IS220PSVOH1B là mô-đun I/O điều khiển servo hiệu suất cao thuộc dòng PSVO (Gói I/O điều khiển servo) trong hệ thống điều khiển Mark VIe của GE (General Electric). Mô-đun này được thiết kế đặc biệt để cung cấp chức năng điều khiển và giao diện điện chính xác cho các van servo trong tua bin khí, máy nén và các máy móc quay công nghiệp khác. IS220PSVOH1B giao tiếp với bảng đầu cuối servo TSVC thông qua một hoặc hai mạng Ethernet I/O và hợp tác với cụm trình điều khiển servo WSVO liền kề để đạt được điều khiển vòng kín của hai vòng vị trí van servo độc lập.
IS220PSVOH1B áp dụng thiết kế mô-đun, kết hợp bo mạch xử lý I/O phân tán chung và bo mạch I/O chức năng servo chuyên dụng. Mô-đun này hỗ trợ năm dòng điện đầu ra của van servo có thể lựa chọn trong khoảng từ 10 mA đến 120 mA, phù hợp với các van servo có thông số kỹ thuật khác nhau. Mô-đun này cũng cung cấp tín hiệu kích thích LVDT (Biến áp vi sai biến tuyến tính) và có thể nhận tối đa tám tín hiệu phản hồi LVDT và hai đầu vào tốc độ xung từ đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu.
IS220PSVOH1B có thể được áp dụng trong các hệ thống đơn giản và TMR (Dự phòng ba mô-đun), đáp ứng các yêu cầu về độ tin cậy và tính sẵn sàng cao của các ứng dụng điều khiển công nghiệp. Mô-đun kết nối trực tiếp với bảng đầu cuối TSVCH1A thông qua đầu nối chân DC-62 và truy cập mạng INet thông qua giao diện Ethernet RJ-45 để trao đổi dữ liệu theo thời gian thực với bộ điều khiển.
II. Cấu trúc và giao diện phần cứng
2.1 Kích thước vật lý và cách lắp đặt
IS220PSVOH1B được thiết kế với công nghệ gắn trên bề mặt nhỏ gọn. Kích thước vật lý của nó như sau:
tham số |
Giá trị |
Chiều cao |
8,26 cm (3,25 inch) |
Chiều rộng |
4,19 cm (1,65 inch) |
Độ sâu |
12,1 cm (4,78 inch) |
Phương pháp lắp |
Cắm trực tiếp vào đầu nối bo mạch đầu cuối TSVCH1A, được bảo đảm về mặt cơ học thông qua các hạt chèn có ren bên cạnh cổng Ethernet và giá đỡ |
2.2 Đầu nối chính
IS220PSVOH1B được trang bị các đầu nối sau:
Đầu nối chân DC‑62 : Nằm ở mặt dưới của mô-đun, nối trực tiếp với đầu nối tương ứng trên bảng đầu cuối TSVC, mang tất cả tín hiệu I/O bao gồm tín hiệu LVDT, lệnh dòng điện servo và đầu ra kích thích.
ENET1 (RJ‑45) : Giao diện Ethernet của hệ thống chính để kết nối với mạng INet.
ENET2 (RJ‑45) : Giao diện Ethernet của hệ thống dự phòng/thứ cấp hỗ trợ cấu hình mạng kép để cải thiện độ tin cậy liên lạc.
Cổng hồng ngoại : Nằm ở mặt trước nhưng không được sử dụng trong sản phẩm này.
2.3 Đèn LED trạng thái
Nhiều đèn LED trên bảng mặt trước cung cấp chẩn đoán trực quan, bao gồm trạng thái nguồn, trạng thái liên kết Ethernet và trạng thái mô-đun.
III. Mô tả chức năng
3.1 Chức năng điều khiển servo
IS220PSVOH1B hoạt động cùng với cụm trình điều khiển servo WSVO. WSVO chứa nguồn điện chuyển đổi đầu vào điện áp P28 thành ±15 V cho mạch điều chỉnh dòng servo, hai bộ điều chỉnh dòng servo hoạt động từ tham chiếu dòng điện do gói I/O cung cấp, lựa chọn năm mức tăng có thể cấu hình và rơle tự sát servo và mạch điều khiển đầu ra kích thích.
Bên trong mô-đun, bo mạch servo BSVO ghép 24 kênh tương tự thành bộ chuyển đổi A/D 16 bit (tốc độ lấy mẫu 100 kHz, phạm vi ±10 V dc). A/D này xử lý các tín hiệu điều chỉnh dòng điện servo, đầu vào LVDT và giám sát nguồn điện. Tham chiếu hiện tại cho bộ điều chỉnh dòng điện tương tự trên WSVO được tạo trên BSVO bằng bộ chuyển đổi D/A 14-bit. Kích thích LVDT sử dụng bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự tạo ra sóng hình sin 3,2 kHz, sóng này được lọc và truyền đến WSVO.
3.2 Giao diện LVDT
Mô-đun này hỗ trợ tối đa tám đầu vào phản hồi LVDT để đo vị trí chính xác của van hoặc bộ truyền động. Mỗi đầu vào LVDT đều có tính năng lọc thông thấp và loại bỏ chế độ chung cao để đảm bảo tín hiệu vị trí ổn định ngay cả trong môi trường điện từ khắc nghiệt. Người dùng có thể thực hiện hiệu chỉnh tự động từng LVDT bằng phần mềm ToolboxST, ghi lại các giá trị Vrms tương ứng với các vị trí van đóng hoàn toàn và mở hoàn toàn (MnLVDTx_Vrms và MxLVDTx_Vrms), từ đó chuyển đổi tín hiệu điện áp thành tỷ lệ phần trăm vị trí 0%–100%.
3.3 Đầu vào nhịp tim
IS220PSVOH1B cung cấp hai kênh đầu vào tốc độ xung, có thể định cấu hình cho:
Từ tính (thụ động) : Thích hợp cho đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu và các thiết bị tương tự. Mạch điều hòa tín hiệu được tối ưu hóa cho cảm biến phân luồng.
Cảm biến hoạt động TTL : Thích hợp cho cảm biến đầu ra hoạt động 5–27 V.
Đầu vào tốc độ xung cũng hỗ trợ một số loại ứng dụng:
Loại dòng chảy : Được sử dụng để đo lưu lượng nhiên liệu của bộ chia dòng.
Loại tốc độ : Được sử dụng để đo tốc độ tuabin một trục thông thường.
Loại tốc độ cao : Mở rộng phạm vi đo tốc độ.
Tốc độ LM : Được thiết kế đặc biệt cho tuabin dòng LM.
Speed_HSNG : Được sử dụng để bù cho khoảng cách giữa các răng không nhất quán trên bánh xe tốc độ. Chế độ này ánh xạ khoảng cách giữa các răng để loại bỏ các biến đổi tốc độ định kỳ, cung cấp các bit trạng thái khóa ánh xạ (HSNGn_Stat).
Nếu không thể đạt được khóa do biến đổi giữa các răng quá mức, thông số Lock_Limit có thể được điều chỉnh theo mức tăng 1% để cho phép nhiều biến thể hơn trên mỗi vòng quay. Các lý do cần điều chỉnh có thể bao gồm: bánh xe tốc độ có từ hóa, bánh xe tốc độ hai mảnh, nhiễu điện từ bên ngoài hoặc cách đi dây/che chắn không đúng cách. Tuy nhiên, việc tăng Lock_Limit cho phép thay đổi tốc độ nhiều hơn; nguyên nhân gốc rễ cần được giải quyết bất cứ khi nào có thể.
3.4 Hiệu chỉnh van servo
IS220PSVOH1B hỗ trợ kiểm tra hoạt động của bộ truyền động van. Hiệu suất servo có thể được xác minh theo ba cách:
Chế độ thủ công : Nhập giá trị mong muốn bằng số và theo dõi hiệu suất bằng cách sử dụng máy ghi xu hướng.
Tăng tốc vị trí (Xác minh vị trí) – áp dụng tăng tốc cho bộ truyền động.
Dòng điện bước (Xác minh hiện tại) - áp dụng đầu vào bước cho bộ truyền động.
Khi sử dụng bảng đầu cuối mới trên hệ thống, cần phải hiệu chỉnh lại các vòng servo IS220PSVOH1B. Bộ điều khiển lưu mã vạch của bảng thiết bị đầu cuối và so sánh nó với bảng thiết bị đầu cuối hiện tại trong thời gian tải cấu hình lại. Mỗi lần lưu hiệu chuẩn, tên mã vạch sẽ được cập nhật vào bảng hiện tại.
Các bước hiệu chỉnh (trong ToolboxST):
Trong Trình chỉnh sửa Thành phần, chọn tab Phần cứng.
Trong Chế độ xem dạng cây, chọn mô-đun IS220PSVOH1B mong muốn.
Trong Chế độ xem tóm tắt, chọn tab Biến, sau đó nhấp vào Bật/Ngoại tuyến.
Cuộn đến CalibEnab1 hoặc CalibEnab2 và nhấp đúp để bật hiệu chuẩn (chỉ các bộ điều chỉnh đã bật mới có thể hiệu chỉnh).
Chuyển sang tab Bộ điều chỉnh, chọn bộ điều chỉnh mong muốn từ danh sách thả xuống và chọn hộp Bật.
Nhấp vào nút Hiệu chỉnh để mở hộp thoại Hiệu chỉnh van.
Nhấp vào Chế độ hiệu chỉnh để vào chế độ hiệu chuẩn.
Nhấp vào Kết thúc tối thiểu (bộ truyền động hành trình đến điểm cuối tối thiểu), Cố định Kết thúc tối thiểu (đọc điện áp), Kết thúc tối đa (hành trình đến điểm cuối tối đa), Cố định kết thúc tối đa (đọc điện áp).
Nhấp vào Hiệu chỉnh để sử dụng các giá trị được tính toán, sau đó Lưu để lưu trữ chúng trong mô-đun I/O và cấu hình ToolboxST hiện tại.
Các lệnh xác minh (không yêu cầu trình tự) bao gồm: Vị trí (bước và màn hình), Hiện tại (bước và màn hình), Thủ công (chuyển động thủ công, được sử dụng với nút Gửi), Gửi (gửi giá trị điểm đặt), TẮT (thoát chế độ xác minh).
3.5 Các loại thuật toán điều chỉnh
IS220PSVOH1B hỗ trợ nhiều loại thuật toán điều chỉnh servo có thể lựa chọn thông qua tham số Reg_Type:
Giá trị Reg_Type |
Sự miêu tả |
Chưa sử dụng |
Không được sử dụng |
không_fbk |
Không có bộ điều chỉnh phản hồi |
1_LVvị trí |
Bộ điều chỉnh vị trí LVDT đơn |
1_PulseRate |
Bộ điều chỉnh tốc độ xung đơn (dòng nhiên liệu) |
2_LVpilotCyl |
Bộ điều chỉnh xi lanh thí điểm LVDT kép (chính + thí điểm) |
2_LVposMAX |
Bộ điều chỉnh vị trí sử dụng tối đa hai LVDT |
2_LVposMIN |
Bộ điều chỉnh vị trí sử dụng tối thiểu hai LVDT |
2_PIsRateMAX |
Bộ điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu sử dụng tối đa hai tốc độ xung |
3_LV_LMX |
Trung vị của ba LVDT (đối với tuabin LMX100) |
3_LVposMID |
Trung vị của ba LVDT (đối với tua bin khí hạng nặng) |
4_LV_LM |
Lựa chọn cặp LVDT kép theo hệ mét tỷ lệ (cho LM1600/2500/6000) |
4_LV_LMX |
Bộ điều chỉnh bốn‑LVDT (LMX mở rộng) |
4_LVP/xi lanhMAX |
Bốn bộ điều chỉnh tối đa chính/thí điểm LVDT |
Mỗi loại bộ điều chỉnh có các tham số cấu hình chuyên dụng như mức tăng (RegGain), độ lệch null (RegNullBias), giới hạn vị trí (MaxPOSvalue/MinPOSvalue) và các giá trị tương ứng điện áp LVDT (MnLVDTx_Vrms/MxLVDTx_Vrms).
3.6 Hàm hoà sắc
Để tránh van servo bị kẹt do hoạt động tĩnh kéo dài, IS220PSVOH1B cung cấp chức năng hòa sắc biên độ có thể điều chỉnh. Tùy chọn tần số hòa sắc: 12,5 Hz, 25 Hz, 33,33 Hz, 50 Hz, 100 Hz hoặc Không sử dụng. Biên độ hòa sắc (DitherAmpl) được chỉ định theo % dòng điện, trong phạm vi 0–10%. Lưu ý: Khi bật tính năng phát hiện cuộn dây bị chập, biên độ hoà sắc lớn hơn 2% không được khuyến nghị vì chúng có thể cản trở việc tính toán điện trở cuộn dây. Nếu biên độ hòa sắc là quan trọng, hãy vô hiệu hóa tính toán điện trở cuộn dây.
3.7 Bảo vệ Tự sát
IS220PSVOH1B cung cấp nhiều cơ chế bảo vệ tự sát cho đầu ra servo để đảm bảo vận hành an toàn van servo đến vị trí an toàn (thường đóng) khi phát hiện lỗi. Các điều kiện tự sát có thể cấu hình bao gồm:
Tự sát hiện tại (EnablCurSuic) : Được kích hoạt khi lỗi giữa dòng lệnh và dòng phản hồi thực tế vượt quá ngưỡng Curr_Suicide đã đặt (0–100%).
Tự sát phản hồi vị trí (EnablFbkSuic) : Được kích hoạt khi phản hồi vị trí vượt quá phạm vi (100% + Fdbk_Suicide).
Tự tử cuộn dây mở (OpenCoilSuic) : Được kích hoạt khi phát hiện cuộn dây servo mở; sử dụng OpenCoildiag để có được thông tin chẩn đoán cụ thể.
Tự tử cuộn dây ngắn (ShrtCoilSuic) : Được kích hoạt khi phát hiện cuộn dây servo bị chập; sử dụng ShrtCoildiag để biết chi tiết chẩn đoán.
Việc phát hiện hở mạch và ngắn mạch dựa trên tính toán điện trở cuộn dây: sau khi hiệu chuẩn, RcoilOpen = 2 × (Điện áp tuân thủ servo / Dòng điện servo), RcoilShort = 0,5 × (Điện áp tuân thủ servo / Dòng điện servo). Người dùng có thể đặt RopenTimeLim và RShrtTimeLim (giây) làm độ trễ xác nhận lỗi.
VI. Tóm tắt thông số cấu hình
IS220PSVOH1B được cấu hình thông qua phần mềm ToolboxST. Các mục cấu hình chính bao gồm:
4.1 Tab servo
tham số |
Sự miêu tả |
Tùy chọn/Mặc định |
servo_MA_Out |
Định mức dòng servo danh nghĩa (mA) |
10, 20, 40, 80, 120 (mặc định 10) |
Kích hoạtCurSuic |
Kích hoạt tính năng tự tử hiện tại |
Bật/Tắt (Tắt mặc định) |
Kích hoạtFbkSuic |
Bật phản hồi vị trí Tự tử |
Bật/Tắt (Tắt mặc định) |
EnblAutoGain |
Bật Tăng tự động (đối với 4_LV_LM, 3_LVLMX, 4_LVLMX) |
Bật/Tắt (Tắt mặc định) |
Cuộn dây_RS_Chỉ |
Cấu hình servo 2 cuộn dây (không tải trên đầu cuối S) |
Bật/Tắt (Tắt mặc định) |
Curr_Tự tử |
Ngưỡng tự sát lỗi hiện tại (%) |
0–100 (mặc định 5) |
Fdbk_Tự tử |
Tỷ lệ tự sát phản hồi vị trí (%) |
0–10 (mặc định 5) |
OpenCoilSuic |
Cho phép tự sát cuộn dây mở |
Bật/Tắt (Tắt mặc định) |
ShrtCoilSuic |
Cho phép tự sát cuộn dây ngắn |
Bật/Tắt (Tắt mặc định) |
Chú ýTBmAJmpPos |
Trận đấu vị trí jumper TSVC mA |
10/20/40/80/120 mA_A/120 mA_B (mặc định 10) |
RopenThời GianLim |
Độ trễ phát hiện mạch hở (giây) |
0–100 (mặc định 1) |
RShrtThời gianLim |
Độ trễ phát hiện ngắn mạch (giây) |
0–100 (mặc định 1) |
TMR_Giới hạn khác biệt |
Giới hạn chẩn đoán chênh lệch phiếu bầu TMR (%) |
0–110 (mặc định 25) |
4.2 Tab nhịp tim
tham số |
Sự miêu tả |
Tùy chọn/Mặc định |
SysLim2Latch |
Kích hoạt chốt giới hạn hệ thống 2 |
Chốt/NotLatch (Chốt mặc định) |
SysLim2Type |
Loại so sánh giới hạn |
≤ hoặc ≥ (mặc định ≥) |
SysLimit2 |
Giới hạn trên của tốc độ dòng chảy |
0–20000 (mặc định 0) |
TMR_Giới hạn khác biệt |
Giới hạn chênh lệch phiếu bầu TMR (%) |
0–20000 (mặc định 5) |
4.3 Tab Bộ điều chỉnh
tham số |
Sự miêu tả |
Phạm vi/Mặc định |
Reg_Type |
Loại thuật toán điều chỉnh |
Xem danh sách ở trên (mặc định Chưa sử dụng) |
Hòa sắc_Freq |
Tần số hoà sắc (Hz) |
12,5, 25, 33,33, 50, 100, Không sử dụng (mặc định Không sử dụng) |
Hòa sắcAmpl |
Biên độ hoà sắc (% dòng điện) |
0–10 (mặc định 2) |
LVDT_Ký quỹ |
Biên độ chẩn đoán vượt quá phạm vi LVDT (%) |
1–100 (mặc định 2) |
RegGain |
Mức tăng vòng lặp vị trí (% hiện tại / đơn vị Eng.) |
-200 đến 200 (mặc định 1) |
RegNullBias |
Bù sai lệch Null (% hiện tại) |
-100 đến 100 (mặc định 0) |
Giá trị POS tối đa |
Vị trí ở trạng thái mở hoàn toàn (thường là %) |
-15 đến 150 (mặc định 100) |
Giá trị POS tối thiểu |
Vị trí ở trạng thái đóng hoàn toàn (thường là %) |
-15 đến 150 (mặc định 0) |
MnLVDT1_Vrms |
Điện áp LVDT khi đóng hoàn toàn (Vrms, simplex/TMR) |
0–7.1 (mặc định 1 / 1,1,1) |
MxLVDT1_Vrms |
Điện áp LVDT khi mở hoàn toàn (Vrms, simplex/TMR) |
0–7.1 (mặc định 5 / 5,5,5) |
V. Chẩn đoán và Cảnh báo
IS220PSVOH1B thực hiện các thử nghiệm tự chẩn đoán sau:
Tự kiểm tra khi bật nguồn: kiểm tra RAM, bộ nhớ flash, cổng Ethernet và hầu hết phần cứng bo mạch xử lý.
Giám sát liên tục nguồn điện bên trong.
Kiểm tra ID điện tử: xác minh rằng bộ phần cứng bảng đầu cuối, bảng thu thập và bảng xử lý khớp với nhau và mã ứng dụng trong flash có chính xác đối với phần cứng hay không.
Mỗi đầu vào analog đều có các bước kiểm tra giới hạn phần cứng dựa trên mức cao và thấp đặt trước (không thể cấu hình) gần phạm vi hoạt động. Nếu vượt quá, tín hiệu logic sẽ được đặt và đầu vào không được quét nữa.
Mỗi đầu vào cũng có các bước kiểm tra giới hạn hệ thống dựa trên mức cao/thấp có thể định cấu hình, có thể tạo ra cảnh báo, bật/tắt các chức năng và chốt/không chốt. RSTSYS đặt lại các điều kiện ngoài giới hạn.
Phần cứng đầu vào tương tự bao gồm điện áp tham chiếu chính xác trong mỗi lần quét; các giá trị đo được so sánh với các giá trị dự kiến để xác nhận tình trạng của bộ chuyển đổi A/D.
Dòng điện đầu ra tương tự được cảm nhận trên bảng đầu cuối bằng điện trở tải nhỏ; gói I/O điều chỉnh tín hiệu này và so sánh nó với dòng điện được lệnh để xác nhận tình trạng của bộ chuyển đổi D/A.
Rơle tự sát đầu ra tương tự được theo dõi liên tục để thống nhất giữa trạng thái lệnh và chỉ báo phản hồi.
Thông tin chẩn đoán chi tiết có sẵn thông qua ứng dụng ToolboxST. Các tín hiệu chẩn đoán có thể được chốt và đặt lại riêng lẻ thông qua tín hiệu RSTDIAG khi chúng hoạt động trở lại bình thường.
VI. Ghi chú cài đặt
Gắn bảng đầu cuối TSVCH1A một cách an toàn.
Cắm trực tiếp một mô-đun IS220PSVOH1B (đơn giản) hoặc ba (TMR) vào các đầu nối bảng đầu cuối.
Cố định mô-đun về mặt cơ học bằng cách sử dụng các miếng đệm có ren bên cạnh các cổng Ethernet và giá đỡ gắn dành riêng cho bo mạch đầu cuối. Điều chỉnh vị trí giá đỡ sao cho không có lực vuông góc tác dụng lên đầu nối chân DC‑62.
Cắm các cụm trình điều khiển servo WSVO vào các đầu nối J2 48 chân và cố định bằng bốn vít.
Cắm một hoặc hai cáp Ethernet tùy thuộc vào cấu hình hệ thống. Khi sử dụng một kết nối INet, mô-đun sẽ hoạt động trên một trong hai cổng. Nếu sử dụng kết nối kép, thông lệ tiêu chuẩn là kết nối ENET1 với mạng được liên kết với bộ điều khiển R.
Cấp nguồn cho gói I/O và trình điều khiển bằng cách sử dụng công tắc nguồn trên TSVC. Sử dụng SW3 cho R, SW2 cho S và SW1 cho T và kiểm tra đèn báo. Đối với các ứng dụng đơn giản sử dụng TSVC JDI/JD2 (rơle K1), hãy xác minh rằng SW1 đang BẬT và đèn LED DS1 màu xanh lục sáng; nếu không thì rơle ghi đè chuyến đi K1 sẽ không cung cấp khả năng bảo vệ như mong muốn.
Sử dụng ứng dụng ToolboxST để định cấu hình các gói I/O nếu cần. Lưu ý: Nếu cấu hình đã tải xuống chứa các gói I/O có ID mô-đun khác với cấu hình hiện đang chạy thì có thể cài đặt chương trình cơ sở không chính xác vào một số gói I/O. Trong trường hợp đó, hãy đảm bảo bộ điều khiển đang chạy cấu hình mới, khởi động lại toàn bộ hệ thống, sau đó khởi động lại Trình hướng dẫn tải xuống ToolboxST.
