Thẻ bảo vệ máy móc MPC4 200-510-070-113

Thẻ bảo vệ máy móc MPC4 là thành phần cốt lõi của dòng sản phẩm VM và là bộ phận quan trọng của Hệ thống bảo vệ máy móc (MPS) dòng VM600. Được thiết kế để giám sát và bảo vệ máy móc công nghiệp theo thời gian thực, thẻ này có tính linh hoạt và khả năng lập trình cao, có khả năng xử lý đồng thời bốn đầu vào tín hiệu động và hai đầu vào máy đo tốc độ (Keyphasor). Thẻ MPC4 được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp quan trọng như sản xuất điện, dầu khí và hàng không vũ trụ để đảm bảo thiết bị hoạt động trong điều kiện an toàn và đáng tin cậy.

Thẻ MPC4 có sẵn ba phiên bản: Tiêu chuẩn, Mạch riêng biệt và An toàn (MPC4SIL), đáp ứng các yêu cầu về an toàn và chức năng của các tình huống ứng dụng khác nhau. Tất cả các phiên bản phải được sử dụng như một cặp thẻ với thẻ đầu vào/đầu ra IOC4T tương ứng.

---

II. Các tính năng và lợi ích chính

1. Đầu vào tín hiệu động đa kênh

• Hỗ trợ 4 kênh tín hiệu động, chấp nhận đầu vào từ nhiều cảm biến khác nhau như gia tốc, vận tốc và độ dịch chuyển (khoảng cách).

• Mỗi kênh được lập trình độc lập và hỗ trợ đầu vào điện áp (±10V AC) hoặc dòng điện (0–25mA DC).

• Trở kháng đầu vào là 200 kΩ, có Tỷ lệ loại bỏ chế độ chung cao (>60 dB) và nhiễu xuyên âm thấp (-72 dB).

2. Đầu vào máy đo tốc độ kép (Keyphasor)

• Hỗ trợ 2 đầu vào tham chiếu tốc độ/pha, thích hợp cho đầu dò tiệm cận, bộ thu từ hoặc tín hiệu TTL.

• Hỗ trợ tỷ lệ máy đo tốc độ phân đoạn, với dải tốc độ rộng (0,016 Hz đến 50 kHz).

3. Xử lý tín hiệu số thời gian thực (DSP)

• Sử dụng công nghệ DSP tiên tiến để lọc, tích hợp/phân biệt và chỉnh lưu theo thời gian thực (RMS, giá trị trung bình, đỉnh thực, đỉnh thực đến đỉnh).

• Hỗ trợ theo dõi thứ tự, cho phép theo dõi đồng thời biên độ và pha.

4. Cảnh báo có thể lập trình & Điểm đặt thích ứng

• Cung cấp cảnh báo hai cấp độ Cảnh báo và Nguy hiểm, hỗ trợ các chức năng trì hoãn, trễ và chốt.

• Ngưỡng cảnh báo có thể được điều chỉnh thích ứng dựa trên tốc độ hoặc tín hiệu bên ngoài, nâng cao tính linh hoạt của hệ thống.

5. Nguồn điện cảm biến & điều hòa tín hiệu

• Bộ nguồn tích hợp hỗ trợ các cảm biến như gia tốc kế IEPE và hệ thống đo tiệm cận.

• Cung cấp đầu ra điện áp ±27,2V, +15V và nguồn dòng không đổi 6,16 mA.

6. Đầu nối bảng mặt trước & đèn báo trạng thái

• Đầu nối BNC cho mỗi kênh đầu ra được đệm tín hiệu cảm biến 'thô' để phân tích bên ngoài.

• Đèn LED ở bảng mặt trước hiển thị trạng thái kênh, cảnh báo và lỗi hệ thống.

7. Thiết kế mô-đun và có thể thay thế nóng

• Hỗ trợ chèn và xóa trực tiếp (trao đổi nóng), tạo điều kiện bảo trì và nâng cấp.

• Có thể hoạt động cùng với các thẻ khác trong hệ thống VM600 (ví dụ IOC4T, RLC16, IRC4).

8. An toàn & Chứng nhận

• Cả hai phiên bản Tiêu chuẩn và An toàn đều được chứng nhận theo tiêu chuẩn IEC 61508 và ISO 13849 cho các hệ thống an toàn chức năng (ví dụ: SIL 1, PL c).

• Phiên bản An toàn (MPC4SIL) có tính năng cách ly điện để ngăn chặn những thay đổi cấu hình vô ý.

  
  

---

III. Nguyên tắc làm việc & Chức năng xử lý

Nguyên lý hoạt động cốt lõi của thẻ MPC4 dựa trên công nghệ Xử lý tín hiệu số (DSP) hiệu suất cao. Nó cung cấp khả năng giám sát và bảo vệ máy móc toàn diện thông qua việc thu thập, lọc, phân tích và xử lý cảnh báo các tín hiệu cảm biến theo thời gian thực. Nguyên tắc làm việc được trình bày chi tiết ở bốn khía cạnh dưới đây:

1. Đầu vào và điều hòa tín hiệu

Thẻ MPC4 chấp nhận tín hiệu từ nhiều cảm biến khác nhau, bao gồm:

• Tín hiệu động: Chẳng hạn như gia tốc rung, vận tốc, độ dịch chuyển, cũng như vị trí lực đẩy, độ lệch tâm, độ giãn nở của vỏ, v.v.

• Tín hiệu máy đo tốc độ: Từ bộ pha phím, bộ mã hóa hoặc cảm biến xung, được sử dụng để tham chiếu pha và đo tốc độ.

Mỗi đầu vào tín hiệu động đều trải qua quá trình điều hòa ngoại vi tương tự, bao gồm:

• Phối hợp trở kháng: Trở kháng đầu vào 200 kΩ phù hợp với các đặc tính đầu ra cảm biến khác nhau.

• Từ chối chế độ chung: CMRR > 60 dB ngăn chặn hiệu quả nhiễu chế độ chung.

• Đáp ứng tần số: Dải tần số tương tự từ DC đến 60 kHz (-3 dB), đảm bảo duy trì các thành phần tần số cao.

Tín hiệu đầu vào hiện tại được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp thông qua điện trở 324,5 Ω bên trong trước khi lấy mẫu. Tất cả tín hiệu đầu vào đều đi qua các bộ lọc khử răng cưa trước khi đến ADC (Bộ chuyển đổi tương tự sang số), đảm bảo độ chính xác của việc lấy mẫu.

2. Luồng xử lý tín hiệu số

Thẻ MPC4 sử dụng kiến ​​trúc xử lý song song đa kênh, trong đó mỗi tín hiệu được xử lý độc lập, chủ yếu bao gồm các bước sau:

a) Lọc số

• Hỗ trợ các bộ lọc thông cao, thông thấp và thông dải với độ dốc có thể định cấu hình từ 6 đến 60 dB/quãng tám.

• Độ gợn của dải thông nhỏ hơn ±0,3 dB và độ suy giảm dải tần dừng lớn hơn 50 dB, đảm bảo độ tinh khiết của tín hiệu.

b) Tích hợp & Khác biệt

• Có thể tích hợp gia tốc với vận tốc hoặc độ dịch chuyển hoặc vi phân vận tốc với gia tốc, theo yêu cầu.

• Dải tần hoạt động tích hợp là 2,5 Hz đến 10 kHz.

c) Chỉnh lưu và tính biên độ

• Hỗ trợ nhiều phương pháp tính toán biên độ:

• RMS (Bình phương gốc)

• Giá trị trung bình

• Đỉnh thật

• Đỉnh đến đỉnh thực sự

• Sai số tuyến tính nhỏ hơn ±1% và độ chính xác biên độ là ±1% của toàn thang đo.

d) Theo dõi đơn hàng & Phân tích giai đoạn

• Tự động theo dõi biên độ và pha của các lệnh cụ thể (ví dụ: 1X, 2X, 3X) trong quá trình thay đổi tốc độ.

• Sai số pha nhỏ hơn ±6°, thường là ±1° ở tần số cơ bản.

e) Đo khoảng cách/vị trí

• Được sử dụng để theo dõi các thông số tĩnh hoặc thay đổi chậm như chuyển vị trục và vị trí lực đẩy.

• Hỗ trợ bù khoảng cách/bù đắp ban đầu để cải thiện độ chính xác của phép đo.

3. Kết hợp xử lý cảnh báo và logic

Thẻ MPC4 có hệ thống báo động có thể cấu hình linh hoạt:

a) Mức báo động

• Mỗi kênh hỗ trợ cảnh báo hai cấp độ Cảnh báo và Nguy hiểm, mỗi kênh có thể định cấu hình dưới mức giới hạn (A+, D+) hoặc dưới giới hạn (A-, D-).

• Ngưỡng cảnh báo có thể được đặt ở bất kỳ đâu trong thang đo đầy đủ và hỗ trợ điều chỉnh thích ứng, ví dụ: dựa trên tốc độ.

b) Độ trễ cảnh báo và độ trễ

• Người dùng có thể đặt thời gian trễ báo động để ngăn chặn các chuyến đi sai lầm.

• Chức năng trễ ngăn chặn cảnh báo kêu vang gần ngưỡng.

c) Tổ hợp logic

• Hỗ trợ các kết hợp logic như AND, OR và Biểu quyết đa số, với tối đa 8 chức năng cơ bản và 4 chức năng nâng cao có thể cấu hình.

• Thích hợp cho việc đánh giá đa thông số phức tạp trong hệ thống máy móc.

d) Đầu ra cảnh báo

• Tín hiệu cảnh báo được xuất qua thẻ IOC4T, điều khiển rơle hoặc truyền qua bus OC tới các thẻ khác (ví dụ: RLC16, IRC4).

4. Tự chẩn đoán hệ thống (Hệ thống OK)

Thẻ MPC4 bao gồm Hệ thống OK tích hợp giúp liên tục theo dõi tình trạng của cảm biến và chuỗi tín hiệu:

• Phát hiện ngưỡng hai cấp: Giới hạn trên và dưới có thể định cấu hình để theo dõi xem mức tín hiệu có nằm trong phạm vi hợp lý hay không.

• Phát hiện lỗi đường truyền: Xác định các lỗi như hở mạch và đoản mạch.

• Chỉ báo bảng mặt trước: Mỗi kênh có một đèn LED cho biết trạng thái 'OK' hoặc loại lỗi.

Ngoài ra, thẻ MPC4 còn thực hiện quy trình tự kiểm tra khi khởi động, chẩn đoán trạng thái phần cứng và chương trình cơ sở để đảm bảo hệ thống hoạt động đáng tin cậy.

---

IV. Sự khác biệt của phiên bản & Tình huống áp dụng

phiên bản	Đặc điểm	Ứng dụng điển hình
Tiêu chuẩn	Hỗ trợ tất cả các tính năng, bao gồm bus VME, kênh đo tốc độ, theo dõi băng thông hẹp.	Hệ thống bảo vệ máy móc nói chung.
Mạch riêng biệt	Thiết kế cách điện, tuân thủ tiêu chuẩn IEC 60255-5.	Môi trường nhiễu điện từ cao.
An toàn (MPC4SIL)	Không có giao diện VME, không có máy đo tốc độ hoặc hỗ trợ theo dõi băng thông hẹp, được chứng nhận SIL 1.	Hệ thống an toàn chức năng (ví dụ SIL 1/PL c).

---

V. Ứng dụng điển hình

• Tua bin khí & hơi nước: Giám sát độ rung, dịch chuyển, tốc độ.

• Máy nén & Máy bơm: Độ rung của trục, tình trạng ổ trục, vị trí lực đẩy.

• Máy phát điện & Động cơ: Chống rung, phân tích pha.

• Tua bin gió: Truyền động rung động của tàu và theo dõi tốc độ.