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产品信息
FM146A
添加时间:2014-1-24 17:09:21 | 浏览量:

 FM146A 

汽轮机DEH 伺服单元
1 基本说明 
1.1 简介 
FM146A 模块是汽轮机 DEH 伺服单元模块。通过与底座 FB196 配套使用,构成完整的 DEH 电
液伺服单元;与就地的液压部套(伺服阀、油动机滑阀、油动机活塞、油动机行程反馈LVDT等)
配合,组成给定电压与油动机行程的伺服随动系统,实现对油动机的控制。FM146A 作为 ProfiBus-DP
的从站,通过ProfiBus-DP 总线与ProfiBus-DP 主站(主控单元)进行数据交换。伺服单元将主控单
元通过模出来的阀位给定信号转换为0~5VDC给定电压;此给定电压与油动机行程LVDT 电压的差
值经调节器(P、PI 等)处理后,输出到伺服阀,伺服阀油口开度随之发生变化,使油动机向开或
关方向运动,油动机行程最终跟随阀位给定信号变化。伺服单元还具有手动控制功能。在手动状态
下,伺服单元可接受手动增/减信号以改变给定电压。伺服单元还具有自动整定零位幅度功能,以
使油动机行程指示与实际一致。伺服单元还具有自检报警功能。
1.2 组成 
FM146A 模块主要由 CPU 、DP 通信电路、D/A A/D 转换电路、2路LVDT 信号调制解调电路、2 路LVDT信号的高选电路、电压/电流转换电路、比例积分模拟电路和电压或电流反馈电路等组成。
1.3 功能 
DEH伺服单元与液压部套配合,将阀位给定信号转换为与之对应的油动机行程,从而改变汽轮
机的进汽量。 
伺服单元的CPU 控制周期为50ms,主要完成给定值生成计算、手自动无扰切换、零位幅度整
定计算、显示数据计算等。D/A、A/D 转换电压范围为0~5VDC,因此给定电压、反馈电压均应在
0~5VDC 之间。 
伺服单元的DP 通讯电路及通讯软件,完成与主控单元的信息交换,模入、模出、开入、开出
信号均有。 
伺服单元可接受油动机行程LVDT、二次油压或油动机滑阀行程等信号作为反馈量。伺服单元
内部配有2 路LVDT 调制解调电路,激励信号为1.7KHz/3.5VAC 左右的正弦波,可通过底板上的
拨码开关调整LVDT 信号的幅值,通过改变LVDT芯杆的位置来调整信号的零位。二次油压或油动
机滑阀行程信号为直流电压或电流,可通过面板上的电位器调整信号的零位和幅度。根据需要交直
流两种信号可组成主副反馈结构形式。通过高选电路对两个主反馈量实现冗余。 
伺服单元的调节器接受给定电压与反馈电压的差值。可选择比例调节P或比例积分调节PI方式。
比例、积分均可通过面板上的电位器调整,以达到伺服系统响应快速稳定的要求。 
伺服单元的功率放大输出电路接受调节器的输出信号,向伺服阀输出伺服控制信号。伺服控制
信号可选恒压型或恒流型。 可通过调整输出偏置电位器减小伺服系统的静差或积分电压。 
伺服单元的显示功能。可输出0~1VDC 电压信号显示油动机行程0~100%。也可输出4~20mA
信号显示给定电压或油动机行程。 
伺服单元的手自动功能。在自动方式下,伺服单元接受主控单元来的阀位给定信号。在手动方
式下,伺服单元接受手动增、减接点信号,以1.5VDC/min 的变化率改变给定电压;主控单元通过
从伺服单元模入的给定返回信号,使模出给定信号跟踪手动给定值,即可实现手自动无扰切换。伺
服单元在DP 通讯故障期间会自动切换到手动方式,在通讯正常后再转为自动方式。在伺服单元接
受到手动开入信号期间,转为手动方式。 主控单元的模出阀位给定信号与伺服单元模入的给定返
回信号随时应相等,若模出阀位给定信号与给定返回信号相差大于4%,则不能切换到自动方式。 
伺服单元的自动整定功能。伺服单元经自动整定后,阀位给定信号0~100%使阀位给定电压对应
油动机全关~全开的LVDT 电压值,同样油动机行程模入信号为油动机全关~全开的LVDT 电压值对
应0~100%。油动机全关电压应调整到0.2~1.5VDC 之间,油动机全开电压应调整到3.5~4.8VDC之
间,自动整定过程才能成功。也可以通过修改伺服单元内部的相应参数进行手动整定。若伺服单元
没有整定过,则阀位给定信号0~100%使阀位给定电压对应为0~5VDC。 
伺服单元的无扰复位功能。在伺服单元内部WATCH DOG 动作或手动按复位按钮时,阀位给定
电压保持不变,可确保油动机不发生跳动。
2 工作原理 
2.1 基本情况 
本模块有两种工作方式:自动和手动。 
在自动方式下,利用 ProfiBus-DP 通信接口电路,FM146A 模块获得 ProfiBus-DP 主站下发的油
动机阀位给定信号(一个模出信号)。手动给定值及给定返回信号跟踪此信号。此信号再经整定数据
修正后从CPU 串口输出,并转换为相应的给定电压。 
在手动方式下,FM146A 模块并接收直接从操作盘来的手动增、减信号,改变手动给定值及给
定返回信号,此信号再经整定数据修正后从CPU 串口输出,并转换为相应的给定电压。主控单元
的阀位给定信号通过给定返回信号跟踪手动给定值。 
产生的给定电压通常经LVDT电压反馈调节后,通过伺服阀控制油动机行程。LVDT反馈电压
由2路LVDT电压经高选后生成。其差值经调节器处理、功率放大后输出控制伺服阀。调节器可通
过改变跳线设为P 型、PI型还可加入内环反馈。比例环节放大倍数可通过电位器在0~10之间调整。
积分时间有3 当可跳线选择并可通过电位器在20~220、150~1650、1020~11220ms 之间调整。功率
放大输出可跳线选择恒流型或恒压型。其中,恒流型为比例调节,恒压型可选为比例调节或比例积
分调节。 
伺服单元内部的LVDT调制解调器应与6线制差动变压器型位移传感器配合使用。调制解调器
输出到LVDT初级的激励电压约为3.5VAC/1.7KHz。LVDT两组次级线圈上感应的电压随铁芯的位
置而变化。调制解调器将两组次级线圈上感应的电压的差值解调为正负直流电压。可通过底板上的
拨码开关调整此电压的大小。两线圈感应电压相等时此电压为零。此电压加上恒定的2.5VDC 电压
后,变为LVDT 电压。要求LVDT 电压必须在0~5VDC 范围之内,以保证0~5VDC 给定电压能在
全行程范围内控制油动机。 
产生的给定电压也可与直流反馈信号比较。其差值经调节器处理、功率放大后输出控制伺服阀。
直流反馈信号根据伺服系统的设计可以是外部LVDT调制解调器产生的油动机行程信号或油动机滑
阀行程信号,也可以是油压传感器产生的脉动油压信号。通过伺服单元面板上对应的零位幅度调整
电位器可将反馈电压调到0~5VDC 范围之内。调幅放大倍数可在0.1~10 范围内变化,调零电位器
可使输入信号在-5~5VDC 范围之内平移。电压型直流输入阻抗约500KΩ,电流型直流输入阻抗为
250Ω。另外输入信号电压及两端对地电压必须在-11~11VDC 范围之内,才能保证信号的正常传输。 
2.2 启动逻辑说明 
FM146A 模块以手动状态做为初始状态。模块加电后,首先采集启动前的 LVDT 的值,然后将
LVDT 高选值做为手动输出值输出,当与主站建立起通讯后,FM146A 模块首先上传手动状态和手
动输出值,主站在判断出伺服单元处于手动状态后,应将DEH 阀位给定值跟踪到手动输出值,并
下发给 FM146A。伺服单元将收到的主站下发的 DEH 阀位给定值与手动输出值比较,当阀位给定
值与手动输出值之差达到 0.2V 之内时,本单元将自动切换为自动状态。 
 
说明:此启动逻辑保证本单元上电后不会使油动机的位置发生跳变。 
2.3 调节器说明 
根据伺服系统动静态调节特性的需要,通过伺服单元内模板上的跳线设置,可设置为含有主调
节器的单环调节系统或含有主副调节器的双环调节系统。主调节器可设置为比例方式或比例积分方
式。外环主反馈采用高选后的LVDT 电压信号。副调节器可设置为比例方式或比例积分方式。内环
反馈可采用高选后的LVDT 电压信号,也可采用直流LVDT通道来的脉动油压信号或油动机滑阀行
程信号。通过选择调节器形式、反馈信号类型及调整调节器参数,使伺服系统响应迅速稳定。
必要时,可通过伺服单元的开入信号使积分电容上的电压清零。如在OPC 快关电磁阀动作期
间,可利用此功能防止积分饱和,以便能使伺服系统快速恢复正常控制。 
2.4 输出方式说明 
通过伺服单元内模板上的跳线设置,可以选择恒压型输出或恒流型输出。所谓恒压型输出是指
输出电压不随负载电阻的变化而变化,而恒流型输出是指输出电流不随负载电阻的变化而变化。
2.5 手/自动切换说明 
FM146A 模块自动方式与手动方式之间的相互切换为无扰切换,可保证油动机不会因切换而跳
动。 
FM146A 模块处于自动方式时,手动给定值自动跟踪主站下发的阀位给定值。当手动给定值与
主站下发的阀位给定值相差小于0.2V 时,才能由自动切换为手动方式。 
FM146A 模块处于手动方式时,主站下发的阀位给定值跟踪手动给定值,当主站下发的阀位给
定值与手动给定值相差小于0.2V 时,才能由手动切换为自动方式。
FM146A 模块由自动切换为手动的触发条件包括: 
! FM146A 模块与主控单元之间的 DP 通讯中断,在 20 秒内没有收到主站的信息,同时满足无扰      
切换条件,则伺服单元自动切换为手动方式。 
! 在满足无扰切换的条件下,按下手操盘的手/自动切换按钮期间,伺服单元可切换为手动方式。 
FM146A 模块由手动切换为自动的触发条件包括: 
! 一旦 FM146A 模块与主控单元之间的 DP 通讯恢复,即 FM146A 收到主站的信息时,若满足无
扰切换条件,则伺服单元立即恢复为自动方式。 
! 在DP 通讯正常且满足无扰切换的条件下,松开手操盘的手/自动切换按钮后,伺服单元即可由
手动切换为自动方式。 
注意:
在发电机脱网状态下,即 FM146A 模块相应的开入信号(油开关跳信号)闭合时,按手操盘的手/自动切换按
钮无效。只有在发电机并网状态下,按手操盘的手/自动切换按钮才能切换为手动状态。
2.6 LVDT 自动调零调幅说明 
自动调零调幅功能通常需要与上位机组态内容配合完成。 
操作站设计一个自动调零调幅按钮,用于完成LVDT 自动调零调幅功能。另设计一个LVDT调
整失败指示灯,用于显示自动调零调幅功能是否完成,平时该灯是灭的,只有当LVDT 自动调零调
幅功能运行所得结果不符合要求时,该指示灯才会点亮2 秒,之后自动熄灭,以此提示本次LVDT
自动调零调幅操作失败。  
进行调零调幅时,按自动调零调幅按钮后,由上位机发给伺服单元一个自动整定指令信号,当
伺服单元收到此信号后,便开始自动调零调幅。由上位机改变阀位给定值从0~100 变化,使油动机
运动到全关位和全开位。伺服单元记住LVDT 全关、全开电压后,即可修正给定电压和油动机行程
模入值。使0 对应油动机全关电压、100 对应油动机全开电压。 
首先,伺服单元等待控制阀位给定值减小到0%或增大到100%。 
当伺服单元发现控制阀位给定值减小到0%后,开始自动调零功能。在控制阀位给定值减小到
零的5秒时,暂时记录下此时油动机行程LVDT 反馈电压的零位值,并在1秒后退出自动调零功能,
置自动调零功能完成标志,然后上传此状态给上位机。 
当伺服单元发现控制阀位给定值增大到100%后,开始自动调幅功能。在控制阀位给定值增大
到100%的5 秒时,暂时记录下此时的幅位值,并在1 秒后退出自动调幅功能,置自动调幅功能完
成标志,并上传此状态给上位机。
 
 
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