hóa chữ số hàng chục, đèn LED ngoài cùng bên phải mã hóa chữ số hàng đơn vị) |
| 400-1023 |
Mẫu nhị phân tốc độ chớp mắt nhanh hơn (đèn LED ngoài cùng bên trái là 2^9=512, đèn LED thứ hai là 2^8=256, v.v.) |
| Không có lỗi hoặc ổ đĩa không chạy |
Nhấp nháy liên tiếp, hai lần cùng một lúc, nhấp nháy từ vị trí bên ngoài vào trong đến giữa và quay lại |
Những đèn LED tương tự này có thể được thiết lập bằng jumper phần mềm để hiển thị thô các biến số ổ đĩa khi chạy (chẳng hạn như ở chế độ biểu đồ thanh tuyệt đối hoặc có dấu). Cài đặt này không hạn chế hiển thị lỗi LED. Trong các ứng dụng tuabin, những đèn LED này có thể được sử dụng để chẩn đoán nhanh trạng thái hệ thống bảo vệ tuabin.
4. Đặt lại mạch
DS200SDCCG4A cung cấp bốn phương thức đặt lại, bao gồm nút nhấn RESET:
| Phương pháp đặt lại |
Mô tả |
| Nút trên tàu |
Nhấn nút nhấn RESET trên SDCC. |
| Tín hiệu bên ngoài |
Áp dụng +5 đến +24 V dc cho các điểm giao diện của khách hàng trên bảng STBA hoặc NTB/3TB (được giao tiếp với SDCC thông qua 6PL). |
| Kiểm soát phần mềm |
SDCC tạo thiết lập lại thông qua điều khiển phần mềm được lập trình. |
| Cơ quan giám sát bảo vệ |
SDCC tạo thiết lập lại thông qua cơ chế bảo vệ cơ quan giám sát phần cứng nội bộ tự động. |
Thận trọng: Việc thiết lập lại cứng sẽ làm hỏng hệ thống; hệ thống thường không nên được thiết lập lại trong khi đang chạy. Trong các ứng dụng điều khiển tuabin, các thao tác thiết lập lại phải được thực hiện đặc biệt cẩn thận để tránh ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của tuabin.
III. Kiến trúc phần cứng
1. Nhóm thẻ
Thẻ DS200SDCCG4A có sẵn ba số nhóm (phiên bản G2 chưa bao giờ được sản xuất). Phiên bản G4 được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng tuabin TC2000:
| nhóm |
của ứng dụng |
Các tính năng chính |
| DS200SDCCG1A_ |
Ứng dụng ổ đĩa AC2000, DC2000, EX2000 |
Phiên bản tiêu chuẩn cho ứng dụng truyền động chung và máy kích thích |
| DS200SDCCG3A_ |
Ổ đĩa DC1000 |
Phiên bản chức năng giảm |
| DS200SDCCG4A_ |
Ứng dụng tuabin TC2000 |
Tương tự như G1A nhưng có bộ lưu trữ tham số EE lớn hơn và phần sụn được tối ưu hóa để điều khiển tuabin |
2. Đầu nối thẻ
Giao diện DS200SDCCG4A với các bảng điều khiển khác và tín hiệu bên ngoài thông qua tám đầu nối (được chỉ định _PL):
| Mục đích kết nối |
giao diện |
trong ứng dụng TC2000 |
| 1PL |
I/O giữa Bảng giao diện/Bộ cấp nguồn (DS200IMCP, DCI, SDCI hoặc DCFB) và SDCC |
Kết nối tín hiệu giám sát và bảo vệ nguồn |
| 2PL |
Đầu vào ±5, 15 và 24 V dc từ Bảng giao diện/Bộ nguồn đến SDCC |
Cung cấp năng lượng hoạt động cho bảng điều khiển |
| 3PL |
Đầu ra SDCC tới Thẻ truyền thông LAN (DS215SLCC) |
Trao đổi dữ liệu với card giao tiếp LAN |
| 6PL |
I/O giữa Bảng mạch đầu cuối ổ đĩa (531X305NTB) hoặc Bảng mạch đầu cuối ổ đĩa đơn giản (DS200STBA) và SDCC |
Kết nối tín hiệu I/O bên ngoài để điều khiển tuabin |
| 7PL |
I/O giữa Thẻ xử lý tín hiệu (531X309SPC) hoặc Thẻ xử lý tín hiệu đa cầu (DS200SPCB) và SDCC |
Xử lý tín hiệu phản hồi bộ mã hóa và vị trí |
| 8PL |
I/O giữa Bảng mạch đầu cuối ổ đĩa (531X305NTB) hoặc Bảng mạch đầu cuối ổ đĩa đơn giản (DS200STBA) và SDCC |
Kết nối đầu vào kỹ thuật số và tín hiệu mã hóa |
| 9PL |
Không được sử dụng |
— |
| 11PL |
Đầu ra SDCC sang mét |
Hiển thị đồng hồ ổ đĩa |
3. Gắn bảng phụ
DS200SDCCG4A có các phương án lắp đặt cho các bảng và mô-đun phụ trợ khác. Các bảng sau có thể được gắn trên SDCC:
Thẻ truyền thông LAN DS215SLCC hoặc 531X306LCC
Thẻ xử lý tín hiệu 531X309SPC
Thẻ xử lý tín hiệu đa cầu DS200SPCB
Trong các ứng dụng tuabin TC2000, thường cần có thẻ giao tiếp LAN để liên lạc với các bộ phận khác của hệ thống điều khiển tuabin.
4. Điểm kiểm tra
DS200SDCCG4A cung cấp nhiều điểm kiểm tra tích hợp để kiểm tra và khắc phục sự cố:
| điểm kiểm tra |
Tên |
Mô tả |
| DCOM1/DCOM2 |
Tài liệu tham khảo chung |
Điểm tham chiếu chung 0 volt |
| P5 |
Nguồn +5V |
Nguồn điện +5 V được điều chỉnh (±5%) |
| TP4 |
Cờ thời gian nền trước của DCP |
720Hz |
| TP5 |
Cờ thời gian của phần mềm khối DCP |
720Hz |
| TP6 |
Cờ thời gian nền chậm DCP |
90Hz |
| RTS |
Điểm kiểm tra mục đích chung |
Đầu ra điểm kiểm tra mục đích chung từ DCP |
| TP8 |
Dòng pha |
Biểu diễn tương tự của dòng điện động cơ pha A, với độ lệch dc danh nghĩa là +2,5 V |
| FCLK |
Đầu ra dao động |
'Tôi còn sống' Đầu ra bộ dao động 8 MHz từ MCP |
| NMI |
Kiểm tra bảng |
Bắt đầu kiểm tra bảng mạch (Thử nghiệm 13) khi được kết nối tạm thời với +5 V. Chỉ dành cho kiểm tra bảng mạch. |
| DAC |
Lựa chọn bo mạch con D/A |
Chọn bo mạch con của bộ chuyển đổi D/A chẩn đoán |
| N15 |
-15V điện |
Nguồn điện -15 V được điều chỉnh (±5%) |
| P15 |
Nguồn +15V |
Nguồn điện +15 V được điều chỉnh (±5%) |
| TP29 |
Tần số dòng đầu vào |
Điểm kiểm tra tần số dòng đầu vào |
| TP37 |
điện áp một chiều |
Điểm kiểm tra điện áp dc (không được sử dụng trên ổ đĩa xoay chiều) |
IV. Sự khác biệt chính so với phiên bản G1A
| Tính năng Phiên |
bản G1A |
Phiên bản G4A |
| Ứng dụng chính |
Hệ thống truyền động và kích thích AC2000, DC2000, EX2000 |
Hệ thống điều khiển tuabin TC2000 |
| Lưu trữ thông số EE |
Công suất tiêu chuẩn |
Công suất mở rộng |
| Phần sụn |
Phần cứng truyền động/bộ kích thích chung |
Phần mềm điều khiển tuabin cụ thể TC2000 |
| Cấu hình tham số |
Thông số truyền động/máy kích thích |
Các thông số điều khiển tuabin (cài đặt quá tốc độ, bảo vệ nhiệt độ, v.v.) |
| Trọng tâm chức năng |
Điều khiển động cơ, điều chỉnh tốc độ, điều chỉnh dòng điện |
Bảo vệ tuabin, kiểm soát nhiên liệu, giám sát quá tốc độ |
| Trình nhảy phần mềm |
Một số jumper để cấu hình chức năng truyền động |
Một số bộ nhảy cho cấu hình chức năng dành riêng cho tuabin |
V. Cấu hình và cài đặt
1. Cấu hình Jumper phần cứng
SDCC bao gồm nhiều jumper phần cứng có thể định cấu hình khác nhau, hầu hết đều được cài đặt sẵn tại nhà máy. Phiên bản G4 về cơ bản có cài đặt jumper giống như phiên bản G1A, nhưng có cấu hình phù hợp với yêu cầu ứng dụng tuabin:
| Jumper Vị |
Chức năng |
trí mặc định Mô |
tả trong Ứng dụng TC2000 |
| JP1 |
Bảo vệ ghi EEPROM |
2.3 (bật ghi) |
1.2 = bị ức chế ghi (chế độ an toàn). Nên cho phép ghi trong các ứng dụng tuabin để cho phép sửa đổi tham số. |
| JP7 |
Phản hồi VCO đạt được |
1.2 (mức tăng bình thường) |
2,3 = tăng mức tăng 6:1; chọn dựa trên loại tín hiệu phản hồi tuabin. |
| JP8 |
Mạch giá trị tuyệt đối phản hồi VCO |
1.2 (chế độ lưỡng cực) |
2.3 = chế độ tuyệt đối cho các ứng dụng máy đo tốc độ AC. |
| JP15 |
Kích hoạt tinh thể DCP |
1.2 (đã bật) |
Phải luôn được kích hoạt để đảm bảo DCP hoạt động bình thường. |
| JP16 |
Chế độ chương trình FLASH |
1.2 (chế độ đọc bình thường) |
2.3 = Chế độ lập trình lại FLASH; chỉ được sử dụng trong quá trình nâng cấp firmware. |
| JP22 |
Kích hoạt tinh thể MCP |
1.2 (đã bật) |
Phải luôn được kích hoạt để đảm bảo MCP hoạt động bình thường. |
| JP23 |
Nguồn tín hiệu kênh DCP DMA |
1.2 (từ phản hồi tương tự NTB/3TB) |
2.3 = từ đầu vào đánh dấu bộ mã hóa; chọn dựa trên loại tín hiệu phản hồi tuabin. |
| JP33 |
Kích hoạt tinh thể CMP |
1.2 (đã bật) |
Phải luôn được kích hoạt để đảm bảo CMP hoạt động bình thường. |
2. Cấu hình dây nhảy
| Jumper |
Chức năng |
Vị trí G4A |
Mô tả |
| WJ1 |
Ánh xạ MET3 D/A sang DAC1 |
0 (bỏ qua jumper) |
Đặc tính SDCCG1 |
| WJ2 |
Ánh xạ MET4 D/A sang DAC2 |
0 (bỏ qua jumper) |
Đặc tính SDCCG1 |
| WJ3 |
Tham chiếu toàn thang đo 10 V cho đầu ra D/A |
0 (bỏ qua jumper) |
SDCCG1 sử dụng tham chiếu nội bộ từ D/A 12 bit |
| WJ4 |
Xác định nhóm thẻ vào phần sụn |
0 (bỏ qua jumper, xác định G1) |
Firmware sử dụng jumper này để xác định nhóm thẻ |
| WJ5 |
Định cấu hình kích thước mảng ô logic |
1.2 (đã cài đặt jumper) |
SDCCG1 sử dụng thiết bị 3064 |
| WJ7-WJ10 |
Định cấu hình kích thước EEPROM |
Theo Bảng 2 |
Cấu hình cụ thể cho tất cả các ứng dụng ổ đĩa hiện tại |
3. Công cụ cấu hình phần mềm
Mọi điều chỉnh, tải xuống hoặc thay thế phần mềm trên SDCC đều yêu cầu sử dụng một trong các công cụ sau:
ST2000: Bộ công cụ phần mềm dựa trên DOS để cấu hình thiết bị điều khiển GE DIRECT-O-MATIC® 2000.
Hộp công cụ Hệ thống Điều khiển GE: Một bộ công cụ phần mềm dựa trên Windows để cấu hình thiết bị điều khiển GE DIRECT-O-MATIC® 2000.
Bộ cấu hình ổ đĩa LynxOS: Một bộ công cụ phần mềm được thiết kế để chạy trên máy tính cá nhân hoạt động với hệ điều hành LynxOS.
Đối với các ứng dụng tuabin TC2000, cũng nên tham khảo sổ tay hướng dẫn cấu hình TC2000 cụ thể.
VI. Cài đặt và bảo trì
1. Các bước cài đặt
Tắt nguồn: Tắt nguồn cấp cho biến tần, đợi vài phút để tụ điện phóng điện và kiểm tra để xác minh rằng không có nguồn điện.
Mở cửa tủ: Truy cập vào khu vực bảng mạch in.
Ngắt kết nối cáp: Cẩn thận ngắt kết nối tất cả các cáp; xác minh rằng cáp được dán nhãn để đơn giản hóa việc kết nối lại.
Tháo các bảng phụ trợ: Nếu đã lắp bất kỳ bảng phụ trợ nào, hãy tháo các vít gắn và tháo các bảng phụ trợ.
Nhả các chốt khóa: Đẩy các chốt nhựa về phía sau để tháo thẻ cũ.
Di chuyển điểm chờ: Chuyển điểm bế tắc từ thẻ cũ sang thẻ mới.
Cấu hình thẻ mới: Đặt tất cả các thành phần có thể cấu hình trên thẻ mới vào cùng vị trí như trên thẻ được thay thế.
Lắp thẻ mới: Lắp thẻ SDCC mới, đảm bảo tất cả các chốt khóa đều khớp vào đúng vị trí.
Kết nối lại cáp: Kết nối lại tất cả các cáp như được dán nhãn, đảm bảo chúng được đặt đúng cách ở cả hai đầu.
Lắp đặt bảng phụ trợ: Lắp đặt lại bất kỳ bảng phụ trợ nào và kết nối cáp.
Cài đặt Mô-đun lập trình viên: Nếu có thể, hãy cắm bàn phím vào đầu nối KPPL và gắn nắp vào đúng vị trí.
2. Thay thế/Lắp phần mềm
Khi thay thế SDCC:
Chuyển bốn EPROM (U11, U12, U22, U23) từ thẻ cũ sang thẻ mới.
Chuyển EEPROM (U9) từ thẻ cũ sang thẻ mới.
Nếu triệu chứng lỗi vẫn tiếp diễn, hãy cài đặt EPROM mới và EEPROM trống (được gửi kèm theo thẻ mới nếu đó là DS215SDCC) và lập trình EEPROM bằng các công cụ phần mềm.
Lưu ý quan trọng: Vì phiên bản G4 có tính năng lưu trữ tham số EE lớn hơn nên khi nâng cấp từ phiên bản G1A, phải sử dụng EEPROM được cấu hình riêng cho phiên bản G4.
3. Khuyến nghị bảo trì
Biện pháp phòng ngừa ESD: Luôn đeo dây nối đất khi xử lý bảng. Bảo quản bảng trong túi chống tĩnh điện.
Kiểm tra định kỳ: Kiểm tra các đầu nối xem có bị lỏng không và các chốt nhựa để buộc chặt an toàn.
Sao lưu tham số: Thường xuyên sao lưu các tham số điều khiển tuabin được lưu trong EEPROM để tránh mất mát do tai nạn.
Quản lý phụ tùng thay thế: Nên giữ ít nhất một thẻ SDCC giống hệt tại chỗ để dự phòng để giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.
Cập nhật chương trình cơ sở: Khi cập nhật chương trình cơ sở, hãy tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình chính thức của GE để tránh bị gián đoạn nguồn điện trong quá trình này.
VII. Ứng dụng
Thẻ điều khiển ổ đĩa DS200SDCCG4A được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng công nghiệp sau:
Hệ thống điều khiển tua bin TC2000: Là thành phần điều khiển cốt lõi của hệ thống TC2000, cung cấp các chức năng điều khiển hoàn chỉnh cho tua bin khí và tua bin hơi.
Điều khiển tuabin khí: Thực hiện kiểm soát nhiên liệu, kiểm soát tốc độ, giám sát nhiệt độ, giám sát quá trình đốt cháy và các chức năng điều khiển tuabin khác.
Điều khiển tuabin hơi: Thực hiện điều chỉnh, bảo vệ và kiểm soát tải tốc độ tuabin.
Hệ thống bảo vệ máy phát điện: Giao diện với các thiết bị bảo vệ máy phát điện để điều chỉnh điện áp và công suất phản kháng.
Nhà máy điện chu trình hỗn hợp: Điều phối hoạt động của tua bin khí và tua bin hơi theo cấu hình nhiều trục hoặc một trục.
Bộ truyền động tuabin công nghiệp: Cung cấp các chức năng điều khiển trong hệ thống truyền động tuabin cho máy nén, máy bơm và các thiết bị công nghiệp khác.
