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伺服板说明书

版本号：

A

东方汽轮机厂

伺服阀控制器说明书

编号M902-012000ASM

第全册

2001年2月

序号章－节名称页数备注

10－1前言1

20－2系统简介3

30－3硬件简介1

40－4工作原理及使用方法4

50－5性能与参数1

60－6外部接口4

70－7使用注意事项1

0－1前言

本伺服阀控制器是为驱动汽轮机伺服阀而配套设计的专用装置。

该伺服阀控制器由两套相同配置的控制器（分别为1＃机箱和2＃机箱）组成。

每套控制器分别由一套德国威图电磁屏蔽机箱、七块智能伺服卡和一套背板端子组件构成。

两套共计十四块智能伺服卡分别插入对应的导槽内，各伺服卡面板上均有发光二极管动态指示卡件的运行状态。

所有进出线均通过背板上的德国PHOENIX快速连接端子与外设、DEH控制线连接。

通过该装置与DEH系统配合，可完成DEH对汽轮机组的转速、功率的控制。

0－2系统简介

两套相同配置的1＃和2＃伺服阀控制器都由以下模块组合构成：

（外形及开孔尺寸都相同，见图0－2－1）

1伺服卡7块

2电磁屏蔽机箱及背板端子组件1套

图0－2－1

1＃和2＃控制器的系统配置原理相同，见图0－2－2、图0－2－3。

图0－2－2

图0－2－3

伺服阀控制器的每一块伺服卡均为智能卡，可以独立接收阀位的给定，并通过对应的位移传感器和固化在卡件上的程序完成阀位给定与阀位反馈的比较、PI运算及输出驱动电流的闭环阀位调节控制。

伺服卡具有阀位显示、自动校验、手动控制等输入输出功能，通过外部的操作系统可以很方便地显示实时的阀位开度（％），并且可以进行阀门的自动校验和手动控制。

本系统共配置十四块伺服卡，故可以同时对十四套阀位进行调节控制。

0－3硬件简介

伺服阀控制器的硬件主要包括伺服卡和机箱组件。

1伺服卡硬件

伺服卡采用四层印制板布线工艺，具有极高的EMC抗干扰能力。

板上主要元器

件都采用进口优质产品。

1.1CPU采用Intel先进的16bit微处理控制器，运算处理速度快，性能优良，内设Watchdog功能，自恢复能力强。

1.2逻辑控制回路部分采用90年代XiLinx先进的CPLD大规模可编程逻辑器件芯片，将众多的逻辑管理功能集成于CPLD芯片内，使得伺服卡功能增加许多而外围电路简单，卡件集成度大幅增加而可靠性也大大提高。

1.3采用16bit的D/A、A/D转换器，故使伺服卡的转换精度大大提高。

伺服卡设有8路16bitA/D转换器用以接收阀位给定、双路阀位反馈输入、自校验（含调节输出校验、基准校验、双路驱动校验），另设有2路16bitD/A转换器分别提供阀位指示和阀位驱动（－40mA～+40mA）信号。

所有D/A、A/D均通过隔离运算放大器与外部接口相连。

1.4采用飞利浦I2C总线技术，将参数设置、运行参数等存于E2PROM内，确保伺服卡在带电拔插时不影响其正常使用。

1.5伺服卡利用光电隔离芯片与外部控制信号相连。

1.6内设2组振荡电路，可在卡件面板上调整并测量颤动幅值。

行程传感器（LVDT）

激励频率、幅值也可以通过板上跳线选择。

1.7采用双路LVDT输入通道和相应的调节控制电路以确保单元回路可靠工作。

1.8采用先进的DC－DC转换器，并且多模块协同工作。

转换器与各种电源回路相

互隔离，保证电源回路的安全可靠。

1.9伺服卡面板上设有多种状态指示灯显示各种状态组合，并有颤动量大小测试端。

1.10伺服卡由主卡及插接在上面的数模卡组合而成。

主卡包括CPU、可编程逻辑回

路、输入输出、电源等回路，数模卡主要包括D/A、A/D回路。

2机箱组件

机箱组件采用进口19英寸电磁屏蔽机箱及配件，易安装且抗干扰能力强。

机箱

背后的接线端子为进口可拔插接线端子，接线调试十分方便。

0－4工作原理及使用方法

1工作原理

伺服阀控制器可以接收双通道LVDT交流信号。

由控制系统（例如DEH、505E）输出的阀位给定信号（4…20mA对应0～100％开度）送入目标伺服卡，经过16bitA/D转换，与LVDT反馈值进行偏差运算，并按E2PROM芯片预存的PID参数或经SW拨码开关预设的PID参数进行PID运算后驱动伺服阀，同时将采集的LVDT值转换为1～5V或4…20mA的阀位输出信号提供给控制系统（例如DEH）。

驱动伺服阀的电流为－40mA～+40mA。

2伺服卡主卡的使用方法

使用伺服卡时需要对卡上的拨码开关或跳线器进行设定。

2.1拨码开关SW1（四位开关）是板卡号选择。

本装置将其全部拨到OFF位上（

不需用户设定）。

2.2拨码开关SW2（八位开关）是伺服卡的PI参数选择。

2.2.1SW28拨到ON位，PI参数选择由SW2的拨码排列数设定（本装置用）；SW28拨到OFF位，PI参数选择从E2PROM中设定。

2.2.2SW27~1为PI（KP、KI）参数选择开关，具体方法见表0－4－1：

（其中4～1位为比例参数P或KP的选择位；7～5位为积分参数I或KI的选择位）

表0－4－1

由上表可知，P有0～15共16档（或KP有0～3000共16档），I有0～7共8档（或KI有0～1400共8档）。

例如：

4～1位分别为1、0、0、0，则SW24～1=8（1000），KP＝8X200＝1600；

7～5位分别为0、1、1，则SW27～5=3（011），KI＝3X200＝600。

伺服卡出厂设置为：

SW28～1＝00111000。

2.3J1、J23为CPU工作条件选择。

本卡应将J1短接，并将J23三脚中的2、3两脚短接。

2.4J3与J8、J4与J9为LVDT反馈电压的类型选择（交、直流）。

2.4.1J3的1、2两脚短接，同时J8断开为选择LVDT1交流反馈信号。

2.4.2J4的1、2两脚短接，同时J9断开为选择LVDT2交流反馈信号。

2.4.3J3的2、3两脚短接，同时J8短接为选择LVDT1直流反馈信号。

2.4.4J4的2、3两脚短接，同时J9短接为选择LVDT2直流反馈信号。

2.5J10、J11为伺服驱动信号选择。

2.5.1J10的1、2两脚短接为输出1通道伺服驱动直流信号－40mA～+40mA。

（出厂默认值）

2.5.1J10的2、3两脚短接为1通道系统自检用（不输出）。

2.5.2J11的1、2两脚短接为输出2通道伺服驱动直流信号－40mA～+40mA。

（出厂默认值）

2.5.3J11的2、3两脚短接为2通道系统自检用（不输出）。

2.6J12、J13、J14为叠加颤动量和颤动频率选择。

2.6.1J12的2、3两脚短接为伺服驱动信号叠加颤动量，1、2脚短接为不叠加。

2.6.2J13、J14短接，颤动频率为311Hz左右。

（出厂默认值）

2.6.3J13、J14断开，颤动频率为208Hz左右。

2.7J15、J16、J17为组合选择LVDT激励频率。

本卡将J15、J16、J17短接，频率约1.7KHz左右。

2.8J19、J20、J21、J22为组合选择LVDT激励信号幅值。

短接相应跳线器，将增

大激励信号幅值。

全短接，幅值最大；全断开，幅值最小。

单独短接一个跳线器时激励信号幅值大小的顺序是J19>J20>J21>J22，其他组合由此类推。

2.9J18为激励信号输出选择。

2.9.1J18的1、2两脚短接为输出激励信号。

（出厂默认值）

2.9.2J18的2、3两脚短接为系统自检激励信号。

3数模卡的使用方法

3.1J1为出厂状态设置，用户不得自行更改。

3.2J3为出厂状态设置，用户不得自行更改。

3.3J2的1、2脚短接为输入阀位给定电流信号。

3.4J2的2、3脚短接为输入阀位给定电压信号。

3.5J2的3、4脚短接为输入阀位给定差分（4…20mA）信号。

3.6J2的1、2、3、4脚断开为输入阀位给定电压差分信号。

3.7J4的1、2脚短接输出1～5V阀位输出0～100％的电压信号；J4的2、3脚短接输出4…20mA阀位输出0～100％的电流信号。

3.8数模卡上的所有电位器出厂前均已调整好，用户不得自行调整。

4伺服卡面板上的状态灯组合及电位器定义。

4.1RUN灯：

正常运行为绿色，上电初始化自检时为橙色，严重故障为红色或灭。

4.2RXDA、TXDA灯：

A通道通讯指示，正常时红色，故障时灯灭。

4.3RXDB、TXDB灯：

B通道通讯指示，正常时红色，故障时灯灭。

4.4D0～D7灯：

运行状态指示和故障代码指示。

正常时按流水灯模式闪动，故障时流水灯停止，并固定为某个或某几个灯常亮，代表相应的故障（见表0－4－2）。

表0－4－2

4.5MAU灯：

手动灯。

该灯亮，表示伺服卡已在手动状态，同时伺服卡“紧急手动输出”开出有效（10号开出端子）。

4.6ERR灯：

伺服卡故障输出灯。

在伺服卡发生故障而输出故障信号时，ERR灯亮。

同时伺服卡“伺服卡故障输出”开出有效（13号开出端子）。

4.7CHK灯：

校验灯。

校验允许，该灯亮，同时伺服卡“校验进行输出”开出有效（9号开出端子）。

校验进行时按以下两种情况指示：

一种是刚开始校验时，阀门从任意位置向全关方向动作，校验灯按1次/秒左右的速度闪烁，同时将其状态输出至“校验进行输出”端子上。

另一种情况是在阀门全关位被伺服卡确认后数十秒，校验灯开始加速闪动，表明阀门开始向全开方向动作，同时将其状态也输出到“校验进行输出”端子上。

在到达阀位全开位数十秒后，校验灯保持常亮，“校验进行输出”端子保持有效，表示校验进行完毕，直到“校验允许”开入指令撤除。

4.8UP灯：

手动增灯。

在手动允许条件下，该灯亮表示正在增阀位给定。

同时伺服卡“阀位增输出”开出有效（11号开出端子）。

4.9DW灯：

手动减灯。

在手动允许条件下，该灯亮表示正在减阀位给定。

同时伺服卡“阀位减输出”开出有效（12号开出端子）。

4.10DIT电位器：

用来微调伺服驱动信号的颤动量幅值的电位器。

4.11DIV测试孔：

用来测量颤动量幅值。

0－5性能与参数

LVDT激励频率、幅值：

可调（负载阻抗>100Ω）

伺服驱动输出：

－40mA～+40mA/200Ω（两路独立输出）

阀位显示输出：

1～5V（0～100％）/1KΩ或4…20mA（0～100％）/490Ω可选

阀位给定输入：

4…20mA/250Ω或1～5V/1KΩ可选

调节周期：

10mS

开关量输出：

半导体触点，漏输出（24V/1A）

开关量输入：

24VDC，源输入、漏输入可选

PI参数可调：

P（0～15），I（0～7）或KP（0～3000），KI（0～1400）

颤动量频率：

可调（208Hz或311Hz左右）

颤动量幅值：

连续可调（0～5Vpp）

全套装置（两套机箱）所需总电源：

24V±10％/9A

伺服卡单卡功耗：

约14W

外形尺寸：

482.6（长）×176（高）×368（深）

开孔尺寸：

450（长）×178（高）

重量：

约35Kg

0－6外部接口

伺服阀控制器与外部的接线如图0－6－1和图0－6－2。

图0－6－1

图0－6－2

伺服卡端子与外部的接线电路简图见图0－6－3、图0－6－4、图0－6－5、图0－6－6、图0－6－7。

（按TB1、TB2端子举例，其余相同。

）

图0－6－3

图0－6－4

图0－6－5