SD测速和超速保护卡SDP及端子板说明有路DOC.docx
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SD测速和超速保护卡SDP及端子板说明有路DOC
测速和超速保护卡（SDP）及其端子板
使 用 说 明
（有6路模拟量输入）
编制：
校对：
审核：
审定：
批准：
新华控制工程有限公司
二00四年四月
转速测量和超速保护卡及端子板使用说明
1.概述
SDP卡是转速量测速和超速保护功能合二为一的DEH/MEH专用卡件。
在DEH系统中为保证冗余设计，采用3块SDP卡分布在3个不同的站，3块SDP卡与SDP端子板（CCC2.908.402）配合使用，构成硬件三选二超速保护系统。
在DEH/MEH系统中，SDP板作为一个前端数据处理器，将转速信号转换成相应的数字信号，经I/O总线送至控制计算机系统中，用于转速控制等。
同时SDP卡对转速进行逻辑，并发出超速保护信号，控制超速限制（OPC）电磁阀或停机电磁阀，防止汽轮机超速。
SDP卡在DEH系统中还可以根据输入电负荷和汽负荷的瞬间不平衡，产生超速保护的信号。
DEH/MEH系统的超速保护功能由SDP及其端子板完成，与DPU独立。
同时SDP卡上的所有信息都可以通过DPU读取在操作员站及工程师站的画面上显示。
2.硬件组成
测速及超速保护硬件系统由SDP卡及端子板组成，一般在设计时都采用三块SDP卡和一块SDP端子板组成硬件的三选二系统。
2.1SDP测速卡
2.1.1简介
SDP为汽机控制系统中专用的测速及超速保护模件，模件上采用AMD188EM为16位嵌入式CPU，它具有与速度快、数据处理能力强PC机的指令相兼容。
因此，具有较强的软件开发手段。
最大寻址空间为存贮器1Mbyte，I/O为64K，有3个16位定时器/计数器、多级中断、8个优先级等功能。
程序存储器FLASHROM（AMD29F040），FLASHROM中固化了32K的EMON86V3.21和PI的执行程序，数据存储器一片628128128K字节的RAM，该RAM主要用于程序的运行和数据计算。
2.1.2主要特点
（1）1路交流量输入、8路开关量输入、4路开关量输出、六路模拟量输入。
（2）采用全光电隔离，隔离电压1500V。
（3）采用1路16位计数器,在转速>50rpm时，测量转速时间<20ms。
（4）允许带电插拔（热插拔）。
（5）运行状态LED指示
2.1.3结构组成与工作原理框图
SDP卡原理框图
2.1.4SDP卡的使用说明
2.1.4.1SDP卡面板及元器件面简图
2.1.4.2SDP卡跳线说明：
SDP卡上共有三组跳线，各自的功能及跳线方式分别说明如下：
JP1：
模件地址跳线（全部短接时为0号地址）
图例：
8×0＋4×1＋2×1＋1×0＝6，上图为6号地址
0110――――――――>短接为0，开路为1
8421――――――――>按‘8421’编码排列
JP2：
通讯接口功能设定
当短接JP2的1和2时SDP卡作为MEH测速卡。
不连JP2的1和2时SDP卡作为DEH测速卡。
JP2的其他跳线都为断开
JP3：
可使单板CPU的串口用于P3的RS-232（调试用），跳线连接如下:
只短接1和2、5和6时，P3可以RS-232串口连接使用
2.1.5SDP卡面板说明
面板最上方为CPU复位按钮。
按下此按钮可重新启动SDP卡。
标为“Power”的红灯是电源指示灯，灯亮表示电源正常。
标为“COM”的绿灯是通讯指示灯，SDP卡通讯正常时该灯闪烁。
标为“FAIL”的红灯是故障指示灯，SDP故障时该灯亮。
2.1.6技术规范
2.1.6.1技术指标：
测量通道数：
SDP有1路交流量输入，８路开关量输入,4路开关量输出，六路模拟量输入。
信号：
交流量输入>100mV（转速采样的门槛电压）
开关量输入 干接点
开关量输出PhotoMOS导通时电阻<50欧姆
测量范围：
0－20000HZ
串口方式：
RS－232通讯速率为19200波特率。
电源：
＋5VDC1.5A（MAX）。
或＋24DC600MA（MAX）
功耗：
6W。
2.1.6.2物理特性：
宽度：
155MM（6.12"）。
深度：
288MM（11.35"）（包括PCB插脚）。
厚度：
21MM（0.83"）。
2.1.7外部工作条件要求
运行环境温度：
-20~60℃。
相对湿度1~95％（不结露）。
存储温度-40~+85℃。
2.2SDP_TB端子板
2.2.1简述
转速检测与保护卡端子板（SDP-TB）（CCC2.908.402），作为转速检测与保护卡（SDP卡）的输入输出接口板，它专用于DEH/MEH系统的汽轮机转速测量的输入，超速保护。
该板可同时连接三块测速卡（SDP），并对测速卡的输出状态进行三选二逻辑以后，输出超速保护信号。
作为汽机超速保护的一部分，SDP端子板还可接收六路模拟量信号，提供给变送器供电的方式，这六模拟量分别输入到三块SDP卡，用于功率不平衡判断用。
2.2.2使用说明
2.2.2.1SDP-TB板外形图
2.2.2.2 接线端子JP1、JP2、JP3、JP4信号的定义
表2-1 JP1输入端子定义
插座
端子号
对应通道
说明
JP1-1
1
DI1+
开关量输入正端（ASL1）
JP1-2
2
DI1-
开关量输入负端（ASL1）
JP1-3
3
DI2+
开关量输入正端（ASL2）
JP1-4
4
DI2-
开关量输入负端（ASL2）
JP1-5
5
DI3+
开关量输入正端（ASL3）
JP1-6
6
DI3-
开关量输入负端（ASL3）
JP1-7
7
DI4+
开关量输入正端（BR1）
JP1-8
8
DI4-
开关量输入负端（BR1）
JP1-9
9
DI5+
开关量输入正端（BR2）
JP1-10
10
DI5-
开关量输入负端（BR2）
JP1-11
11
DI6+
开关量输入正端（BR3）
JP1-12
12
DI6-
开关量输入负端（BR3）
JP1-13
13
DI7+
开关量输入正端（备用）
JP1-14
14
DI7-
开关量输入负端（备用）
JP1-15
15
DI8+
开关量输入正端（备用）
JP1-16
16
DI8-
开关量输入负端（备用）
b、端子排JP2端子对应关系见下表：
表2-2 JP2输入端子定义
插座
端子号
对应通道
说明
JP2-1
17
WS1+
1#转速通道输入正端
JP2-2
18
WS1-
1#转速通道输入负端
JP2-3
19
WS2+
2#转速通道输入正端
JP2-4
20
WS2-
2#转速通道输入负端
JP2-5
21
WS3+
3#转速通道输入正端
JP2-6
22
WS3-
4#转速通道输入负端
JP2-7
23
PW1+
1#转速通道输出正端
JP2-8
24
PW1-
1#转速通道输出负端
JP2-9
25
PW2+
2#转速通道输出正端
JP2-10
26
PW2-
2#转速通道输出负端
JP2-11
27
PW3+
3#转速通道输出正端
JP2-12
28
PW3-
3#转速通道输出负端
JP2-13
29
OPC1+
OPC1开关量输出正端
JP2-14
30
OPC1-
OPC1开关量输出负端
JP2-15
31
OPC2+
OPC2开关量输出正端
JP2-16
32
OPC2-
OPC2开关量输出负端
c、端子排JP3端子对应关系见下表：
表2-3 JP3输入端子定义
插座
端子号
对应通道
说明
JP3-1
33
DI1+
开关量输入正端（ASL1）
JP3-2
34
DI1-
开关量输入负端（ASL1）
JP3-3
35
DI2+
开关量输入正端（ASL2）
JP3-4
36
DI2-
开关量输入负端（ASL2）
JP3-5
37
DI3+
开关量输入正端（ASL3）
JP3-6
38
DI3-
开关量输入负端（ASL3）
JP3-7
39
AI1A+
模拟量输入正端
JP3-8
40
AI1A-
模拟量输入负端
JP3-9
41
AI1AC
对外部变送器供电接线端（24V）
JP3-10
42
AI1B+
模拟量输入正端
JP3-11
43
AI1B-
模拟量输入负端
JP3-12
44
AI1BC
对外部变送器供电接线端（24V）
JP3-13
45
AI2A+
模拟量输入正端
JP3-14
46
AI2A-
模拟量输入负端
JP3-15
47
AI2AC
对外部变送器供电接线端（24V）
JP3-16
48
AI2B+
模拟量输入正端
d、端子排JP4端子对应关系见下表：
表2-4 JP4输入端子定义
插座
端子号
对应通道
说明
JP4-1
49
AI2B-
模拟量输入负端
JP4-2
50
AI2BC
对外部变送器供电接线端（24V）
JP4-3
51
AI3A+
模拟量输入正端
JP4-4
52
AI3A-
模拟量输入负端
JP4-5
53
AI3AC
对外部变送器供电接线端（24V）
JP4-6
54
AI3B+
模拟量输入正端
JP4-7
55
AI3B-
模拟量输入负端
JP4-8
56
AI3BC
对外部变送器供电接线端（24V）
JP4-9
57
DO1+
OPC三选二输出正端（内部信号）
JP4-10
58
DO1-
OPC三选二输出负端（内部信号）
JP4-11
59
DO2+
AST三选二输出正端（内部信号）
JP4-12
60
DO2-
AST三选二输出负端（内部信号）
JP4-13
61
AST1+
AST1开关量输出正端
JP4-14
62
AST1-
AST1开关量输出负端
JP4-15
63
AST2+
AST2开关量输出正端
JP4-16
64
AST2-
AST2开关量输出负端
2.2.2.3 SDP卡接线端子信号说明及注意事项：
（1）实际去仿真器的OPC信号与JP4的上面一路OPC输出接点是同一幅接点使用时不能直流和交流对象混接，在连仿真器的时候，端子（57，58）不能接就地OPC电磁阀，这样会把仿真卡烧坏。
端子57~60一般作为内部信号用。
（2）JP1的前三路DI与JP4的前三路DI对SDP卡来说是同一个通道，都是DI通道，但在实际DEH项目设计中JP4的三路DI信号当作DO用去VPC卡，挂闸信号在此处只是一个转接的作用，不能输出到其他电源等级不同的地方，以免烧坏卡件。
（3）在SDP卡的六个模拟量输入信号是固定的信号，端子排从上到下分别为功率1、中压排汽压力1；功率2、中压排汽压力2；功率3、中压排汽压力3，如果这些通道设计时没用时，在现场不能作为其他模拟量输入信号的备用通道，否则可能会引起OPC的误动。
（4）SDP端子板上的并网输入通道接线端子不能任意更改，因为在SDP卡逻辑中对应该通道的输入有甩负荷预测的功能。
（5）在SDP端子板附近的电缆（内部接线和外部接线），如有强电信号，必须采用屏蔽电缆，以免强电信号干扰引起功率不平衡信号误动，如SDP输出控制的有直流电磁阀时，电磁阀两端必须并联吸收反电势的二极管。
2.2.3 SDP卡端子板三选二原理说明
OPC及AST三选二原理图
如上图所示三块与SDP端子板相连接的三块SDP卡分别输出两路OPC、AST接点到SDP端子板上经三选二后各扩展出4个接点。
SDP_TB输出两路OPC信号去OPC电磁阀，同时输出一路信号去VPC卡，在实际运行中，DEH处于手动，当动作就地电磁阀关门的同时通过VPC卡清各调节门伺服阀的指令，以免引起系统油压下降；在系统仿真状态下SDP卡输出OPC的同时送仿真器一幅接点，使仿真器里的模拟调门开度迅速清零。
SDP_TB输出三路AST信号，其中两路去ETS系统，一路作为仿真的接口。
2.2.4 技术规范
2.2.4.1 技术指标
电源：
24VDC
I/O点：
3路转速通道输入；8路DI；6路AI（1~5V，4~20mA）
3路转速通道输出。
3路OPC状态继电器输出，容量为240VAC/10A。
3路AST状态继电器输出，容量为240VAC/10A。
2.2.4.2 环境要求
工作温度：
-20℃~＋70℃
存储温度：
-40℃~＋85℃
相对湿度：
90%（无凝结）
3.SDP卡信号在XDPS组态中的输入、输出定义
模拟量输出通道定义：
测点名称
信号类型
通道
默认值（说明）
甩负荷预测OPC延时时间
AO
0
2秒
IEPR
AO
1
虚拟通道，%，设定值
MWR
AO
2
虚拟通道，%，设定值
IEP0
AO
3
虚拟通道，%，设定值
MW0
AO
4
虚拟通道，%，设定值
开关量输出通道定义：
测点名称
信号类型
通道
默认值（说明）
DEH机械超速试验
DO
0
投入试验时为1
DEH110%超速试验
DO
1
投入试验时为1
中压排汽压力》30%
DO
2
中压排汽压力》30%时为1
MEH电超速试验
DO
3
投入试验时为1
DEH107超速试验
DO
4
107%TEST
模拟量输入通道定义：
测点名称
信号类型
通道
默认值（说明）
转速
AI
0
DEH：
0˜4000MEH：
0˜12000
加速度
AI
1
OPC动作设定点
AI
2
3090
AST动作设定点
AI
3
3300
转速探头齿数
AI
4
60
甩负荷预测OPC延时时间回送
AI
5
2秒
IEP
AI
6
IEP（对应硬件第一路AI通道）
MW
AI
7
MW（对应硬件第二路AI通道）
IEPR
AI
8
IEPR（IEP额定（%））
MWR
AI
9
MWR（MW额定（%））
IEP0
AI
10
IEPO（IEP零位）
MW0
AI
11
MWO（功率零位）
dnx+dmw
AI
12
虚拟通道，%，返回
107%定值
AI
13
虚拟通道，r/min，返回
开关量输入通道定义：
测点名称
信号类型
通道
默认值（说明）
ASL1
DI
0
挂闸时为1
ASL2
DI
1
挂闸时为1
ASL3
DI
2
挂闸时为1
BR1
DI
3
并网时为1
BR2
DI
4
并网时为1
BR3
DI
5
并网时为1
MEH外部跳机输入1
DI
6
闭合时为跳机*
MEH外部跳机输入2
DI
7
闭合时为跳机*
DEH油开关（三选二）
DI
8
闭合为1
MEH机械超速试验
DI
9
MEH
转速TQ
DI
10
转速小于2000rpm时为1
机械超速试验回送
DI
11
有效为1
110%超速试验回送
DI
12
有效为1
甩负荷预测
DI
13
预测动作为1
AST
DI
14
110%动作时为1
OPC
DI
15
103%动作时为1
转速1状态
DI？
16
OPC卡转速断线
DI
20
断线为1
OPC板工作模式
DI
21
用于DEH为1/用于MEH为0
OPC卡通讯故障
DI？
22
通讯故障为1
PLU动作
DI
22
PLU动作
DEH107%TEST
DI
23
试验时为1
注：
2个MEH外部输入跳机信号（或）动作时OPC输出继电器动作，MEH外部输入跳机信号在机械超速试验状态下还起作用
4.SDP卡通过串口修改数据的说明
SDP卡上述常用或试验信号可通过DO、AO直接控制或修改，但考虑到系统维护的安全性对一些关键信号通过串口连接终端修改，可以通过串口修改的参数如下：
（1）DEH的103%超速动作定值
（2）DEH的110%超速动作定值
（3）MEH的103%超速动作定值
（4）MEH的110%超速动作定值
（5）110%输出触点的常开或常闭状态选择。
4.1SDP卡与PC机串口电缆的连接方式如下：
4.2参数修改
串行通讯口主要用于应用程序的安装、修改以及运行参数的修正，其通讯的规约、硬件只用TXD、RXD和GND，通讯设置为19.2Kbps，8个数据位，1停止位，无校验，无流控，通过串行通讯器（PC机）向SDP板输入一个<空格>（20H）时，SDP板从串行通讯器输出一串数据，其格式如下：
3000
该数据表示当前测得的转速值。
参数设定：
按f后显示
2002/08/17
SDPVersion1.00
DesignbyZhengLingSong
CopyrightbyXinhuacontrolengineeringco.,LTD
mSpeed103=3090
nSpeed110=3300
oMEH103=6300
pMEH110=6500
qGearnumber=60
ThisisDEHSDPcard!
ThisisoldSDPcard!
（U31has74ls244）
如需要更改上述参数，只要按照提示的命令后跟上相应的参数，如
o6800
MEH103=6800
修改完毕，输入命令w后可以将新参数写入FlashMemory中保存。
在部件上应该贴上明显的标签注明该卡的功能：
DEHMEH
OPC130906300
OPC233006500
齿数60
注意：
当修改通讯端口设置后，需在通讯界面菜单中断开通讯后重新连接，否则通讯不能建立
5.超速保护动作原理
SDP卡的重要开关量输入信号：
汽机挂闸、主油开关合闸，采用三选二冗余方式，保证动作的可靠性
SDP卡作为DEH使用时，可以实现103%超速限制、110%超速保护及负荷不平衡功能，各功能实现的方式及原理如下：
5.1103%超速
动作的工况：
当汽机转速大于103%，且不在110%或机械超速试验位。
主油开关合闸且汽机中压排汽压力大于30%（DPU内判断后写开关量去SDP卡）工况下，主油开关断开的瞬间，不等汽机超速，直接发出OPC信号延时几秒（DPU写模拟量去SDP卡）再判断当转速低于3090后再释放。
当延时几秒判断转速还高于3090则通过超速保护使OPC继续动作，直到转速低于3090后释放。
通过电负荷与汽负荷不平衡达到一定值发OPC，在SDP端子板上输入三路功率和三路中压排汽压力信号，当这两个三选二后的信号在VPC卡内标“1”后进行比较产生的偏差与当前转速与额定转速标“1”后的偏差和大于1时就产生瞬间功率不平衡，发出OPC信号。
机组并网运行期间，当机组甩去部分负荷的情况下，汽机转速上升，DEH系统通过一次调频或二次调频功能来稳定网频，SDP卡判断超速的动作点为107%，只有当汽机转速大于3210时，SDP卡输出OPC信号关闭高中压调门限制超速。
何时释放
当机组出现电负荷与汽负荷不平衡工况且主油开关未跳闸时，超速保护功能主要作用是限制第一个转速飞升，转速调节通过启用DEH系统的一次调频及二次调频功能，来稳定3000RPM（保证设备用电频率），维持机组的局域网或厂用电负荷。
当主油开关合闸运行，出现汽机超速时上述负荷不平衡瞬间发OPC信号之后或电负荷与汽负荷不平衡尚未达到OPC动作值，DEH系统通过一次调频及二次调频调节期间出现汽机转速大于107%时，三块VPC也经三选二端子板输出OPC信号限制超速（这个超速动作点不同于主油开关未合闸前的动作点103%）。
是否要插入功率-负荷不平衡逻辑示意图；OPC端子板三选二示意图；OPC逻辑图
组态页介绍：
SDP卡的相关参数可以通过系统组态直接写入具体参数如下：
5.2LED状态指示
D1电源指示，亮时表示电源接通，LED红色。
D4BC板读SDP板状态，LED指示闪烁时表示正在通讯，LED绿色。
D5SDP板运行指示，闪烁时为正常，LED绿色。
D6指示亮时表示CPU复位，LED红色。
6.现场调试说明621991
6.1系统上电
端子板与SDP卡连接及卡件送电前，先对该卡件的现场输入信号逐个检查无接地现象；检查输入信号无强电串入；检查模拟量输入的供电方式是否正确，以保证系统的安全送电。
6.2卡件功能测试
6.2.1转速通道校验：
用转速信号发生器输入三路信号分别加10、100、1000、2000、3000、3100、3300检查转速通道的测量精度；
6.2.2OPC功能：
从3050开始逐渐增加转速达到3090时，OPC继电器动作，SDP端子输出（29，30）；（31，32）；（57，58）；应闭合，动作就地两个OPC电磁阀的同时清除VPC卡的阀门指令，画面上应能指示OPC动作信号
6.2.3AST功能：
在DEH组态里强制“110%试验”输出信号为“1”，当转速从3000开始逐渐增加转速达到3090时，OPC继电器应被屏蔽，到达3300时，AST继电器动作，SDP端子输出（59，60）；（61，62）；（63，64）；应闭合（断开），通过ETS系统动作跳机电磁阀，画面上应能指示AST动作信号
6.2.4机械超速试验：
在DEH组态里强制“机械超速试验”输出信号为“1”，当转速从3000开始逐渐增加转速达到3300时，OPC、AST继电器都应被屏蔽，只有当转速增加到3360时，DEH伺副服指令输出关门信号
6.2.5甩负荷予动作：
短接端子板上的并网信号，在组态里强制输出到SDP卡的“中压排汽压力》30%”DO信号为“1”来模拟高负荷发电机解列的工况，断开端子板上并网信号，三个OPC继电器应动作并按预先设定的时间延时释放。
6.2.6负荷不平衡：
在DEH组态中写入中压排汽压力和功率的零位和额定值，用信号发生器或DEH的AO输出接到SDP端子板的模入端，短接并网信号通过以下三种方式测试：
a、输入的转速信号小于3000，输入两路模拟量信号中压排汽压力与功率信号百分数（实时值与额定的）偏差大于60%时，SDP卡输出OPC信号，b、输入的模拟量偏差信号为零，输入转速信号从3000开始增加，到3090时，OPC不动作，转速达到3210时SDP卡输出OPC信号，C、转速偏差[（WS-额定WS）/额定WS]和负荷不平衡的偏差（百分数）和大于“1”时，输出OPC信号，该功能测试时至少选取3种工况
备注：
由于S
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