超速保护卡Word文档下载推荐.docx
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能达到20MHz的CPU频率。
该单片机功能强大、扩展性好,自恢复能力强。
1.2采用ALTERA公司先进的CPLD作为单片机的接口部件。
该芯片可以将众多
硬逻辑功能用软件实现,访问速度极快,同时通过该芯片丰富的I/O口,可简化卡件电路,提高卡件的集成度,从而增强卡件可靠性。
1.3同时配置了磁阻式传感器和电涡流传感器信号采集处理电路,提高了卡件
的信号处理能力。
1.4采用专用16位A/D芯片配合XC164CS内部高速工作单元对转速传感器信
号进行采样及处理,有效的提高了转速的测量范围及精度,并实现了与转速相对应的4~20mA标准信号输出及与转速相对应的标准脉冲信号输出。
1.5内设四路隔离标准4~20mA的模拟信号输入通道,其中三路采集电功率信
号,一路采集中排压力信号,四路信号经A/D芯片转换后同时送入CPU进行处理,通过判断功率、负荷的平衡情况,来输出相应的继电器保护信号。
1.6显示模块由Microchip公司的8位单片机和Agilent的高档集成LED显示
器等构成,可实时显示转速,指示卡件运行状态。
1.7采用双路24VDC供电,任意一路电源故障,不影响模板正常工作,同时各
工作模块均采用DC-DC隔离电源,模拟通道采用隔离运放,数字通道采用光隔处理,确保卡件各工作模块的独立性,使卡件的电源回路和信号处理通道在使用中更为安全可靠。
1.8超速保护卡由主卡和插接在其上的CPU卡、涡流信号处理卡、显示卡构成。
2.超速保护卡件配套机箱组件
2.1机箱采用19”的电磁屏蔽机箱及组件。
机箱后面的接线端子统一焊接到电
源母板上,接线方便。
2.2卡件插入机箱时使用推拉式结构,插拔十分方便。
0—3功能简介
1.工作原理
DFCS001超速保护卡是通过采集前端磁阻或涡流转速传感器信号,计算出汽轮机转速并判断是否超限,同时对输入的电功率及中排压力信号进行计算并判断功率、负荷平衡情况,从而控制继电器是否输出相应保护信号,卡件同时可输出一路与转速相对应的4~20mA标准信号及一路与转速相对应的脉冲信号。
通过面板上的指示灯及转速显示,可以实时了解卡件的工作状态。
2.操作功能简介
2.1初始化
由面板的Speed/ALM按钮和母卡上1、2号编码盘组合使用,可设定测速齿轮齿数、加速度限制值、电功率、中排压力计算因子并存储在卡件所配的FRAM中,从而达到对卡件的初始化预置。
2.2传感器选择
该卡提供了磁阻式传感器和电涡流传感器选择开关及跳线,可以通过其状态选择接入的传感器类型。
2.3卡件功能选择开关
本卡面板提供了103%、110%、114%、ACC-L、PLU指示灯报警功能,可通过面板拨码开关的相应拨码位来进行相应功能的切除屏蔽。
2.4Speed/ALM按键
出现超速等报警后,可通过Speed/ALM按键在面板LED显示屏上切换显示速度和报警信息。
2.5面板指示灯
出现报警信息,通过面板上定义的各LED灯指示。
2.6LED显示屏
LED显示屏实时显示所测量的转速。
3.功率、负荷不平衡计算公式
电功率:
4~20mA0~100%三路
中排压力:
4~20mA0~100%一路
计算公式:
中排压力-电功率(3取中)﹥30%额定功率
动作对象:
OPC动作(103%输出继电器)
0—4使用说明
1.跳线及拨码S1设置
在使用超速保护卡之前,必须先根据使用的情况进行跳线及拨码设置。
同时要完成机箱的正确接线后,方可上电。
跳线见表0-4-1。
表0-4-1
标号
1-2连接
3-2连接
说明
J10
将磁阻信号直接接入模拟处理电路
将涡流信号经过子板处理后接入模拟处理电路
因为磁阻和涡流信号的不同特性,涡流信号要经过子板处理后才可以接入模拟处理电路
J11
将子板信号直接引入数字处理电路
将信号经模拟处理后引入数字处理电路
默认3-2连接,有更高的可靠性
J13
信号进入锁相电路前2分频
信号进入锁相电路前4分频
默认1-2连接
J14
信号4分频后输入给CPU
信号2分频后输入给CPU
大的分频数可降低CPU的负荷,默认1-2连接
J15
倍频信号8分频后输入给CPU
倍频信号4分频后输入给CPU
J11、J13、J14、J15跳线器设置用户不得自行更改。
拨码S1设置说明见表0-4-2。
表0-4-2
拨码号
ON
OFF
1
110%功能投入
110%功能切除
2
无
3
2.接口说明
2.1超速保护卡机箱
超速保护卡机箱是由电磁屏蔽机箱和背板端子以及卡轨组件组成。
背板是一块印刷电路板,所有超速保护卡件的插座均焊接在背板上。
外部接线均通过背板上的接线端子接入。
2.2超速保护卡机箱外形图见图0-4-1。
图0-4-1:
超速保护卡机箱外型图
图0-4-1中上面一幅为插有超速保护卡后机箱的正视图,其中②为插有卡件的插槽,③为没有插卡用使用空面板的空插槽;
图0-4-1中下面一幅图为机箱的俯视图。
2.3超速保护卡的背板外观图
所有的外部接线均从超速保护卡机箱的背板上接入。
其中TB23是为通讯预留的设计,目前无使用;
TB25为直流电源24V的接入端子;
TB1~TB20是为机箱内所有超速保护卡提供的接线端子。
其中一块卡占用两组接线端子,如插在左边第一卡轨上的超速保护卡的接口信号就是通过(TB1,TB2)接入和输出,依次类推。
整个背板的接线端子分布见图0-4-2。
图0-4-2:
超速保护机箱背板端子图(从背面正视)
2.4超速保护卡背板上接口端子的定义
超速保护卡每两组端子为一块卡使用。
现以(TB1,TB2)为例说明每个接线端子的意义,端子编号从上到下为(1~16),如图0-4-3所示,1~4#继电器定义见表0-4-3:
TB1
TB2
第一路电功率4~20mA输入(+)
第二路电功率4~20mA输入(+)
SERV01+(伺服1驱动+)
第一路电功率4~20mA输入(-)
第二路电功率4~20mA输入(-)
第三路电功率4~20mA输入(+)
中排压力4~20mA输入(+)
第三路电功率4~20mA输入(-)
中排压力4~20mA输入(-)
对应转速4~20mA输出(+)
4
涡流传感器供电电源(VT)
快速手动开入(开入)
5
对应转速4~20mA输出(-)
6
转速传感器信号(SG)
校验开始输入(开入)
对应转速脉冲信号(PULSE)
转速传感器公共端(COM)
校验允许输入(开入)
对应转速脉冲信号(COM)
7
8
9
2#继电器常开触点1-1
LVDT1-1-2(LVDT1次1)
1#继电器常开触点1-1
校验状态输出(开出24V/2A)
2#继电器常开触点1-2
LVDT1-2-1(LVDT1次2)
1#继电器常开触点1-2
紧急手动输出(开出24V/2A)
10
11
2#继电器常开触点2-1
LVDT1-2-2(LVDT1次2)
1#继电器常开触点2-1
阀位增输出(开出24V/2A)
2#继电器常开触点2-2
LVDT2-1-1(LVDT2次1)
1#继电器常开触点2-2
阀位减输出(开出24V/2A)
12
13
4#继电器常开触点1-1
LVDT2-1-2(LVDT2次1)
3#继电器常开触点1-1
故障输出(开出24V/2A)
14
4#继电器常开触点1-2
LVDT2-2-1(LVDT2次2)
3#继电器常开触点1-2
OUT_COM(输出公共端)
4#继电器常开触点2-1
LVDT2-2-2(LVDT2次2)
3#继电器常开触点2-1
伺服阀给定+(4-20mA)
15
16
4#继电器常开触点2-2
3#继电器常开触点2-2
图0-4-3:
接线端子定义
表0-4-3
继电器序号
接线说明
1#
103%超速保护及
功率、负荷不平衡(PLU)保护
2#
110%超速保护
3#
114%超速保护
4#
加速度超限保护
2.5超速保护卡机箱背板上TB25电源端子定义,见图0-4-4
24V输入-
24V输入+
图0-4-4:
电源端子定义
图0-4-4中虚线部分为卡件内部接线。
从图中可以看出,(1,2)、(3,4)、(5,6)、(7,8)四对端子在内部已经短接,不能更改。
(1,2,3,4)构成一组输入电源,(5,6,7,8)构成另外一组输入电源。
3.具体接线的使用说明
由于在每个工程中使用的给定类型和传感器类型等可能不一样,现对某些接线情况给出具体说明。
下列说明均以(TB1,TB2)为例。
3.1传感器信号输入接线
本超速保护卡对于不同的传感器,其具体接线情况如图0-4-5,0-4-6所示,0-4-7、0-4-8为外接线示意图。
磁阻传感器信号(SG)
磁阻传感器公共端(COM)
空
TB21
涡流传感器信号(SG)
涡流传感器公共端(COM)
图0-4-5:
涡流传感器接线图0-4-6:
磁阻传感器接线
图0-4-7:
磁阻传感器外接线示意图
图0-4-8:
涡流传感器外接线示意图
除了接线上的差异外,跳线器也有差异,当接入磁阻传感器信号时,短接J10的1、2脚;
接入涡流传感器信号时,短接J10的3、4脚。
3.2转速对应4~20mA输出接线
本超速保护卡设有与转速对应的4~20mA电流输出端子,输出接线见图0-4-9,图0-4-10为对应转速4~20mA输出外接线示意图。
对应转速4~20mA输出(+)
对应转速4~20mA输出(-)
阀位输出-
图0-4-9:
对应转速4~20mA输出接线图
图0-4-10:
对应转速4~20mA输出外接线示意图
3.3对应转速脉冲量输出接线
本超速保护卡设有与转速对应的脉冲量输出端子,输出接线见图0-4-11,图0-4-12为对应转速4~20mA输出外接线示意图。
对应转速脉冲信号(CON)
图0-4-11:
对应转速脉冲量输出接线图
图0-4-12:
对应转速速脉冲量输出外接线示意图
3.4超速保护卡的电功率和中排压力4~20mA电流信号接线
本卡从设计上考虑了功率、负荷平衡情况(PLU)的动作要求,接入电功率及中排压力相对应的4~20mA电流信号,通过设定的参数,计算后可得出功率、负荷平衡情况,从而判断是否驱动继电器动作,其接线方式如图0-4-13所示,图0-4-14为1路4~20mA电流信号输入外接线示意图。
中排压力4~20mA输入(+)
SERV02+(伺服2驱动+)
中排压力4~20mA输入(-)
第四路4~20mA输入(-)
第二路电功率4~20mA输入(+)
第二路4~20mA输入(+)
第一路电功率4~20mA输入(+)
第二路电功率4~20mA输入(-)
第二路4~20mA输入(-)
第一路电功率4~20mA输入(-)
第一路4~20mA输入(-)
第三路电功率4~20mA输入(+)
第三路4~20mA输入(+)
第三路电功率4~20mA输入(-)
第三路4~20mA输入(-)
图0-4-13:
电功率和中排压力4~20mA电流信号接线图
图0-4-14:
1路4~20mA电流信号输入外接线示意图
3.5继电器输出接线
卡件对于输入的转速信号及电功率和中排压力4~20mA电流信号进行计算、判断后,驱动继电器动作,其接线方式如下图0-4-15所示,图0-4-16为1#继电器外接线示意图(2#、3#、4#同理)。
GND
(2)
伺服阀给定-
图0-4-15:
继电器输出接线图
图0-4-16:
1#继电器外接线示意图
4.面板指示及面板拨码说明
本卡主要使用前面板上的指示灯和LED显示屏来做卡件的状态显示,面板上的指示灯、LED显示屏及拨码含义的具体描述如下:
4.1面板上状态灯定义说明
4.1.1PWR灯:
电源指示灯,卡件上电后PWR灯显示为绿色长亮。
4.1.2RUN灯:
卡件运行指示灯,卡件正常运行时显示为绿色闪烁。
4.1.3ALM灯:
报警指示灯,正常时指示灯长灭,出现报警信号时,如103%超速、功率、负荷不平衡等,ALM灯指示灯红色长亮。
4.1.4NLD灯:
转速输出电流回路断流指示灯。
对应转速输出的4~20mA输出通道接入负载有信号输出时,指示灯绿色长亮;
出现故障或无信号输出时,指示灯灭。
4.1.5103%灯:
103%超速指示灯,卡件测量转速小于3090转时,指示灯长灭,大于等于3090转时,指示灯红色长亮,同时ALM灯红色长亮,复位时需拨动面板上拨码开关的相应拨码位。
4.1.6110%灯:
110%超速指示灯,卡件测量转速小于3300转时,指示灯长灭,大于等于3300转时,指示灯红色长亮,同时ALM灯红色长亮,复位时需拨动面板上拨码开关的相应拨码位。
4.1.7114%灯:
114%超速指示灯,卡件测量转速小于3420转时,指示灯长灭,大于等于3420转时,指示灯红色长亮,同时ALM灯红色长亮,复位时需拨动面板上拨码开关的相应拨码位。
4.1.8ACC-L灯:
加速度超限指示灯,加速度超限时,指示灯红色长亮报警,未超限时指示灯长灭。
4.1.9PLU灯:
功率、负荷不平衡指示灯,功率、负荷不平衡时,指示灯红色长亮报警,功率、负荷平衡时,指示灯长灭。
4.2面板上LED显示屏定义说明
出现故障时显示NCom,上电未接入转速信号时,显示0000,接入转速信号时,实时显示转速数值,出现速度超限时,按面板的Speed/ALM按钮可切换显示转速数值和报警信息,报警信息定义表如表0-4-4。
表0-4-4
报警内容
报警显示信息
103%超速、PLU超限
1B1B
110%超速
2C2C
114%超速
3D3D
加速度超限
4E4E
4.3面板拨码定义说明
面板上拨码开关的1至5号拨码位依次对应指示灯103%、110%、114%、
ACC-L、PLU,可通过拨动相应拨码位进行功能切除屏蔽,也可通过其对动作过的报警状态进行复位,具体定义表如表0-4-5。
表0-4-5
使用103%超限保护
切除103%超限保护
使用110%超限保护
切除110%超限保护
使用114%超限保护
切除114%超限保护
使用加速度超限保护
切除加速度超限保护
使用PLU超限保护
切除PLU超限保护
5.初始化操作说明
下面将对超速保护卡的初始化操作过程进行详细的描述。
5.1上电初始化
按照图0-4-15所示位置通过按动Speed/ALM按键及拨动1、2号编码盘来进行卡件的初始化设置。
初始化设置按键位置图
将螺丝刀插入编码盘后,通过观察面板的LED显示屏及103%、110%、114指示灯的组合来进行初始化设置,面板图如图0-4-16。
面板示意图
拨动编码盘1、2,使其都指向0位,再将卡件插入机箱上电,进入卡件初始化设置。
转动编码盘1,共可设置10个参数,编码盘1的0~9编码位对应的LED灯指示及参数定义如表0-4-6所示:
表0-4-6
序号
编码盘1编码位
对应参数定义
103%
110%
114%
测速齿轮齿数
灭
电功率计算因子1
亮
电功率计算因子2
电功率计算因子3
中排压力计算因子
加速度限制值
103%动作值设定
110%动作值设定
114%动作值设定
未定义
注:
电功率计算因子计算公式为:
电功率计算因子=(功率表最大量程/额定电功率值)×
1000
中排压力计算因子计算公式为:
中排压力计算因子=(压力最大量程/额定中排压力值)×
卡件在出厂前会对每一个参数值进行预设,卡件上电后,由于编码盘1指
向0位,所以LED显示屏上将显示出第1个参数的预设值(一般为60),如无需更改,则转动编码盘1指向1位,设置第2个参数,以此类推,设置完所必需的6个参数。
如需对某一个参数的预设值进行更改,则长按Speed/ALM按键大约3秒,面板的LED灯全亮一次后,进入参数设置状态,先通过转动编码盘2设置参数的最高位(最高位为千位),再依次按动Speed/ALM按键,通过转动编码盘2设置参数的百位、十位、个位数值,同时所设的数值会在LED显示屏上显示出来,设置完成后,再按动一次Speed/ALM按键,面板LED灯全亮一次后,表示参数已存入FRAM,此时LED显示屏将显示出刚才所设置的参数。
设置参数每一位时对应的面板指示灯103%、110%、114%的变化情况如表0-4-7所示:
表0-4-7
启动条件
参数的位数
长按Speed/ALM按键大约3秒
千位
按1次Speed/ALM按键
百位
十位
个位
5.2参数检查
转动编码盘1,观察LED显示屏,看对应编码盘1每一编码位所设置的参数是否正确。
5.3上电重启
初始化完成后,将卡件取出,把编码盘1、2都转动到编码位5,再将卡件插入机箱上电使用。
6.现场使用说明
现就超速保护卡在现场的使用作一个简要说明。
6.1使用前的检查工作。
在使用卡件前,必须先根据使用的传感器类型预先进行相应的跳线设置,并仔细检查,确保无误。
6.2接线
按照接线说明接线,接完线后仔细检查,确保无误。
6.3初始化的使用
按照初始化设置说明进行初始化设置,完成后上电重启。
6.4正常运行
卡件正常运行时,如出现报警,则会在面板上通过LED指示灯及显示屏显示出来,具体的指示情况参照面板指示及拨码说明,报警结束后,可通过面板的拨码对报警动作进行复位,也可选择屏蔽某些报警动作。
1—5状态指示
DFCS001超速保护卡采用了前面板来指示各种工作状态。
1.正常状态
✧显示屏显示为实时的转速。
✧PWR指示灯长亮,RUN指示灯闪烁,其余指示灯据报警情况进行指示。
✧如对应转速的4~20mA电流通道接入了负载,则NLD灯长亮。
2.故障状态
✧显示屏显示为NCom或显示转速不正确。
✧指示灯的指示有误。
0—6性能参数
✧
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