IS200TSVCH1A là thành phần giao diện cốt lõi của hệ thống con điều khiển servo trong hệ thống điều khiển General Electric (GE) Mark VIe. Là Bảng mạch đầu cuối đầu vào/đầu ra servo (TSVC), IS200TSVCH1A được thiết kế đặc biệt để giao tiếp với gói bộ xử lý I/O PSVO và trình điều khiển servo WSVO, cung cấp bộ truyền động dòng điện hai chiều cho các van servo điện-thủy lực trên tua bin hơi nước và khí, đồng thời thu được tín hiệu phản hồi vị trí từ các cảm biến Biến áp vi sai biến đổi tuyến tính (LVDT) hoặc Cảm biến từ trở vi sai biến thiên tuyến tính (LVDR). Bo mạch hỗ trợ cả cấu hình đơn giản và cấu hình Dự phòng mô-đun ba (TMR), đáp ứng các yêu cầu điều khiển từ đơn giản đến van nạp tuabin hơi và van nhiên liệu tuabin khí quan trọng nhất.
Tính năng cốt lõi của phiên bản TSVCH1 là bốn máy biến áp cách ly tích hợp (T1 đến T4), cung cấp năng lượng kích thích cách ly máy biến áp cho các cảm biến vị trí LVDT/LVDR. Thiết kế cách ly điện này ngăn chặn hiệu quả nhiễu ở chế độ chung và nhiễu vòng lặp mặt đất, đảm bảo độ chính xác cao và độ ổn định lâu dài của tín hiệu phản hồi vị trí. IS200TSVCH1A có thể xử lý đồng thời tới 8 tín hiệu phản hồi vị trí LVDT và 2 tín hiệu lưu lượng xung, đồng thời xuất ra 2 dòng điều khiển van servo (mỗi dòng có khả năng dẫn động tới 3 cuộn dây), đáp ứng toàn diện các yêu cầu điều khiển servo chính xác của van hơi và van nhiên liệu trong các tổ máy phát điện lớn.
Kiến trúc hệ thống và các tính năng chính
IS200TSVCH1A hoạt động phối hợp với gói I/O PSVO và trình điều khiển servo WSVO bên trong tủ điều khiển. Ba phần điều khiển (R, S và T) tương ứng với ba PSVO và ba WSVO, được kết nối thông qua đầu nối J1 (với PSVO) và đầu nối J2 (với WSVO) trên bo mạch để tích hợp plug-and-play. Bảng mạch cung cấp đầu vào nguồn 28 V DC độc lập cho từng phần (thông qua đầu nối J28). Bộ nguồn cho ba phần được cách ly lẫn nhau trên bo mạch và có thể được bật hoặc tắt thủ công một cách độc lập bằng cách sử dụng các công tắc SW1, SW2 và SW3, hỗ trợ bảo trì trực tuyến.
Trong cấu hình TMR, mỗi đầu ra servo có thể điều khiển ba cuộn dây độc lập, cho phép đầu ra biểu quyết 2 trên 3 cấp độ phần cứng. Ngay cả khi một cuộn dây bị hỏng thì hai cuộn dây còn lại vẫn có thể duy trì lực điều khiển bình thường của van. Bảng mạch cũng có giao diện ngắt khẩn cấp (JD1 hoặc JD2) để nhận tín hiệu ngắt bên ngoài từ Mô-đun bảo vệ (PPRO). Trong các điều kiện bất thường như tốc độ khẩn cấp, điều này sẽ buộc van đóng lại, đóng vai trò là biện pháp dự phòng an toàn tối đa cho bộ khuếch đại servo.
Một tính năng đáng chú ý khác của TSVCH1 là 'rơle tự sát' trong kênh đầu ra servo. Trong điều khiển phần sụn, khi vị trí van vượt quá giới hạn an toàn của nó, rơle này sẽ rút ngắn tín hiệu đầu ra PSVO thành tín hiệu chung, giảm nhanh dòng điện servo về 0. Sau đó van trở về vị trí an toàn dưới tác dụng của lò xo hoặc lực thủy lực. Trạng thái này yêu cầu lệnh đặt lại thủ công để xóa, đảm bảo hệ thống sẽ không vô tình khôi phục trước khi lỗi được xác nhận và xử lý.
Chức năng cốt lõi chi tiết
1. Kênh đầu ra servo
IS200TSVCH1A cung cấp hai kênh đầu ra dòng servo hai chiều hoàn toàn độc lập, mỗi kênh có thể cấu hình như:
Phạm vi dòng điện servo được chọn thông qua các bộ nhảy tích hợp, hỗ trợ nhiều bước tiêu chuẩn ±10 mA, ±20 mA, ±40 mA, ±80 mA và ±120 mA, cũng như các kết hợp phi tiêu chuẩn. Các bộ nhảy đồng thời đặt điện trở giới hạn dòng điện bên trong tương ứng, đảm bảo trình điều khiển WSVO có đủ biên điện áp động trên các trở kháng cuộn dây khác nhau. Bo mạch hỗ trợ chiều dài cáp servo lên tới 300 mét (984 feet), với tổng điện trở cáp hai chiều tối đa là 15 Ω, đáp ứng nhu cầu bố trí phi tập trung của các thiết bị lớn.
2. Phản hồi vị trí LVDT
IS200TSVCH1A có thể chấp nhận tối đa 8 kênh tín hiệu cảm biến vị trí LVDT hoặc LVDR. Mỗi vòng điều khiển servo có thể được cấu hình với 1, 2, 3 hoặc 4 cảm biến LVDT, đạt được phản hồi dự phòng đơn, kép, ba hoặc bốn lần. TSVCH1 cung cấp công suất kích thích 7 V rms, 3,2 kHz cho LVDT thông qua bốn máy biến áp cách ly T1 đến T4, với tổng độ méo sóng hài nhỏ hơn 1%. Thiết kế biệt lập tách biệt hoàn toàn mạch cảm biến khỏi thiết bị điện tử điều khiển, giảm nhiễu chế độ chung một cách hiệu quả.
Tín hiệu đầu ra LVDT AC (thường là 0,7 V rms ở vị trí 0 và 3,5 V rms ở hành trình tối đa) được chuyển đổi thành tín hiệu DC trên bo mạch, được điều hòa thông qua bộ lọc thông thấp và gửi đến gói I/O PSVO để chuyển đổi A/D qua đầu nối DC-37. Mỗi kênh phản hồi đều có tính năng kiểm tra giới hạn cao/thấp của phần cứng và kiểm tra giới hạn hệ thống phần mềm có thể định cấu hình. Trong cấu hình cảm biến dự phòng, nếu một cảm biến bị lỗi, hệ thống điều khiển sẽ tự động loại cảm biến đó khỏi quá trình tính toán phản hồi và chuyển sang cảm biến khỏe mạnh, giúp hoạt động không bị gián đoạn.
3. Đầu vào nhịp tim
IS200TSVCH1A cung cấp hai kênh đầu vào tốc độ xung, tương thích với cả bộ thu từ tính thụ động và bộ chuyển đổi tốc độ xung chủ động (loại TTL) có thể hoán đổi cho nhau mà không cần cấu hình phần cứng. Hai đầu vào này thường được sử dụng để đo lưu lượng nhiên liệu lỏng và giám sát phản hồi bộ chia dòng trong các ứng dụng tuabin khí và thường không được sử dụng trong các ứng dụng tuabin hơi.
Đầu vào tốc độ xung có thể giám sát dải tần từ 2 Hz đến 12 kHz. Ba bộ nguồn 28 V DC được giới thiệu qua đầu nối J28 là đi-ốt có độ chọn lọc cao và giới hạn dòng điện trên bo mạch để cung cấp kích thích 24 V DC cho các đầu dò hoạt động. Các tín hiệu đầu vào được lấy mẫu và xử lý trong gói I/O PSVO với tốc độ 10 ms hoặc 20 ms. Hỗ trợ chiều dài cáp lên tới 300 mét, khuyên dùng cáp xoắn đôi có vỏ bọc.
4. Tính năng an toàn và dự phòng
IS200TSVCH1A tích hợp nhiều đảm bảo an toàn:
Ngắt khẩn cấp : Tín hiệu ngắt bên ngoài từ mô-đun bảo vệ PPRO được kết nối với đầu nối JD1 hoặc JD2. Trong các ứng dụng đơn giản, tín hiệu ngắt điều khiển trực tiếp rơle K1 trên bo mạch, ngắt kết nối đầu ra servo và áp dụng độ lệch để buộc van đóng lại. Chức năng này chỉ hoạt động khi cuộn dây servo được dẫn động từ phần R và điều cần thiết là phải xác minh rằng công tắc SW1 ở vị trí BẬT và đèn LED DS1 màu xanh lá cây sáng, cho biết nguồn P28T khả dụng cho mạch K1.
Biểu quyết đầu ra TMR : Trong hệ thống TMR, ba cuộn dây của mỗi kênh servo được điều khiển độc lập. Một lỗi bộ điều khiển không ảnh hưởng đến lực điều khiển tổng thể trên van. Trong khi đó, gói I/O PSVO giám sát dòng điện servo và tín hiệu phản hồi LVDT của từng kênh trong thời gian thực, đưa ra cảnh báo chẩn đoán nếu vượt quá giới hạn.
Bảo trì trực tuyến : Ba nguồn cấp điện 28 V được điều khiển độc lập bằng các công tắc SW1, SW2 và SW3. Khi cần thay thế PSVO hoặc WSVO trong một phần cụ thể, chỉ cần tắt công tắc nguồn cho kênh tương ứng đó. Sau đó, thành phần này có thể được gỡ bỏ một cách an toàn trong khi các kênh còn lại tiếp tục duy trì điều khiển servo mà không cần phải tắt máy.
5. Cấu hình và chẩn đoán
Cấu hình phần cứng của IS200TSVCH1A chủ yếu được thực hiện thông qua các jumper. Trong các ứng dụng đơn giản, dòng điện cuộn dây cho servo 1 được chọn bởi JP1 và cho servo 2 bởi JP2. Trong các ứng dụng TMR, ba dòng cuộn dây cho servo 1 được chọn bởi JP1, JP3 và JP5 và ba kênh cho servo 2 bởi JP2, JP4 và JP6. Ngoài ra, bo mạch còn có ba công tắc nguồn (SW1-SW3) và đèn chỉ báo LED tương ứng (trạng thái P28R, P28S, P28T). Tất cả các tham số servo khác (như dòng điện danh định, số cuộn dây song song, số lượng cảm biến LVDT, thời gian lọc, v.v.) đều được định cấu hình trong gói I/O PSVO thông qua ứng dụng ToolboxST.
IS200TSVCH1A, hoạt động với gói I/O PSVO, cung cấp phạm vi chẩn đoán toàn diện:
Dòng servo vượt quá giới hạn hoặc lỗi không phản hồi.
Lỗi tín hiệu phản hồi LVDT vượt quá giới hạn (có thể chốt).
Lỗi chip ID bo mạch không khớp (ngăn chặn việc thay thế bo mạch không chính xác).
Tự động đọc chip ID trên mỗi đầu nối, xác minh loại bo mạch, số sê-ri và bản sửa đổi.
Tất cả thông tin chẩn đoán có thể được xem và đặt lại chi tiết thông qua ToolboxST, tạo điều kiện cho việc xác định và giải quyết lỗi nhanh chóng.
Kịch bản ứng dụng
IS200TSVCH1A chủ yếu được áp dụng trong điều khiển servo chính xác của máy quay lớn sau:
Điều khiển vị trí van nạp hơi chính của tuabin hơi.
Tua bin hơi hâm nóng lại điều khiển van nạp hơi.
Van điều khiển nhiên liệu tuabin khí (nhiên liệu khí hoặc lỏng).
Điều khiển van điều tốc tuabin bơm nước cấp.
Cánh dẫn hướng đầu vào máy nén và điều khiển vị trí van chống tăng áp.
Bất kỳ hệ thống servo điện-thủy lực nào yêu cầu độ tin cậy cao, độ chính xác cao và truyền động cáp đường dài.
Trong cấu hình TMR, một IS200TSVCH1A duy nhất đáp ứng đầy đủ các yêu cầu điều khiển dự phòng của các van quan trọng, mang lại sự đảm bảo vững chắc cho hoạt động an toàn và ổn định của các tổ máy phát điện. Trong các ứng dụng đơn giản, kích thước nhỏ gọn và chức năng phong phú của nó cũng có thể mang lại khả năng điều khiển servo hiệu suất cao cho các thiết bị nhỏ hơn hoặc hệ thống phụ trợ.
