Ing. Z.Královský Ing. Petr Štol Petr 457 Okrajová 1356 675 22 STA 674 01 T EBÍ vývoj a výroba m ící a ídící techniky Tel.: 568 870982 Tel.: 568 848179 SW pro vizualizaci, m ení a regulaci Fax: 568 870982 Mob.: 777 753753 WWW.UNIMA-KS.CZ unima-ks@unima-ks.cz e-mail: kralovsky@unima-ks.cz e-mail: stol@unima-ks.cz Specifikace regulátoru otá ek USC+ AP únor 2014 V 1.13
1. el za ízení... 2 2. Provozní podmínky... 2 3. Mechanické provedení... 2 4. Elektrické provedení... 3 4.1 Konektor S1... 4 4.2 Konektor S2... 5 4.3 Konektor S3 (RS-485 pro p ipojení k S UniGEN)... 6 4.4 Konektor S4 (RS-232 pro p ipojení k PC)... 6 4.5 Kalibrace analogových vstup... 7 5. Logické signály... 8 5.1 Logické binární vstupy... 8 5.1.1 "Ctrl" ( ízení)... 8 5.1.2 "User" (Uživatel)... 8 5.2 Logické binární výstupy... 9 5.2.1 "Error" (Porucha)... 9 5.2.2 "Sta" (Stav)... 9 5.2.3 "Sys" (Systémové)... 9 5.2.4 "User" (Uživatel)... 10 5.3 Logické analogové vstupy... 11 5.3.1 "Ctrl" ( ízení)... 11 5.3.2 "Flap" (Klapka)... 11 5.3.3 "Rpm" (Otá ky)... 11 5.3.4 "Temp" (Teplota)... 11 5.3.5 "User" (Uživatel)... 11 5.4 Logické analogové výstupy... 12 5.4.1 User" (Uživatel)... 12 6. Konfigurace... 13 6.1 Doporu ená konfigurace pro ízení analogovými a binárními signály... 13 6.1.1 Mapování logických vstup... 13 6.1.2 Mapování analogových vstup... 13 6.2 Doporu ená konfigurace pro datové ízení z S UNIMA-KS... 14 6.2.1 Mapování logických vstup... 14 6.2.2 Mapování analogových vstup... 14 1
1. Ú el za ízení Úkolem popisované ídící jednotky USC je regulace otá ek spalovacího motoru. 2. Provozní podmínky Pro správný provoz USC je nutné dodržet základní provozní podmínky, které jsou definovány v následujících kapitolách: a) správné p ipojení vstupn -výstupních konektor b) napájení SP spl ující dané tolerance (=10 33V) c) správné nastavení parametr ídícího SW d) dodržení provozní teploty okolního prost edí do 60 C 3. Mechanické provedení USC je umíst n v samostatné kovové sk ce o rozm rech 324x145mm (montážní otvory 305x122mm o pr ru 5mm), výška 57mm, krytí IP65. Bo ní strana obsahuje dva konektory pro p ipojení ak ního lenu (dále A ) a vstupních signál a konektory CANNON pro komunikaci. 2
4. Elektrické provedení USC je k rozvad i p ipojen pomocí dvou konektor S1 (silový konektor) a S2 (signálový konektor). USC je napájen (konektor S1) stejnosm rným nap tím 10 33V DC, spot eba (p i napájení 24V) 130mA p i deaktivovaném regulátoru, 800mA (špi kov až 2A) p i regulaci (platí pro A Heinzmann StG 2010.20-KV-SC, pro jiné A se m že zm nit spot eba p i provozu, spot eba v klidu nebo špi ková není typem A ovlivn na). Konektory CANNON (S3,S4) slouží pro p ipojení USC k PC (RS-232 monitorování, nastavení diagnostika) a k S UniGEN (RS-485 ízení) Rozmíst ní konektor : 3
4.1 Konektor S1 Pin Jméno Popis S1.1 ActGND Snímání polohy ak ního lenu Svorka 5(E) A S1.2 ActPos Svorka 4(A) A S1.3 Act8V Svorka 3(D) A S1.4 ActI- Budící proud do ak ního lenu Svorka 1(B) A S1.5 ActI+ Svorka 2(C) A S1.6 NC S1.7 NC S1.8 NC S1.9 GND Napájení regulátoru S1.10 =10 33V Maximální pr ez vodi 2,5mm 2 STG 6-01 : 1(E), 2(A), 3(D), 4(B), 5(C) 4
4.2 Konektor S2 Pin Jméno Popis S2.1 GNDA Analogová zem S2.2 20mA Proudový vstup 20mA S2.3 RpmPotB Jezdec potenciometru pro korekci otá ek S2.4 RpmPotA Napájení potenciometru pro korekci otá ek S2.5 RpmIn Otá kové idlo S2.6 NC S2.7 NC S2.8 GNDD Digitální zem S2.9 BinOut4 Konfigurovatelné fyzické binární výstupy S2.10 BinOut3 S2.11 BinOut2 S2.12 BinOut1 S2.13 BinIn4 Konfigurovatelné fyzické binární vstupy S2.14 BinIn3 S2.15 BinIn2 S2.16 BinIn1 Maximální pr ez vodi 2,5mm 2 5
4.3 Konektor S3 (RS-485 pro p ipojení k S UniGEN) Konektory S3 obsahuje komunika ní rozhraní RS-485 (propojení s S UniGEN). Název Význam Pracovní hodnoty S3.1 485B Komunika ní rozhranní RS-485 Úrovn kompatibilní s RS-485 S3.2 GND S3.3 NC S3.4 NC S3.5 NC S3.6 485A Komunika ní rozhranní RS-485 S3.7 NC S3.8 NC S3.9 NC 4.4 Konektor S4 (RS-232 pro p ipojení k PC) Komunikace USC s PC (servisní program ManagerAP) je realizována pomocí sériového rozhraní RS-232 (9-pinový konektor CANNON). Pro p ipojení k PC je nutné použít k ížený kabel (2-3, 3-2, 5-5). Název Význam Pracovní hodnoty S5.1 NC Úrovn kompatibilní s RS-232 S5.2 RxD P íjem sériových dat S5.3 TxD Vysílání sérových dat S5.4 NC S5.5 GND Zem S5.6 NC S5.7 NC S5.8 NC S5.9 NC 6
4.5 Kalibrace analogových vstup Všechny analogové vstupy (potenciometr, 20mA, poloha A ) lze digitáln kalibrovat bez nutnosti zásahu do USC (nastavování trimr ). Kalibrace se provádí p ipojením USC k PC pomocí RS-232. Volbou menu kalibrace v programu ManagerAP.EXE se zobrazí dialogové okno pro kalibraci. Tla ítky pro zm nu offsetu a amplitudy lze zvolený parametr p esn nastavit na požadovanou hodnotu: Nulování offsetu Zm na offsetu Zm na amplitudy M ená hodnota Skute ná hodnota Doporu ený postup p i kalibraci: a) Odpojení (nulování) kalibrovaného vstupu b) Nulování offsetu tla ítkem O (p ípadn korekce offsetu tla ítky + a - c) P ipojení vstupu na definovanou hodnotu d) Nastavení požadované hodnoty tla ítky pro korekci zisku + a - (nebo stisk G po zadání definované hodnoty ) ed kalibrací vstup je nutné nastavit hrubou kalibraci. Hrubá kalibrace se provádí nastavením offsetu hrubé kalibrace (p i zav ením A, nulovém vstupním proudu) tak, aby m ená hodnota ukazovala 4%. 7
5. Logické signály Logické signály jsou vstupy a výstupy algoritmu USC. N které z nich slouží pro ovládání regulátoru a lze mapovat na fyzické vstupy ( i externí signály), n které lze využít ve funkcích (interním PLC). 5.1Logické binární vstupy 5.1.1 "Ctrl" ( ízení) 5.1.1.1"AckExt" (Externí kvitace) Nástupná hrana signálu kvituje p ípadnou poruchu. Lze ji p ipojit k signálu kvitace z S (pak se porucha USC odkvituje stiskem flávesy Fault reset na S), nebo je možné vstup p ipojit k signálu, který USC aktivuje (porucha se odkvituje p i každém požadavku na b h). 5.1.1.2"Enable" (Aktivace) Logický binární vstup Enable aktivuje regulátor otá ek. Aktivací vstupu dojde ke spušt ní startovací fáze regulátoru otá ek. 5.1.1.3"FuelAB" (Palivo A/B) Volba paliva, p epíná minimální a maximální mez polohy A dle typu paliva. 5.1.1.4"PidAB" (Volba sady PID A/B) Volba sady PID parametr regulátoru otá ek. Je-li vstup neaktivní, uplat uje se sada A, aktivací vstupu se zvolí sada B. 5.1.1.5"RegPosRpm" (Regulace polohy/otá ek) Aktivace logického vstupu p epne regulátor otá ek z regulace otá ek na regulaci výkonu v paralelním provozu se sítí. Tento vstup m že být p ímo ovládán styka em sít p ipojeným k definovanému fyzickému vstupu ( i p enesenoý komunikací z S). 5.1.1.6"RpmIdle" (Volnob žné otá ky) Logický vstup ovládá požadované otá ky motoru. Aktivace vstupu zp sobí provoz motoru na volnob žných otá kách. Není-li vstup aktivní, motor jede na jmenovitých otá kách. Po ukon ení startovací fáze regulátoru otá ek z stává motor definovanou dobu na volnob žných otá kách (bez ohledu na stav vstupu), poté p echází na jmenovité otá ky (není-li vstup aktivní). Aktivací vstupu lze tedy prodloužit provoz motoru na volnob žných otá kách po startu nebo zajistit p echod na volnob žné otá ky p ed zastavením motoru. 5.1.2"User" (Uživatel) 5.1.2.1"UsrBI_n" (Uživatelský binární vstup n) Uživatelské binární vstupy 1 16. Slouží pro p ivedení signál z fyzických vstup, rozši ovacích modul nebo jiných za ízenu UNIMA p ipojených na RS-485 do funkcí, kde lze pomocí blok funkcí vytvá et uživatelské algoritmy. 8
5.2Logické binární výstupy které logické binární výstupy lze p ímo mapovat na fyzické výstupy, n které lze použít pouze ve funkcích. Pokud pot ebujeme na fyzický výstup p ipojit logický signál který je k dispozici jen ve funkcích, vytvo íme pomocí bloku REP uživatelský logický výstup, který je v mapování dostupný. 5.2.1 "Error" (Porucha) 5.2.1.1"FeedB" (Zp tná vazba) Chyba zp tné vazby A regulátoru otá ek. Regulátor otá ek nemá informaci o poloze A a nem že tedy regulovat jeho polohu. V takovémto stavu dojde k aktivaci tohoto výstupu a zárove k vypnutí výkonového stupn (budícího proudu do A ) a tedy zav ení A. Signál se deaktivuje kvitací poruchy (nástupnou hranou signálu AckExt nebo stiskem klávesy kvitace v servisním programu). 5.2.1.2"RpmHi" (P eb h otá ek) Výstup se aktivuje p i p eb hu otá ek (m ené otá ky p ekro í hodnotu parametru RpmHi ). Deaktivuje se kvitací poruchy. 5.2.1.3"RpmLo" (Pokles otá ek) Výstup se aktivuje p i poklesu otá ek (m ené otá ky klesnou p i volnob hu na nulu nebo p i b hu na jmenovité otá ky pod hodnotu parametru RpmLo ). Deaktivuje se kvitací poruchy. 5.2.1.4"TempOvr" (P eh átí) Výstup se aktivuje p i p ekro ení tepelné ochrany. Deaktivuje se kvitací poruchy. 5.2.2 "Sta" (Stav) 5.2.2.1"CurLim" (Proudové omezení) Regulátor aktivuje tento výstup v p ípad, že i p es maximální ak ní zásah (maximální proud do A ) nebylo možno dosáhnout za dobu 250ms požadované polohy A (mechanická zábrana, koncový doraz). Proud do A je snížen na hodnotu ídržného proudu aby nedošlo k poškození koncového stupn a A (trvale maximální proud do A ). Signál se deaktivuje, jakmile regulátor dosáhne požadované polohy. 5.2.2.2"Max" (Maximum) Výstup je aktivní, je-li A v maximální poloze. 5.2.2.3"Min" (Minimum) Výstup je aktivní, je-li A v minimální poloze. 5.2.2.4"Ready" (P ipraven) Výstup je aktivní, je-li USC p ipraveno ke startu. 5.2.3 "Sys" (Systémové) 5.2.3.1"Clk1s" (Periodický signál 1s) Signál kmitá s periodou 1s a st ídou 1:1. 9
5.2.3.2"FuncRes" (Reset funkcí) Signál je aktivní po resetu b hem prvního výpo tu funkcí (lze použít k nap.k defaultnímu nastavení RS klokných obvod ). 5.2.4"User" (Uživatel) 5.2.4.1"UsrBO_n" (Uživatelský binární výstup n) Uživatelské binární výstupy 1 16. 10
5.3Logické analogové vstupy 5.3.1 "Ctrl" ( ízení) 5.3.1.1"PosReq" (Požadovaná poloha) Požadovaná poloha A ("RegPosRpm"=1). 5.3.1.2"RpmReq" (Požadovaná hodnota otá ek) Požadovaná hodnota otá ek ("RegPosRpm"=0). 5.3.2 "Flap" (Klapka) 5.3.2.1"FlapCurr" (Proud do klapky) Ak ní zásah (budící proud) do A. 5.3.2.2"FlapPos" (Poloha klapky) ená poloha A. 5.3.2.3"PosReg" (Regulace polohy) Regulovaná poloha A. 5.3.3 "Rpm" (Otá ky) 5.3.3.1"Rpm" (Otá ky) ené otá ky. 5.3.3.2"RpmReg" (Regulace otá ek) Otá ky na které USC reguluje. 5.3.4 "Temp" (Teplota) 5.3.4.1"Temp" (Teplota) Teplota uvnit regulátoru. P ekro í-li teplota definovanou havarijní mez, dojde k poruchovému zastavení regulátoru. 5.3.5"User" (Uživatel) 5.3.5.1"UsrAI_n" (Uživatelský analogový vstup n) Uživatelské analogové vstupy 1 16. Slouží pro p ivedení signál z fyzických vstup, rozši ovacích modul nebo jiných za ízenu UNIMA p ipojených na RS-485 do funkcí, kde lze pomocí blok funkcí vytvá et uživatelské algoritmy. 11
5.4Logické analogové výstupy 5.4.1User" (Uživatel) 5.4.1.1"UsrAO_n" (Uživatelský analogový výstup n) Uživatelské analogové výstupy 1 16. 12
6. Konfigurace 6.1 Doporu ená konfigurace pro ízení analogovými a binárními signály Konkrétní konfigurace USC v p ípad ízení externími signály závisí na konkrétních pot ebách (regulace otá ek/výkonu analogov, pomocí binárních signál více/mén i kombinovan ). Následující p íklad demonstruje nejjednodušší konfiguraci USC. Aktivaci a režim USC definuje stav dvou binárních signál, požadovanou hodnotu otá ek (regulaci výkonu) ídí jeden analogový vstup. 6.1.1 Mapování logických vstup 6.1.2 Mapování analogových vstup 13
6.2 Doporu ená konfigurace pro datové ízení z S UNIMA-KS V p ípad p ipojení USC k S UNIMA-KS (UniGEN, MicroGEN, MiniGEN atd) lze USC ovládat pouze pomocí datové linky RS-485 (bez nutnosti použití fyzických vstup USC). Následující kapitoly popisují p íklad minimální konfigurace pro ipojení USC k S UniGEN. Nevyužité vstupy USC lze použít pro libovolné rozší ení vstup S. 6.2.1 Mapování logických vstup USC se v tomto p ípad aktivuje sou asn s otev ením ventil plynu. Regulátor ejde z režimu regulace otá ek do režimu regulace polohy (výkonu) sou asn se sepnutím styka e generátoru (pouze u ist paralelních jednotek, v ostatních ípadech by m l být signál aktivní, je-li sepnut styka generátoru i sít ). Jakoukoli chybu USC odkvituje stisk klávesy Fault reset na S. 6.2.2 Mapování analogových vstup V režimu regulace otá ek (signál Regulace polohy/otá ek je neaktivní) se uplat uje vstup Požadovaná hodnota otá ek. Hodnota je daná signálem Požadovaná hodnota otá ek z S UniGEN (obvykle nominální otá ky, v p ípad fázování frekvence sít p epo tená dle po tu pól generátoru na otá ky motoru). V paralelním režimu (signál Regulace polohy/otá ek je aktivní) se uplat uje vstup Požadovaná poloha. Hodnota je daná signálem Regulace otá ek z S UniGEN. Výchozí hodnota tohoto signálu je daná polohou klapky USC v okamžiku nafázování. Následn tuto hodnotu S m ní dle požadavk regulace výkonu. S musí mít nastaven zp sob regulace otá ek na hodnotu USC. 14