Bảng mạch đầu vào/đầu ra tương tự DS200TCQA (sau đây gọi là bảng TCQA) là mô-đun xử lý tín hiệu cốt lõi trong hệ thống điều khiển tuabin khí GE Speedtronic Mark V, được thiết kế đặc biệt để mở rộng và điều chỉnh các tín hiệu tương tự khác nhau. Được cài đặt trong lõi I/O của hệ thống điều khiển
,
, Và
, bo mạch này đóng vai trò như một trung tâm quan trọng để xử lý tín hiệu tương tự, xử lý nhiều loại tín hiệu đầu vào và đầu ra bao gồm tín hiệu vị trí LVDT, đầu ra van servo, tín hiệu nhiệt độ cặp nhiệt điện, tín hiệu tương tự 4-20 mA, tín hiệu rung, đầu ra ổ đĩa rơle, tín hiệu xung, đầu vào điện áp, cũng như tín hiệu máy phát và đường dây. Thông qua các mạch điều hòa tín hiệu chính xác và xử lý thuật toán tiên tiến, bảng TCQA đảm bảo các tín hiệu quan trọng này có thể được hệ thống điều khiển đọc và sử dụng chính xác và đáng tin cậy, mang lại những đảm bảo quan trọng cho hoạt động an toàn và ổn định của tuabin khí.
Chức năng chính
1. Khả năng xử lý loại đa tín hiệu
Bảng TCQA sở hữu khả năng mạnh mẽ để xử lý các tín hiệu tương tự khác nhau, bao gồm nhưng không giới hạn ở:
Tín hiệu đầu vào cảm biến vị trí LVDT/LVDR
Tín hiệu đầu ra dẫn động van servo
Tín hiệu đo nhiệt độ cặp nhiệt điện
Đầu vào và đầu ra tín hiệu công nghiệp tiêu chuẩn 4-20 mA
Tín hiệu cảm biến rung
Tín hiệu đầu ra ổ đĩa rơle
Tín hiệu đếm xung
Tín hiệu đầu vào điện áp
Tín hiệu giám sát máy phát và đường dây
2. Điều hòa và chia tỷ lệ tín hiệu
Chức năng cốt lõi của bo mạch này là điều chỉnh và điều chỉnh chính xác các tín hiệu analog thô, bao gồm:
Khuếch đại hoặc suy giảm tín hiệu đến dải điện áp thích hợp
Lọc tiếng ồn và khử nhiễu
Tuyến tính hóa và xử lý bù
Cách ly và bảo vệ tín hiệu
3. Truyền thông và trao đổi dữ liệu
Bảng TCQA trao đổi dữ liệu với các thành phần hệ thống khác thông qua các giao diện khác nhau:
Giao tiếp bus dữ liệu với bảng STCA thông qua đầu nối 3PL
Trao đổi tín hiệu máy phát và đường truyền với bo mạch TCQC thông qua đầu nối JE
Thu thập tín hiệu thô thông qua các giao diện chuyên dụng khác nhau với bảng đầu cuối
4. Chức năng tích hợp hệ thống
Là một thành phần quan trọng của hệ thống điều khiển Mark V, bo mạch TCQA cung cấp:
Khả năng tương thích với ba lõi điều khiển (
,
,
)
Thích ứng giao diện hỗ trợ các loại bảng đầu cuối khác nhau
Cài đặt jumper phần cứng có thể định cấu hình
Các thông số xử lý tín hiệu được lập trình bằng phần mềm
Nguyên tắc làm việc chi tiết
1. Luồng xử lý tín hiệu
Nguyên lý làm việc của bo mạch TCQA dựa trên công nghệ xử lý tín hiệu analog chính xác. Khi tín hiệu thô do cảm biến tạo ra được truyền đến bảng TCQA thông qua các bảng đầu cuối khác nhau, trước tiên chúng sẽ bước vào giai đoạn điều hòa tín hiệu. Ở giai đoạn này, tín hiệu trải qua quá trình xử lý kết hợp trở kháng, lọc và khuếch đại để loại bỏ nhiễu và điều chỉnh theo phạm vi mức thích hợp. Sau đó, các tín hiệu được xử lý sẽ bước vào giai đoạn chuyển đổi tương tự sang số, trong đó tín hiệu tương tự được chuyển đổi thành tín hiệu số để xử lý hệ thống kỹ thuật số. Cuối cùng, các tín hiệu số đã được xử lý sẽ được truyền đến các bộ phận khác của hệ thống điều khiển thông qua bus dữ liệu.
2. Xử lý tín hiệu đầu vào 4-20 mA
Đối với tín hiệu đầu vào 4-20 mA, bo mạch TCQA sử dụng điện trở chính xác làm điện trở phụ để chuyển đổi tín hiệu dòng điện thành tín hiệu điện áp để đo. Dòng điện đầu dò tạo ra sự sụt giảm điện áp trên điện trở tải, được bảng TCQA đọc và ghi vào động cơ I/O thông qua đầu nối 3PL. Bộ nhảy phần cứng trên bảng đầu cuối TBQC được sử dụng để chọn phạm vi hiện tại của tín hiệu đầu vào, đảm bảo đo chính xác tín hiệu trên các phạm vi khác nhau.
3. Tạo tín hiệu đầu ra 4-20 mA
Về phía đầu ra, bo mạch TCQA tạo ra tín hiệu đầu ra 4-20 mA thông qua các mạch nguồn dòng điện chính xác, các thiết bị điều khiển điều khiển được kết nối với bảng đầu cuối TBQC thông qua đầu nối JB. Các tín hiệu đầu ra này thường được sử dụng để điều khiển các bộ truyền động và thiết bị điều khiển khác nhau, chẳng hạn như van điều khiển và bộ biến tần.
4. Xử lý tín hiệu cặp nhiệt điện
Xử lý tín hiệu cặp nhiệt điện là một trong những chức năng quan trọng của bo mạch TCQA. Cặp nhiệt điện được kết nối với bảng đầu cuối TBQA, với các mạch trên bảng đầu cuối TBQA cung cấp các tham chiếu điểm nối nguội của cặp nhiệt điện, được bảng TCQA sử dụng để tính toán bù điểm nối nguội. Bảng mạch sử dụng đầu vào cặp nhiệt điện và các giá trị bù để tính toán nhiệt độ thực tế được đọc bởi cặp nhiệt điện, cuối cùng được công cụ I/O đọc thông qua đầu nối 3PL. Người dùng có thể chọn loại cặp nhiệt điện và đường cong đặc tính thông qua hằng số cấu hình I/O, đảm bảo đo chính xác các mẫu cặp nhiệt điện khác nhau.
5. Xử lý tín hiệu vị trí LVDT/R
Máy biến áp vi sai biến thiên tuyến tính (LVDT) hoặc Lò phản ứng vi sai biến thiên tuyến tính (LVDR) được sử dụng để phát hiện các vị trí của bộ truyền động. Tín hiệu vị trí được đọc từ bảng đầu cuối TBQC thông qua đầu nối JF, với các tín hiệu được điều chỉnh và điều chỉnh được sử dụng bởi Chương trình trình tự điều khiển (CSP). Tín hiệu kích thích cho LVDT/R được ghi vào bảng đầu cuối QTBA thông qua bảng TCQC. Những cảm biến này thường được sử dụng để điều chỉnh đầu ra của van servo, đảm bảo điều khiển chính xác các vị trí của bộ truyền động.
6. Xử lý tín hiệu rung
Tín hiệu cảm biến rung được kết thúc tại bảng đầu cuối TBQB trong lõi
Và
và được đọc bởi các bo mạch lõi TCQA
Và
tương ứng. Các tín hiệu này được chia tỷ lệ và điều chỉnh trước khi được ghi vào công cụ điều khiển để CSP sử dụng cho các chức năng giám sát và bảo vệ. Người dùng có thể chọn các giá trị chia tỷ lệ trong bộ cấu hình I/O trên giao diện người vận hành để thích ứng với các yêu cầu đo độ rung khác nhau.
7. Xử lý tín hiệu nhịp tim
Bảng TCQA chứa các mạch để chia tỷ lệ và điều hòa các tín hiệu đầu vào tốc độ xung, được đọc từ bảng TCQC thông qua đầu nối JE. Các tín hiệu này bắt nguồn từ TTL (Transistor-Transistor Logic) và đầu vào thu từ tính, được đưa vào thông qua bảng đầu cuối QTBA và/hoặc PTBA. Cốt lõi
nhận đầu vào tốc độ trục áp suất cao, trong khi mạch đầu vào tốc độ xung trên lõi
Và
có thể được sử dụng để xử lý tín hiệu khác.
Cấu hình phần cứng và cài đặt Jumper
Bảng TCQA cung cấp các tùy chọn cấu hình phần cứng linh hoạt, thích ứng với các nhu cầu ứng dụng khác nhau thông qua cài đặt jumper:
Jumper J1 và J2: Dùng để chọn chế độ hoạt động của mạch đầu ra mA, được cấu hình theo các yêu cầu đầu ra khác nhau.
Bộ nhảy J5 và J6: Được sử dụng để định cấu hình phạm vi đầu ra mA hiện tại, có thể lựa chọn trong khoảng tối đa 20 mA hoặc tối đa 200 mA để thích ứng với các yêu cầu tải khác nhau.
J7 Jumper: Được sử dụng cho cổng RS232, chủ yếu cho chức năng chẩn đoán và kiểm tra bo mạch.
J8 Jumper: Được sử dụng để kích hoạt bộ tạo dao động, cung cấp tín hiệu đồng hồ trong các tình huống ứng dụng cụ thể.
Người dùng có thể xem và định cấu hình các cài đặt jumper này thông qua màn hình jumper phần cứng trên giao diện người vận hành, đảm bảo bo mạch có thể đáp ứng các yêu cầu ứng dụng cụ thể. Thông tin cài đặt jumper phần cứng chi tiết được cung cấp trong Phụ lục A để tham khảo kỹ thuật.
Cấu hình phần mềm và cài đặt thông số
Ngoài cấu hình phần cứng, bo mạch TCQA còn hỗ trợ các tùy chọn cấu hình phần mềm phong phú:
Cấu hình cặp nhiệt điện: Người dùng có thể chọn loại cặp nhiệt điện và đường cong đặc tính để đảm bảo đo nhiệt độ chính xác.
Cài đặt tốc độ xung: Phạm vi tín hiệu xung có thể định cấu hình và các thông số xử lý để thích ứng với tín hiệu xung ở các dải tần số khác nhau.
Cấu hình tín hiệu rung: Đặt hệ số tỷ lệ tín hiệu rung và các thông số lọc để tối ưu hóa hiệu suất giám sát rung.
Tín hiệu vị trí LVDT: Định cấu hình các tham số tuyến tính hóa tín hiệu vị trí và cài đặt phạm vi để đảm bảo đo vị trí chính xác.
Xử lý tín hiệu 4-20 mA: Đặt phạm vi tín hiệu đầu vào và đầu ra, thời gian lọc, ngưỡng cảnh báo và các thông số khác.
Các tham số cấu hình này có thể được đặt và sửa đổi thông qua bộ cấu hình I/O trên giao diện người vận hành, mang đến cho người dùng sự linh hoạt và tiện lợi cao độ.
Trường ứng dụng và tích hợp hệ thống
Bảng mạch đầu vào/đầu ra tương tự DS200TCQA chủ yếu được sử dụng trong hệ thống điều khiển tuabin khí GE Speedtronic Mark V, đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực sau:
Hệ thống điều khiển nhà máy điện: Dùng để giám sát và điều khiển tua bin khí, đảm bảo sự ổn định và tin cậy của quá trình phát điện.
Hệ thống truyền động công nghiệp: Cung cấp chức năng xử lý tín hiệu chính xác trong các thiết bị truyền động công nghiệp lớn.
Hệ thống điều khiển quy trình: Đóng vai trò quan trọng trong các quy trình công nghiệp đòi hỏi xử lý tín hiệu tương tự chính xác.
Hệ thống bảo vệ thiết bị: Cung cấp sự bảo vệ cho các thiết bị quan trọng thông qua chức năng giám sát độ rung và giám sát nhiệt độ.
Bảng TCQA được tích hợp chặt chẽ với các thành phần khác của hệ thống điều khiển Mark V, bao gồm bảng STCA, bảng TCQC, các bảng đầu cuối khác nhau và giao diện người vận hành, cùng nhau tạo thành một giải pháp hệ thống điều khiển hoàn chỉnh và đáng tin cậy.
