ซีรีส์ ABB SDCS: ฮาร์ดแวร์ควบคุมแบบโมดูลาร์สำหรับการขับเคลื่อนกระแสตรงที่เชื่อถือได้

บทนำ

The ABB SDCS ซีรีส์ ประกอบด้วยชุดของบอร์ดควบคุม บอร์ดสื่อสาร บอร์ดจ่ายพลังงาน บอร์ดอินเทอร์เฟซสัญญาณ และบอร์ด I/O ที่พัฒนาขึ้นสำหรับแพลตฟอร์มไดรฟ์กระแสตรงของ ABB องค์ประกอบ SDCS สามารถพบได้ในไดรฟ์รุ่นต่าง ๆ รวมถึง DCS500, DCS600, DCS800 และสถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์ที่เกี่ยวข้องอย่าง DCS880 แม้ว่าชื่อและหน้าที่ของแต่ละบอร์ดจะแตกต่างกันไปตามรุ่นผลิตภัณฑ์ หลักการวิศวกรรมโดยรวมยังคงเหมือนเดิม คือ การแยกฟังก์ชันหลักของไดรฟ์ออกเป็นโมดูลอิเล็กทรอนิกส์เฉพาะทางที่สามารถแลกเปลี่ยนสัญญาณกันได้ผ่านโครงสร้างการควบคุมที่ประสานงานกัน

การจัดเรียงแบบโมดูลาร์นี้สนับสนุนการควบคุมมอเตอร์อย่างแม่นยำ การผสานรวมเข้ากับโรงงานได้อย่างยืดหยุ่น การวินิจฉัยข้อผิดพลาดอย่างเป็นระบบ และการบำรุงรักษาแบบเจาะจง ดังนั้น การเข้าใจบทบาทของแต่ละ บอร์ด SDCS จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อต้องระบุส่วนประกอบทดแทน แก้ไขปัญหาไดรฟ์ที่ติดตั้งแล้ว หรือเตรียมโครงการปรับปรุงระบบ

สถาปัตยกรรมการควบคุมหลักของ ABB SDCS ซีรีส์

อยู่ที่ศูนย์กลางของ ไดรฟ์แบบกระแสตรง ABB คือบอร์ดควบคุมหลัก ในระบบ DCS800 หน้าที่นี้มักดำเนินการโดย SDCS-CON-4 บอร์ดนี้ทำหน้าที่รันเฟิร์มแวร์ของไดรฟ์ ประมวลผลคำสั่งการใช้งาน จัดการพารามิเตอร์การควบคุม ประเมินสัญญาณตอบกลับ และประสานการควบคุมการจุดไฟสำหรับส่วนพลังงานไทริสตอร์

บอร์ดควบคุมทำหน้าที่เป็นชั้นการตัดสินใจระหว่างระบบอัตโนมัติของโรงงานกับตัวแปลงพลังงาน มันรับค่าอ้างอิงความเร็วหรือทอร์ก ประเมินสัญญาณตอบกลับจากมอเตอร์ ใช้อัลกอริทึมการควบคุม และสร้างคำสั่งภายในที่จำเป็นเพื่อควบคุมกระแสอาร์เมเจอร์และความเร็วของมอเตอร์ ขึ้นอยู่กับการตั้งค่า สัญญาณตอบกลับอาจมาจากเอนโค้เดอร์ เครื่องวัดความเร็วแบบกระแสตรง สัญญาณกระบวนการแบบอะนาล็อก หรือค่าการใช้งานที่คำนวณได้

SDCS-CON-4 มีหน่วยความจำแบบแฟลชสำหรับเฟิร์มแวร์ การจัดเก็บพารามิเตอร์ และข้อมูลการวินิจฉัย ซึ่งทำให้พารามิเตอร์การดำเนินงานยังคงพร้อมใช้งานแม้แหล่งจ่ายไฟเสริมจะถูกปิดลง ข้อมูลบันทึกข้อผิดพลาดยังสามารถช่วยเจ้าหน้าที่บำรุงรักษาในการสร้างลำดับเหตุการณ์ก่อนที่ไดรฟ์จะหยุดทำงาน

ระบบเวทช์ด็อกภายในควบคุมการดำเนินงานที่ถูกต้องของบอร์ดและเฟิร์มแวร์ หากเวทช์ด็อกตรวจพบสภาวะผิดปกติ ระบบจะรีเซ็ตและปิดการควบคุมการจุดประกายไทริสเตอร์ เอาต์พุตแบบดิจิทัลจะถูกบังคับให้อยู่ในสถานะต่ำที่ปลอดภัย ส่วนเอาต์พุตแบบอะนาล็อกที่ตั้งค่าได้จะกลับไปเป็นศูนย์ พฤติกรรมนี้แสดงว่าบอร์ดควบคุมมีหน้าที่ไม่เพียงแต่ด้านประสิทธิภาพเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการรักษาการตอบสนองที่คาดการณ์ได้ในกรณีเกิดข้อผิดพลาดอิเล็กทรอนิกส์ภายในด้วย

สถาปัตยกรรมของ SDCS ไม่ควรตีความว่าเป็นการรวมกันของแผงวงจรทั่วไปที่สามารถเปลี่ยนแปลงหรือใช้แทนกันได้ แต่ละส่วนประกอบถูกออกแบบมาเฉพาะสำหรับตระกูลไดร์ฟที่กำหนด รุ่นฮาร์ดแวร์ การจัดเรียงขั้วต่อ สภาพแวดล้อมเฟิร์มแวร์ และการจัดวางโครงสร้างส่วนจ่ายพลังงาน แผงวงจรที่มีรูปลักษณ์ภายนอกคล้ายคลึงกันอาจไม่ให้หน้าที่หรือความสามารถในการใช้งานร่วมกันแบบเดียวกัน

แผงควบคุม แผงสื่อสาร แผงอินพุต/เอาต์พุต และแผงเชื่อมต่อพลังงาน

ความแข็งแรงของ ซีรีส์ SDCS อยู่ที่วิธีที่แผงเฉพาะของระบบแบ่งและประสานงานหน้าที่ของไดร์ฟ แผงควบคุมหลักได้รับการสนับสนุนจากส่วนประกอบด้านการสื่อสาร อินพุต/เอาต์พุต แหล่งจ่ายไฟ และอินเทอร์เฟซคอนเวอร์เตอร์

บอร์ดอินเทอร์เฟซ SDCS-COM-8 ช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการสื่อสารของระบบ DCS800 สามารถรองรับการเชื่อมต่อที่เกี่ยวข้องกับระบบควบคุมแบบเหนือกว่า (overriding control systems), อะแดปเตอร์ฟิลด์บัส (fieldbus adapters), การสื่อสารผ่านไดร์วบัส (DriveBus communication), เครื่องมือวิศวกรรม (engineering tools) และการจัดเรียงแบบมาสเตอร์-โฟลโลเวอร์ (master-follower arrangements) บนสายการผลิตที่ประสานงานกัน ชั้นการสื่อสารนี้ช่วยให้ไดร์วสามารถแลกเปลี่ยนคำสั่ง อ้างอิง คำสั่งสถานะ (status words) ค่าจริง (actual values) และข้อมูลการวินิจฉัยกับอุปกรณ์อัตโนมัติระดับสูงกว่าได้

สำหรับแอปพลิเคชันที่ใช้ไดร์วหลายตัว บอร์ด SDCS-DSL-4 แบบไดร์วถึงไดร์ว (drive-to-drive) ให้เส้นทางการสื่อสารเพิ่มเติม การประสานงานระหว่างไดร์วมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อมอเตอร์หลายตัวต้องแบ่งภาระร่วมกัน รักษาความเร็วของสายพาน (line speed) หรือปฏิบัติตามอ้างอิงการผลิตร่วมกัน

ABB ยังให้บริการแผงวงจรเฉพาะทาง แผงขยาย I/O sDCS-IOB-2 ใช้สำหรับขยายสัญญาณดิจิทัลอินพุตและเอาต์พุต มันสามารถให้การแยกสัญญาณและการเชื่อมต่อภาคสนามที่จำเป็นสำหรับระบบล็อกภายนอก การแสดงสถานะ วงจรอนุญาต การควบคุมคอนแทคเตอร์ และฟังก์ชันแบบไบนารีอื่นๆ

SDCS-IOB-3 รองรับอินพุตและเอาต์พุตแบบแอนะล็อกและเกี่ยวข้องกับเอนโคเดอร์ มันอาจถูกใช้เมื่อโครงการต้องการสัญญาณแอนะล็อกเพิ่มเติม การเชื่อมต่อฟีดแบ็กที่ดีขึ้น การแยกแบบกาลาวานิก หรืออินเทอร์เฟซเอนโคเดอร์ที่ยืดหยุ่นมากขึ้น ฟังก์ชันเหล่านี้มีคุณค่าอย่างยิ่งเมื่อมอเตอร์ที่มีอยู่ใช้แทโครมิเตอร์หรือการจัดเรียงเอนโคเดอร์เฉพาะ ซึ่งจำเป็นต้องคงไว้ระหว่างการเปลี่ยนไดรฟ์

SDCS-POW-4 จัดหาค่าแรงดันไฟฟ้าแบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ระบบควบคุมต้องการ แหล่งจ่ายไฟสำรองที่มีเสถียรภาพนั้นมีความสำคัญพื้นฐาน เนื่องจากการรบกวนในแหล่งจ่ายไฟภายในอาจส่งผลกระทบต่อการประมวลผล การวัดค่า การสื่อสาร และการควบคุมเอาต์พุต ดังนั้น เมื่อสงสัยว่าบอร์ดควบคุมเสียหาย ควรตรวจสอบร่วมกับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟที่เกี่ยวข้อง การเชื่อมต่อ และตัวบ่งชี้การวินิจฉัย

บอร์ด เช่น SDCS-PIN-4 หรือ SDCS-PIN-4B ทำหน้าที่เป็นอินเทอร์เฟซระหว่างส่วนควบคุมอิเล็กทรอนิกส์กับส่วนกำลังของคอนเวอร์เตอร์ หน้าที่ของบอร์ดเหล่านี้อาจรวมถึงการวัดแรงดันไฟฟ้าอาร์เมเจอร์ การป้อนกลับกระแสไฟฟ้า การเชื่อมต่อกับวงจรสนาม การส่งสัญญาณพัลส์ และการเชื่อมต่อกับบริดจ์ไทริสตอร์ เนื่องจากบอร์ดเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับส่วนกำลัง การเลือกใช้บอร์ดจึงอาจขึ้นอยู่กับชนิดของคอนเวอร์เตอร์ ค่ากระแสไฟฟ้าที่กำหนด ขนาดเฟรม และการจัดวางฮาร์ดแวร์

การออกแบบ DCS880 รุ่นใหม่กว่าใช้ บอร์ด SDCS ชื่อเรียกต่าง ๆ เช่น หน่วยอิเล็กทรอนิกส์ SDCS-CON-H01 และฮาร์ดแวร์อินเทอร์เฟซพลังงานที่เกี่ยวข้อง ชิ้นส่วนรุ่นใหม่เหล่านี้ไม่ควรถือว่าสามารถแทนที่บอร์ด DCS800 หรือ DCS500 รุ่นก่อนหน้าได้โดยตรง ความเข้ากันได้ต้องยืนยันด้วยหมายเลขชิ้นส่วน ABB แบบเต็ม ข้อมูลลำดับการผลิตของไดรฟ์ คู่มือฮาร์ดแวร์ และรายการตัวเลือกที่ติดตั้งแล้ว

การบำรุงรักษา การเปลี่ยนทดแทน และการวางแผนวงจรชีวิต

มีประสิทธิภาพ SDCS การบำรุงรักษาเริ่มต้นจากการระบุอย่างแม่นยำ วิศวกรควรบันทึกชื่อเรียกของบอร์ดแบบครบถ้วน ABB รหัสสั่งซื้อ รุ่นฮาร์ดแวร์ เวอร์ชันเฟิร์มแวร์ รุ่นไดรฟ์ ค่ากำลังของคอนเวอร์เตอร์ และการกำหนดค่าตัวเลือกที่มีอยู่ ภาพถ่ายของขั้วต่อ ตำแหน่งจัมเปอร์ การเดินสายที่ขั้วต่อ และโมดูลการสื่อสารที่ติดตั้งแล้ว สามารถให้หลักฐานที่มีค่าในการวางแผนการเปลี่ยนทดแทน

ก่อนถอดบอร์ดควบคุม ควรสำรองชุดพารามิเตอร์การขับเคลื่อนไว้เสมอเมื่อสภาพของอุปกรณ์เอื้ออำนวย การเปลี่ยนบอร์ดควบคุมอาจทำให้ได้บอร์ดที่มีพารามิเตอร์เริ่มต้นหรือเฟิร์มแวร์ที่แตกต่างกัน การติดตั้งโดยไม่คืนค่าและตรวจสอบการตั้งค่าแอปพลิเคชันอาจส่งผลให้ข้อมูลมอเตอร์ผิดพลาด การปรับสเกลสัญญาณตอบกลับ ขีดจำกัดกระแสไฟฟ้า พฤติกรรมการควบคุมสนามแม่เหล็ก ความชันของการเร่งความเร็ว การแมปการสื่อสาร หรือค่าเกณฑ์การป้องกันไม่ถูกต้อง

มาตรการป้องกันการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตย์มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อจัดการ บอร์ดวงจร SDCS แหล่งจ่ายไฟเสริมและแหล่งจ่ายไฟหลักต้องถูกแยกออกตามคำแนะนำด้านความปลอดภัยของ ABB ที่เกี่ยวข้อง และบุคลากรต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าพลังงานไฟฟ้าที่สะสมไว้ถูกปล่อยออกไปแล้ว การเปลี่ยนบอร์ดในอุปกรณ์ที่ยังมีไฟฟ้าไหลอยู่โดยไม่มีขั้นตอนที่ได้รับการรับรองอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงร้ายแรงทั้งต่อช่างเทคนิคและตัวไดรฟ์

การวิเคราะห์และแก้ไขปัญหาควรพิจารณาทั้งสายสัญญาณอย่างครบถ้วน ปัญหาที่รายงานเกี่ยวกับบอร์ดควบคุมอาจมีต้นเหตุจากแหล่งจ่ายไฟภายในที่อ่อนแอ สายเอนโคเดอร์เสียหาย การตอบกลับกระแสไฟฟ้าล้มเหลว การสื่อสารขัดข้อง สายริบบอนหลุดออก ขั้วต่อสกปรก ตำแหน่งจัมเปอร์ไม่ถูกต้อง หรือบอร์ดอินเทอร์เฟซชำรุด การเปลี่ยนบอร์ดโดยไม่ระบุสาเหตุที่แท้จริงอาจทำให้บอร์ดตัวใหม่เสียหาย หรือปล่อยให้ข้อบกพร่องเดิมยังคงมีอยู่

สำหรับระบบไดรฟ์กระแสตรงแบบเก่า การจัดการอะไหล่สำรองควรผสานเข้ากับการวางแผนวงจรชีวิตของระบบ การเก็บบอร์ด SDCS ที่ผ่านการทดสอบแล้วสามารถลดระยะเวลาในการกู้คืนหลังเกิดความล้มเหลวได้ แต่ความน่าเชื่อถือในระยะยาวยังขึ้นอยู่กับเอกสารประกอบ สำเนาพารามิเตอร์ที่สำรองไว้ บุคลากรที่ผ่านการฝึกอบรมมาอย่างเหมาะสม และกลยุทธ์การปรับปรุงระบบอย่างชัดเจน โรงงานควรประเมินว่าการสนับสนุนระดับองค์ประกอบต่อไป หรือการย้ายไปใช้แพลตฟอร์มไดรฟ์รุ่นใหม่ จะให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าทั้งในด้านการดำเนินงานและด้านการเงิน

บทสรุป

The ABB ซีรีส์ SDCS ให้พื้นฐานอิเล็กทรอนิกส์สำหรับระบบขับเคลื่อนแบบ DC ของ ABB ที่มีอยู่จำนวนมาก โครงสร้างแบบโมดูลาร์แยกการประมวลผลควบคุม การสื่อสาร อินพุตและเอาต์พุตแบบดิจิทัลและแอนะล็อก แหล่งจ่ายไฟเสริม การวัดสัญญาณย้อนกลับ และการเชื่อมต่อกับส่วนขับกำลังออกเป็น บอร์ดเฉพาะทาง .

สถาปัตยกรรมนี้มอบความยืดหยุ่นให้กับวิศวกรในระหว่างการติดตั้งและทำให้สามารถบำรุงรักษาเฉพาะจุดได้ แต่ก็ยังต้องการการระบุชิ้นส่วนอย่างรอบคอบและการตรวจสอบความเข้ากันได้ด้วย บอร์ด SDCS ควรเลือกเสมอตามรุ่นของไดรฟ์ รหัสสั่งซื้อ เวอร์ชัน ซอฟต์แวร์เฟิร์มแวร์ และการกำหนดค่าแอปพลิเคชันอย่างแม่นยำ

ด้วยเอกสารที่ถูกต้อง อะไหล่ที่ผ่านการตรวจสอบแล้ว สำเนาพารามิเตอร์ที่เชื่อถือได้ และการปฏิบัติตามหลักความปลอดภัยด้านไฟฟ้าอย่างเหมาะสม ระบบแบบ SDCS สามารถดำเนินการสนับสนุนกระบวนการอุตสาหกรรมที่สำคัญต่อไปได้ ในขณะเดียวกัน แผนการจัดการวงจรชีวิตที่เป็นระบบจะช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานตัดสินใจได้ว่าเมื่อใดการบำรุงรักษาจะยังคงคุ้มค่า และเมื่อใดการปรับปรุงระบบจะเป็นทางเลือกที่ยั่งยืนกว่าในการรับประกันความน่าเชื่อถือในอนาคต

ผลิตภัณฑ์ที่แนะนำ:

แหล่งที่มา

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

(หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์ใด ๆ โปรดติดต่อฉันเพื่อลบบทความนี้)