Σειρά ABB SDCS: Εξοπλισμός ελέγχου με τρόπο ρυθμιζόμενο για αξιόπιστη λειτουργία κινητήρων συνεχούς ρεύματος

Εισαγωγή

Ο Σειρά ABB SDCS περιλαμβάνει μια οικογένεια πλακών ελέγχου, επικοινωνίας, τροφοδοσίας ισχύος, διεπαφής σημάτων και εισόδου/εξόδου, που αναπτύχθηκαν για τις πλατφόρμες κινητήρων συνεχούς ρεύματος της ABB. Τα στοιχεία SDCS υπάρχουν σε διάφορες γενιές κινητήρων, συμπεριλαμβανομένων των DCS500, DCS600, DCS800 και των σχετικών αρχιτεκτονικών υλικού DCS880. Παρόλο που τα ονόματα και οι λειτουργίες των μεμονωμένων πλακών διαφέρουν ανάλογα με τη γενιά προϊόντος, η συνολική μηχανική αρχή παραμένει σταθερή: διαχωρίζει τις κύριες λειτουργίες του κινητήρα σε εξειδικευμένα ηλεκτρονικά μοντέλα που μπορούν να ανταλλάσσουν σήματα μέσω μιας συντονισμένης δομής ελέγχου.

Αυτή η μοντουλαρική διάταξη υποστηρίζει ακριβή έλεγχο κινητήρα, ευέλικτη ενσωμάτωση στο εργοστάσιο, συστηματική διάγνωση βλαβών και εστιασμένη συντήρηση. Η κατανόηση του ρόλου καθενός Πλακών SDCS είναι συνεπώς σημαντική κατά την επιλογή ανταλλακτικού, τη διάγνωση προβλημάτων σε εγκατεστημένο κινητήρα ή την προετοιμασία έργου εκσυγχρονισμού.

Βασική αρχιτεκτονική ελέγχου της Σειρά ABB SDCS

Στο κέντρο ενός DC μετατροπέα ABB βρίσκεται η κύρια πλακέτα ελέγχου. Σε ένα σύστημα DCS800, αυτή η λειτουργία εκτελείται συνήθως από την πλακέτα SDCS-CON-4. Η πλακέτα εκτελεί το λογισμικό ελέγχου του μετατροπέα, επεξεργάζεται τις εντολές λειτουργίας, διαχειρίζεται τις παραμέτρους ελέγχου, αξιολογεί τα σήματα ανάδρασης και συντονίζει τον έλεγχο της ενεργοποίησης που εφαρμόζεται στο τμήμα ισχύος με θυρίστορ.

Η πλακέτα ελέγχου λειτουργεί ως η στρώση λήψης αποφάσεων μεταξύ του συστήματος αυτοματισμού του εργοστασίου και του μετατροπέα ισχύος. Λαμβάνει αναφορές ταχύτητας ή ροπής, αξιολογεί την ανάδραση από τον κινητήρα, εφαρμόζει αλγόριθμους ελέγχου και παράγει τις εσωτερικές εντολές που απαιτούνται για τη ρύθμιση του ρεύματος του τυμπάνου και της ταχύτητας του κινητήρα. Ανάλογα με τη διαμόρφωση, τα σήματα ανάδρασης μπορεί να προέρχονται από κωδικοποιητή, DC ταχύμετρο, αναλογικό σήμα διαδικασίας ή υπολογισμένη τιμή λειτουργίας.

Το SDCS-CON-4 περιέχει μνήμη flash για το λογισμικό, την αποθήκευση παραμέτρων και τις διαγνωστικές πληροφορίες. Αυτό επιτρέπει στις λειτουργικές παραμέτρους να παραμένουν διαθέσιμες ακόμα και όταν η βοηθητική πηγή τροφοδοσίας απενεργοποιηθεί. Οι πληροφορίες του καταγραφέα βλαβών μπορούν επίσης να βοηθήσουν το προσωπικό συντήρησης στην ανασύσταση της ακολουθίας των γεγονότων που προηγήθηκαν της διακοπής λειτουργίας του μετατροπέα.

Ένας εσωτερικός watchdog επιτηρεί την ορθή λειτουργία της πλακέτας και του λογισμικού της. Εάν ο watchdog ανιχνεύσει μια ανώμαλη κατάσταση, το σύστημα επαναφέρεται και απενεργοποιείται ο έλεγχος εκκένωσης των θυρίστορ. Οι ψηφιακές έξοδοι επιβάλλονται σε ασφαλή χαμηλή κατάσταση, ενώ οι προγραμματιζόμενες αναλογικές έξοδοι επανέρχονται στο μηδέν. Αυτή η συμπεριφορά δείχνει ότι η πλακέτα ελέγχου είναι υπεύθυνη όχι μόνο για την απόδοση, αλλά και για τη διατήρηση μιας προβλέψιμης αντίδρασης κατά τη διάρκεια εσωτερικής ηλεκτρονικής βλάβης.

Η αρχιτεκτονική SDCS δεν πρέπει να ερμηνεύεται ως μια συλλογή ανταλλάξιμων γενικών πλακών κυκλωμάτων. Κάθε στοιχείο σχεδιάζεται για μια καθορισμένη οικογένεια κινητήρων, αναθεώρηση υλικού, διάταξη συνδετήρων, περιβάλλον λογισμικού εγκατάστασης και διαμόρφωση τμήματος ισχύος. Μια πλάκα με παρόμοια φυσική εμφάνιση ενδέχεται να μην παρέχει τις ίδιες λειτουργίες ή συμβατότητα.

Πλάκες ελέγχου, επικοινωνίας, εισόδου/εξόδου και διεπαφής ισχύος

Η δύναμη του SDCS series βρίσκεται στον τρόπο με τον οποίο οι εξειδικευμένες πλάκες του διαιρούν και συντονίζουν τις λειτουργίες του κινητήρα. Η κύρια πλάκα ελέγχου υποστηρίζεται από στοιχεία επικοινωνίας, εισόδου/εξόδου, τροφοδοσίας ισχύος και διεπαφής μετατροπέα.

Η πλακέτα διεπαφής SDCS-COM-8 επεκτείνει τις δυνατότητες επικοινωνίας μιας εγκατάστασης DCS800. Μπορεί να υποστηρίζει συνδέσεις που αφορούν συστήματα επικρατούσας ελέγχου, προσαρμογείς fieldbus, επικοινωνία DriveBus, εργαλεία μηχανικού και διατάξεις master-follower. Σε μια συντονισμένη γραμμή παραγωγής, αυτό το επίπεδο επικοινωνίας επιτρέπει στον κινητήρα να ανταλλάσσει εντολές, αναφορές, λέξεις κατάστασης, πραγματικές τιμές και διαγνωστικές πληροφορίες με εξοπλισμό αυτοματισμού υψηλότερου επιπέδου.

Για εφαρμογές που περιλαμβάνουν πολλούς κινητήρες, η πλακέτα SDCS-DSL-4 drive-to-drive παρέχει μια επιπλέον διαδρομή επικοινωνίας. Η συντονισμένη λειτουργία μεταξύ κινητήρων μπορεί να είναι σημαντική όταν πολλαπλοί κινητήρες πρέπει να μοιράζονται το φορτίο, να διατηρούν την ταχύτητα της γραμμής ή να ακολουθούν μια κοινή αναφορά παραγωγής.

Η ABB παρέχει επίσης εξειδικευμένες Πλακέτες επέκτασης I/O το SDCS-IOB-2 χρησιμοποιείται για την επέκταση ψηφιακών εισόδων και εξόδων. Μπορεί να παρέχει τον διαχωρισμό σημάτων και τις συνδέσεις πεδίου που απαιτούνται για εξωτερικούς αλληλοκλείσματα, ενδείξεις κατάστασης, κυκλώματα άδειας λειτουργίας, ελέγχους επαφέων και άλλες δυαδικές λειτουργίες.

Το SDCS-IOB-3 υποστηρίζει αναλογικές εισόδους/εξόδους και εισόδους/εξόδους σχετικές με κωδικοποιητές. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί όταν ένα έργο απαιτεί επιπλέον αναλογικά σήματα, βελτιωμένες συνδέσεις ανάδρασης, γαλβανικό διαχωρισμό ή πιο ευέλικτη διεπαφή κωδικοποιητή. Αυτές οι λειτουργίες είναι χρήσιμες όταν ένας υφιστάμενος κινητήρας χρησιμοποιεί μια συγκεκριμένη διάταξη ταχυμέτρου ή κωδικοποιητή που πρέπει να διατηρηθεί κατά την αντικατάσταση του μετατροπέα.

Το SDCS-POW-4 παρέχει τα ηλεκτρονικά επίπεδα τάσης που απαιτούνται από το σύστημα ελέγχου. Η σταθερή βοηθητική τροφοδοσία είναι θεμελιώδης, διότι οι διαταράξεις στην εσωτερική τροφοδοσία μπορούν να επηρεάσουν την επεξεργασία, τις μετρήσεις, τις επικοινωνίες και τον έλεγχο των εξόδων. Ως εκ τούτου, μια υποπτευόμενη βλάβη της πλακέτας ελέγχου πρέπει να ερευνηθεί ταυτόχρονα με τις σχετικές τάσεις τροφοδοσίας, τις συνδέσεις και τους δείκτες διαγνωστικού ελέγχου.

Πλακέτες όπως η SDCS-PIN-4 ή η SDCS-PIN-4B δημιουργούν μια διεπαφή μεταξύ του ηλεκτρονικού τμήματος ελέγχου και του ενεργού σταδίου του μετατροπέα. Οι ευθύνες τους μπορούν να περιλαμβάνουν τη μέτρηση της τάσης του τυμπάνου, την ανάδραση ρεύματος, τη διεπαφή με το κύκλωμα πεδίου, τη μετάδοση παλμών και τις συνδέσεις με τη γέφυρα θυρίστορ. Δεδομένου ότι αυτές οι πλακέτες αλληλεπιδρούν στενά με το τμήμα ισχύος, η επιλογή τους μπορεί να εξαρτάται από τον τύπο του μετατροπέα, την ονομαστική ένταση ρεύματος, το μέγεθος του πλαισίου και τη διαμόρφωση του υλικού.

Οι νεότερες σχεδιαστικές λύσεις DCS880 χρησιμοποιούν ενημερωμένες Πλακών SDCS ονομασίες, όπως η ηλεκτρονική μονάδα SDCS-CON-H01 και το συνδεδεμένο υλικό διεπαφής ισχύος. Αυτά τα νεότερα εξαρτήματα δεν πρέπει να θεωρούνται αυτόματα άμεσες αντικαταστάσεις για ενωρίτερες πλακέτες DCS800 ή DCS500. Η συμβατότητα πρέπει να επιβεβαιωθεί χρησιμοποιώντας τον πλήρη αριθμό εξαρτήματος ABB, τις πληροφορίες σειριακού αριθμού του μετατροπέα, το εγχειρίδιο υλικού και τη λίστα εγκατεστημένων επιλογών.

Συντήρηση, Αντικατάσταση και Σχεδιασμός Διάρκειας Ζωής

Αποτελεσματικό SDCS η συντήρηση ξεκινά με την ακριβή ταυτοποίηση. Οι μηχανικοί πρέπει να καταγράφουν την πλήρη ονομασία της πλακέτας, ΑΒΒ τον κωδικό παραγγελίας, την αναθεώρηση του υλικού, την έκδοση του firmware, το μοντέλο του μετατροπέα, την ισχύ του μετατροπέα και την υφιστάμενη διαμόρφωση επιλογών. Φωτογραφίες των συνδετήρων, των θέσεων των jumpers, της καλωδίωσης των ακροδεκτών και των εγκατεστημένων μονάδων επικοινωνίας μπορούν να παρέχουν πολύτιμα στοιχεία κατά τον σχεδιασμό της αντικατάστασης.

Πριν αφαιρέσετε ένα πίνακα ελέγχου, πρέπει να δημιουργήσετε αντίγραφο ασφαλείας του συνόλου παραμέτρων κίνησης, όποτε η κατάσταση του εξοπλισμού το επιτρέπει. Ένας αντικαταστατικός πίνακας ελέγχου μπορεί να περιέχει διαφορετικές προκαθορισμένες παραμέτρους ή λογισμικό. Η εγκατάστασή του χωρίς επαναφορά και επαλήθευση των ρυθμίσεων εφαρμογής μπορεί να οδηγήσει σε λανθασμένα δεδομένα κινητήρα, κλίμακα ανάδρασης, όρια ρεύματος, συμπεριφορά ελέγχου πεδίου, ράμπες επιτάχυνσης, αντιστοιχίσεις επικοινωνίας ή κατώφλια προστασίας.

Οι προφυλάξεις κατά της στατικής ηλεκτρικής εκκένωσης είναι απαραίτητες κατά τη χειρισμό Πλακών κυκλωμάτων SDCS . Οι βοηθητικές και κύριες πηγές τροφοδοσίας πρέπει να απομονωθούν σύμφωνα με τις ισχύουσες οδηγίες ασφαλείας της ABB, και το προσωπικό πρέπει να επαληθεύσει ότι η αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια έχει αποκατασταθεί. Η αντικατάσταση πλακών σε εξοπλισμό υπό τάση χωρίς εγκεκριμένη διαδικασία μπορεί να θέσει σε σοβαρό κίνδυνο τόσο τον τεχνικό όσο και την κίνηση.

Η αντιμετώπιση προβλημάτων πρέπει να λαμβάνει υπόψη ολόκληρη την αλυσίδα σήματος. Ένα πρόβλημα που αναφέρεται στην πλακέτα ελέγχου μπορεί να προέρχεται από αδύναμη εσωτερική πηγή τροφοδοσίας, κατεστραμμένη καλωδίωση κωδικοποιητή, αποτυχία ανάδρασης ρεύματος, διακοπή επικοινωνίας, χαλαρό ταινιοειδές καλώδιο, μολυσμένο συνδετήρα, λανθασμένη θέση του jumper ή ελαττωματική πλακέτα διεπαφής. Η αντικατάσταση μιας πλακέτας χωρίς την αναγνώριση της ριζικής αιτίας μπορεί να καταστρέψει την αντικατασταθείσα πλακέτα ή να αφήσει ανεπίλυτο το αρχικό πρόβλημα.

Για τις παλιές εγκαταστάσεις DC οδήγησης, η διαχείριση ανταλλακτικών πρέπει να συνδυάζεται με σχεδιασμό κύκλου ζωής. Η διατήρηση δοκιμασμένων πλακετών SDCS μπορεί να μειώσει τον χρόνο ανάκαμψης μετά από αποτυχία, αλλά η μακροπρόθεσμη αξιοπιστία εξαρτάται επίσης από την τεκμηρίωση, τα αντίγραφα ασφαλείας παραμέτρων, το εκπαιδευμένο προσωπικό και μια καθορισμένη στρατηγική εκσυγχρονισμού. Οι εγκαταστάσεις πρέπει να αξιολογήσουν εάν η συνέχιση της υποστήριξης σε επίπεδο εξαρτημάτων ή η μετάβαση σε νεότερη πλατφόρμα οδήγησης προσφέρει καλύτερο λειτουργικό και οικονομικό αποτέλεσμα.

Συμπέρασμα

Ο ΑΒΒ SDCS series παρέχει την ηλεκτρονική βάση για πολλά καθιερωμένα συστήματα DC κίνησης ABB. Η μοντουλαρική του δομή χωρίζει την επεξεργασία ελέγχου, την επικοινωνία, τις ψηφιακές και αναλογικές εισόδους/εξόδους, τη βοηθητική ισχύ, τη μέτρηση ανάδρασης και τη διεπαφή με το στάδιο ισχύος σε ειδικές πλακέτες .

Αυτή η αρχιτεκτονική προσφέρει ευελιξία στους μηχανικούς κατά την εκκίνηση και επιτρέπει στοχευμένη συντήρηση, αλλά απαιτεί επίσης πειθαρχημένη ταυτοποίηση εξαρτημάτων και έλεγχο συμβατότητας. Μια πλακέτα SDCS πρέπει πάντα να επιλέγεται σύμφωνα με την ακριβή γενιά του μετατροπέα, τον κωδικό παραγγελίας, την αναθεώρηση, το λογισμικό και τη διαμόρφωση εφαρμογής.

Με την κατάλληλη τεκμηρίωση, επαληθευμένα ανταλλακτικά, αξιόπιστα αντίγραφα παραμέτρων και σωστές πρακτικές ηλεκτρικής ασφάλειας, τα συστήματα με βάση την SDCS μπορούν να συνεχίσουν να υποστηρίζουν κρίσιμες βιομηχανικές διαδικασίες. Ταυτόχρονα, ένα δομημένο σχέδιο κύκλου ζωής βοηθά τους χειριστές να αποφασίζουν πότε η συντήρηση παραμένει πρακτική και πότε η εκσυγχρονισμός προσφέρει μια πιο βιώσιμη προσέγγιση για τη μελλοντική αξιοπιστία.

Προτεινόμενα προϊόντα:

Πηγές

https://library.e.abb.com/public/647f732ff4684400a8bc2f063d44d3a8/3ADW000194R0811%20DCS800%20Hardware%20Manual%20us%20h.pdf

(Εάν υπάρχει παραβίαση πνευματικών δικαιωμάτων, παρακαλώ επικοινωνήστε μαζί μου για να διαγραφεί αυτό το άρθρο.)