ABB IMFCS01频率计数子模件

1 IMFCS01 频率计数子模件 Frequency Counter Slave Module 1.概述 IMFCS01 是为多功能处理器 MFP 和 IMHSS03 液压伺服子模件，提供频率 信号的 模件。这一模件具有一个频率输入通道。通过它把 MFP 与蒸汽透平或燃气 透平连接起来，并提供高精度的频率计数和时间周期数据。MFP 将可利用该信号 进行透平转速计算，而且还通过 HSS 的输出进行相应的转速控制。FCS 模件的有 关通道电路将从透平前端电磁传感器采集相应的脉冲信号，并对该输入信号进行了 转换和滤波，使这一数字类型的数据，准确地 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达输入脉冲的计数和周期计数值。 而相关的 MFP 模件则可利用该数据，进行频率计算得出透平的转速。总之，FCS 模件提供了十分精确的频率计数，以满足透平控制系统的要求。 FCS 是一智能模件。它具有在板的微处理器和存储器，去处理过程输入数据 和 与处理器模件的通信。它是一具有单印刷电路板和前面板的标准模件，并占一 个 MMU 的安装槽位。FCS 模件将通过 MMU 的后背板得到相应的电源和通道。 而且它还通过电缆和端子实现与现场的连接。 FCS 模件的功能就是参与透平转速控制。FCS 模件从透平上的电磁传感器获 得 脉冲输入，并将其转换成数字数据和借助子总线传递至 MFP 模件。而控制器模 件将使用 FCS 模件提供的相应数据计算出透平转速。并在控制模件的组态内，根 据用户的控制策略，MFP 模件将根据透平的转速，控制伺服阀的输出。 FCS 与 HSS 模件同时参与工作，都是 MFP 模件的子模件。HSS 模件允许操 作员 利用伺服阀的手动或自动操作来定位油动机。而通过阀门的打开或关闭等动 作，去控制进入透平燃气或蒸汽的流量，进而去进一步控制透平的转速。 FCS、HSS、MFP 等模件对相应的过程控制段来讲，它们共同组成了控制透 平 转速的闭环控制系统。其中 MFP 是主模件，它将直接控制过程。FCS、HSS 是 子模件，它将把过程与 MFP 连接起来。 2. 相应的模件 2.1 频率计数子模件 IMFCS01(Frequency Counter Slave) FCS 模件之所以能够 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 到透平的转速，其主要原因是由于它能够接收透平 转 轴电磁传感器发出的计数脉冲。另外，它还可保持 24bit 的计时器值，就相当 于得到了脉冲计数的周期。它把这一数据存储在缓冲寄存器内，并给出数据的有用 状态位，去通告 MFP 模件它具有当前的数据。FCS 模件操作是自动的。它连续更 新数据，并为处理器模件保持相应的数据。 2 为了保证 FCS 模件能够为 MFP 模件提供相应的数据，在对 MFP 的组态中，需 使用 FC145 功能码。功能码 FC145 定义了地址、高/低转速报警限、高/低报警限 的变化速率等参数。这一功能块的输出应是 Hz。在正常允许时，FCS 模件不断进 行自诊断，在发现故障后将及时通告 MFP 模件。 2.2 液压伺服子模件 IMHSS03(Hydraulic Servo Slave) HSS 模件在透平转速控制系统中，提供伺服阀的控制。处理器 MFP 模件传递 数据 至 HSS 模件，由 HSS 模件通过伺服阀控制油动机。其控制的实现主要依据 传递的位置给定值至 HSS 模件，MFP 模件将引起透平的转速改变。位置定值则通 过子总线传递至 HSS 模件。一个在板的微控制器读和下载控制数据，并使它进入 D/A 转换器，最终由 HSS 提供模拟输出值去驱动伺服阀。伺服阀控制双作用油动 机一侧的流体，再由油动机打开或关闭主气门，去改变透平的转速。 MFP 与 HSS 模件一起工作，则需要在组态中使用 FC55 功能码。由 FC55 定 义子 总线地址、操作方式（校验或正常），计算周期时间，存储校验数据等。多 个块输出包括：油动机位置，LVDT 的零位和模件及设备的状态输出等。 系统使用了一个线性的差动变压器来测量油动机的位置。HSS 模件在 LVDT 的原 边提供了一个 1,000Hz 的激励电压。在 LVDT 的副边将得到一个正比于油动 机位置的差动电压。HSS 模件把这一差动电压转换成数字数据，并传递至 MFP。 在 HSS 模件的组态参数 S8、S9 中（在校验期间）已存入了所使用的相关经校验 产生的数据。它传递 LVDT 副边的差动电压，而变成油动机的位置反馈。HSS 将 不断进行自诊断，如果一旦发生故障，它将及时通告 MFP 模件。 如果在 HSS 与 MFP 的通信丧失时，操作员将能够通过手动控制主气门。为 了实 现这一点，HSS 提供了一个由用户硬接线连接至 24VDC 电源的输入。于是 操作员就能够通过外部的开关或触点操作 HSS，使油动机上升或下降。同时， HSS 上的一个释放偏置电路，允许操作员在出现危险时，手动关闭主气门。 2.3 多功能处理器 IMMFP11/12(Multi Function Processor) MFP 是控制回路和进行透平转速控制的主模件。MFP 从 FCS 模件请求数 据，而 后计算出透平的转速。如果 FCS 模件具有有用数据时，它将传递至 MFP 模件。如果 FCS 的数据是无用数据时，MFP 将产生其它的请求。如果透平的转速比 MFP 组 态设定的转速限高或低时，MFP 将发出一个位置参数至 HSS，然后去调整主气 门。这一处理过程 MFP 将根据循环周期重复进行。 在用户对 MFP 和子模件组态时，已设置了相应的透平转速限、高/低转速报 警限 等。另外，用户在适当时机应校验油动机和 LVDT。当正常操作时，MFP 模 件将传递数据、模件状态、报警信息等传至人系统接口。操作员能够通过人系统接 口监视系统操作和启动自动或手动控制。 3 3. FCS 模件的操作 频率计数模件 FCS 把 MFP 模件与蒸汽或燃气透平连接起来，为 MFP 模件提 供透 平转速数据。FCS 模件的微控制器(MCU)能够带工作负载。它有能力在模件 支持电路的帮助下完成多任务。MCU 提供要求的指令(微程序语言)，对输入脉冲 进行计数和计时，更新缓冲区的过程数据，进行自诊断，给出模件状态信息等。而 MFP 模件在从 FCS 模件接收数据时，不会中断计数和更新过程，进而保证了 MFP 模件接收的是当前值。 FCS 模件具有 8 个功能块。它们分别是： 微控制器（MCU） 输入信号电路 模件状态（MOD STAT） 看门狗（Watchdog） 存储区（双缓冲寄存器） 顺序逻辑 子扩展总线地址（XBUS ADD） 4 子扩展总线接口（XBUS I /O） 模件支持电路的所有块同时工作，它们将进行输入滤波、输入计时，向缓冲区 写 数据及与主模件通信等任务。模件使用的电源将从 MMU 后背板上获得。输入 信号从板边连接器 P3 获得。FCS 模件输入滤波电路经过斩波、整形等，把一 AC 变成 TTL 数字电平，而这一数据刚好与 MCU 所需要的信息相适应。当微控制器 检测脉冲时，它将增大信号计数器和在内部计数器计数的存储容量。在 20ms 周 期后，MCU 写计数和计时的周期值至双缓冲存储区和得到一个状态位，并通告 MFP 模件此时可得到当前值。由于数据是被双缓冲存储的，所以当 MFP 模件读这 一数据时，MCU 将不修改当前的数据。当它准备接收计数和计时时，从 MFP 模 件发出的时钟数据将传递至双缓冲寄存器。而顺序逻辑将防止 MCU 和 MFP 模件 同时在存储器内存取数据。MCU 在模件状态寄存器内放置模件状态。处理器模件 始终可通过子总线接口得到模件状态。 4. FCS 模件的功能方块图 • 输入信号滤波块 FCS 模件通过电缆和端子获得输入信号。来的信号是一模拟波形。而输入信 号 滤波电路，由 MCU 把模拟输入变成一个可用的数字输入。图 2−3 表达了输入 滤波电路和如何把输入信号变成数字波形。 图 2−3 是一个典型的对正弦波输入信号进行处理的例子(E1)。输入电路中的 相 应二极管 CR4∼CR7，把输入信号在±10V 处削波，将输入信号幅度限制在 20Vp−p 内（E2）。R4∼R7 将限制启动电流。这一电路能够在 1Hz∼12.5kHz 频 率范围内，处理 300mVp−p 至 120Vrms 的输入信号。 电路中比较器的工作更象是一个过零电路。它将把相应的输入信号转换成数 字 信号（E3）。一个高频滤波器（R4、R5、R6）可滤去输入信号的噪声，然后 把信号至比较器（运算放大器）。 NAND 门对输入允许的功能提供了一个选通。它可以使输入信号保持不能通 过，直到 MCU 准备从现场处理数据和计数。 5 • 微控制器 微控制器（MCU）负担采集数据，计时数据和与 MFP 的通信。MCU 的固件 将直 接决定 FCS 模件的操作。MCU 在中断电平期间将完成脉冲计数。当 MCU 中断准备接收输入脉冲时，它允许数据通过输入门。为处理器模件，MCU 的内部 程序完成计数和格式化，并且 MCU 传递计数和计时器信息至双缓冲存储器区。 从 MCU 来的数据至第一组缓冲寄存器。在接到 MFP 模件发出的数据请求 后，其 数据从缓冲寄存器至子总线接口。由 MCU 设置的状态位，控制着信息的 传递和通知 MFP 的模件状态。如果输入信号丢失，MCU 将产生一个状态位，并通知相应的 处理器模件。MCU 传递位至模件状态块（MOD STAT）。MFP 模件从状态块读 FCS 模件 的状态。对处理器模件，当它具有数据时，MCU 产生一个数据的有用状 态位。它也提供一个 20ms 的时钟，去复位看门狗计时器。同时，MCU 还完成如 校验和诊断类等后台的任务。 • 存储区 FCS 模件具有 2 个 32 位（4 个字节）的缓冲寄存器。该寄存器主要为处理器 模件 保持和等待存取相应的数据。双缓寄存器冲器允许 MFP 模件反复提取数据， 而不会中断 MCU 的计数过程。双缓冲寄存器为 MFP 模件读到的是当前值提供了 保证，而不是当前和先前的混合计数值。MCU 一次向第一个缓冲器下载一个字 节。当数据进入第二个缓冲器时，数据所有的四个字节将编成一组。 • 顺序逻辑 顺序逻辑块控制着数据在缓冲器内的传递。有四个字节的数据寄存在存储区 内。 在 MFP 模件需要数据时，逻辑顺序会发出一个请求字节，而届时数据将从第 二个缓冲寄存器向子总线接口传递。为新的数据进入缓冲寄存器，MCU 将连续进 6 行计时。当处理器 MFP 模件产生计时数据至子总线接口时，顺序逻辑防止第二个 缓冲区从第一个缓冲区接收数据。当子总线没有问题时，它监视处理器模件的活动 （子总线通信）和传递数据至第二个缓冲区。 • 看门狗计时器 看门狗计时器将说明模件的状态。只要 MCU 在内部处理相应的代码时，它将 输 出一个 20ms 的时钟。计时器必须检测到 MCU 一个 20ms 的时钟否则它将开 始失效，以及设置了一个状态位，用于警告处理器模件 MCU 出现了故障。如果由 看门狗计时器超时引起的模件停止操作，处理器模件将自动复位 FCS 模件。 • 模件状态 模件状态块管理着从 MCU 得到的所有模件状态信息，并在缓冲区内保持它， 以 使理器模件能够通过子总线读到它们。模件具有三个状态位，它们分别是数据 有效，数据丢失和看门狗超时。 数据有效 当 FCS 模件获得 MFP 模件的数据时，MCU 将传递一个数据有效状态位至模 件状 年态块。当 MFP 模件读状态块和查看数据有效位的设置时，MFP 模件将发 出一个请求至 FCS 模件。 输入丢失 在输入信号丢失后，MCU 将会及时通知状态块这里的具体状态。当 MFP 读 状态 位时，会发现块内没有有效状态位。出现这一状态有可能是输入信号的频率 意外出现改变或输入信号频率降至 1Hz 以下，都可能引起输入信号的暂时丢失。 此时，它将返回至处理周期的开始阶段，并重复进行直到 MCU 能够从新转换信号 止。 看门狗计时器超时 这一状态的状态位将警告 MFP 模件，MCU 出现了故障。看门狗计时器监视 MCU 产生的 20ms 时钟。当时钟故障时，状态位则复位看门狗计时器。 • 子总线接口和地址缓冲区 子总线接口块所提供的相关电路，为实现处理器模件和 FCS 之间的通信创造 了条 件。该传输接口采用了贝利设计的集成电路，它向处理器模件提供了用于接 口的数据总线、存储区和模件状态缓冲区等。在这一块中装有贝利设计的有关主/ 子模件通信的 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 。它完成地址比较、产生 R/W 选通和包括总线驱动和接收。 用户可在 FCS 模件上的开关设置相应的总线地址。而相关的地址字节，将在 MF P 和 FCS 模件之间优先于数据的传递。子总线接口集成电路允许地址缓冲区和 设置的地址进行比较，而后在把数据送上总线。如果地址准确，MFP 将选通数据 至子总线。 7 5. FCS 模件的结构 FCS 模件是一单槽位的系统模件。它具有前面板和相应的板边连接器，以及 开 关等部件。通过相应的部件 FCS 模件可准确地获得电源、总线和与现场的连 接。 5.1 板边连接器 P1：112 芯用于接入逻辑电源 Pin 连接器 Pin 连接器 Pin 连接器 1 ＋5VDC 5 Common 9 PFI 2 ＋5VDC 6 Common 10 PFI 3 NC 7 ＋15VDC 11 NC 4 NC 8 －15VDC 12 NC P2：12 芯连接 MFP 的子总线 Pin 连接器 Pin 连接器 Pin 连接器 1 数据 1 5 数据 5 9 时钟 2 数据 0 6 数据 4 10 同步 3 数据 3 7 数据 7 11 NC 4 数据 2 8 数据 6 12 NC P3：30 芯与现场信号连接 Pin 连接器 Pin 连接器 Pin 连接器 Pin 连接器 1 IN＋ 9 NC A IN− K NC 2 NC 10 NC B NC L NC 3 NC 11 NC C NC M NC 8 4 NC 12 NC D NC N NC 5 NC 13 NC E NC P NC 6 NC 14 NC F NC R NC 7 NC 15 NC H NC S NC 8 NC － J NC 5.2 地址开关 模件具有一个 S1 的地址开关，它可设置的范围是 0∼63。请注意开关的 1、2 位必 须置 0。其它位应根据子总线地址决定。 3(32) 4(16) 5(8) 6(4) 7(2) 8(1) 08 0 0 1 0 0 0 32 1 0 0 0 0 0 63 1 1 1 1 1 1 FCS 模件的前面板上没有 LED 显示器来显示状态。 6. FCS 模件的主要参数 CPU MC68701 2k EPROM 128k RAM 16bit timer 过程 I/O 1 频率信号输入通道 系统通信 8 位并行 输入电压范围 300mVp−p∼120Vrms(150mVp∼170Vp ) 输入频率范围 1Hz∼12.5kHz 精度 ±0.25Hz @ 1Hz∼5kHz ±0.50Hz @ 5kHz∼10kHz ±0.63Hz @ 10kHz∼12.5kHz 分辨率 24bit 模件计时基准 频率 精度 计数 1MHz 0.005% ±1 计时基准 7. 多功能处理器的模件组态 9 在系统中要能够完成对汽机转速的控制，必须首先获得准确的有关汽机转速 的数 据。而采用 IMFCS01 子模件，则可以把 MFP 与现场的转速测量传感器连接 起来以获得相应的数据。为使 MFP 与 FCS 模件具有在物理及软件上的连接能力， 就必须在对处理器 MFP 组态时，使用功能码 FC145。 FC145 是一个硬件接口类功能码。它把 MFP 与 FCS 模件有效地连接起来。 FC145 作为一个频率计数的专用功能码，它具有相应的特性（通过各种参数 的设 置形成功能码的特征）。 FC145 具有相应的输出用 N、N+1、… 等表达，有各种功能特性用 S 参数设 置。 FC145 的输出包括： • N：功能码的主要输出参数，它表达的是具有增益的频率（Hz）(具有报 警）； • N+1：功能码的输出参数，它表达的是发生了高报警； • N+2：功能码的输出参数，它表达的是发生了低报警； • N+3：功能码的输出参数，它表达的是 I/O 模件的通信状态； FC145 的规格参数包括： • S1：FCS 模件在 I/O 总线上的地址； • S2：空余； • S3：空余； • S4：空余的布尔输入； • S5：工程单位增益； • S6：工程单位高报警； • S7：工程单位低报警； • S8：绝对报警死区； • S9：工程单位报警变化率； • S10：空余的布尔输入； 说明： FCS 模件的一个典型应用，是利用安装在机组轴上的咬合齿轮，电磁传感 器，来 测量汽机的转速。 N 输出的是频率×增益（由 S5 设置）的频率值。同时，该输出的质量、报警 与块 当前的状态有关。这些参数包括：报警变化率、高/低报警变化率等，并且高 及低报警变化率将分别显示在 HSI 相应的 HD、LD 的位置上。质量和报警也将在 N 上有所反映。 10 当 N 输出的频率与前一个值进行比较后，发现其变化继续向前发展，并超过 了参 数 S9 定义的范围时，此时将认为发生了高变化率的报警。这一报警将在人系 统接口的 HD 上加以显示。 当 N 输出的频率与前一个值进行比较后，发现其变化向相反方向发展，并超 过了 参数 S9 定义的范围时，此时将认为发生了低变化率的报警。这一报警将在人 系统接口的 LD 上加以显示。 在组态中通过定义 S6、S7 高/地报警限等参数，就获得了 N+1、N+2 输出相 应的 特性。 为防止报警状态的抖动，特通过 S8 来设置报警死区。 另外，FC145 是一接口类功能码，它不具备例外报告的功能。如果需要把转 速报 告上去，需另外选择具有例外报告功能的功能码，如：FC30、FC80 等。 对报警的测试，需在组态中使用 FC69 功能码（报警测试功能码）。 对状态的测试，需在组态中使用 FC31 功能码（质量测试功能码）。 8. FCS 模件使用的端子和电缆 FCS 模件通过 NKTU01 电缆与 NTDI01 端子连接，构成频率输入通道。