GS-X3 Bộ điều khiển PID có thể lập trình

Bộ điều khiển PID có thể lập trình GS-X3 của Spirax Sarco

Spirax Sarco GS-X3 là bộ điều khiển PID một vòng có thể lập trình, lắp trên bảng điều khiển theo chuẩn 1/4 DIN, dành cho điều khiển nhiệt và các quy trình khác. Định dạng bảng lớn hơn tạo giao diện rõ ràng cho người vận hành, đồng thời duy trì độ chính xác đo lường, các chức năng điều khiển có thể cấu hình và các tùy chọn liên lạc với nhà máy như mong đợi ở một bộ điều khiển quy trình hiện đại. Thiết bị phải được xác định như một phần của vòng điều khiển được thiết kế: cảm biến, quy trình được điều khiển, phần tử điều khiển cuối, chiến lược cảnh báo và phản ứng an toàn khi có sự cố phải được đánh giá cùng nhau.

Bộ điều khiển không thay thế bảo vệ độc lập khi đánh giá rủi ro quy trình yêu cầu điều đó. Khi đầu ra được dùng để điều khiển van điều tiết, hãy xem dòng van điều khiển cùng với loại đầu ra đã chọn, yêu cầu của bộ truyền động và vị trí khi sự cố. Điều này giữ cho cấu hình bộ điều khiển phù hợp với phần tử điều khiển cuối, thay vì coi định mức đầu ra là bằng chứng rằng toàn bộ vòng điều khiển phù hợp.

Điều khiển có thể lập trình cho điều kiện quy trình thay đổi

GS-X3 cung cấp nền tảng điều khiển một vòng có thể lập trình. Các chức năng điều khiển được ghi nhận gồm điều khiển PID với tự chỉnh định nâng cao và chức năng cutback, điều khiển bật/tắt, định vị van không cần slidewire, lập lịch độ lợi và feedforward. Cutback giúp hạn chế độ vượt và dao động khi vòng điều khiển tiến tới giá trị đặt, còn tự chỉnh định giúp thiết lập tham số điều khiển theo đáp ứng thực tế của quy trình. Kết quả vẫn phụ thuộc vào động lực học của cảm biến, tải, bộ truyền động và quy trình chỉnh định, vì vậy các chức năng này phải được chạy thử theo lắp đặt thực tế.

Tiêu chuẩn có hai bộ PID, có thể tùy chọn mở rộng lên tám bộ. Có thể gán riêng đặc tính tỷ lệ cho gia nhiệt và làm mát trong cấu hình PID được ghi nhận. Lập lịch độ lợi có thể chọn bộ PID phù hợp khi điều kiện vận hành thay đổi, bao gồm thay đổi độ lệch so với giá trị đặt hoặc mức đầu ra. Khi cấu hình đặt hàng hỗ trợ, feedforward có thể dùng biến quy trình, giá trị đặt hoặc điện áp nguồn AC được giám sát. Các tùy chọn này hữu ích cho quy trình có nhu cầu thay đổi, nhưng chỉ nên bật sau khi đã xem xét chiến lược điều khiển và phản ứng chuyển về trạng thái dự phòng.

Lập trình giá trị đặt có sẵn dưới dạng tùy chọn. Tài liệu kỹ thuật mô tả các cấu hình gồm tối đa 20 biên dạng, mỗi biên dạng 8 bước, với các hành vi dốc, giữ ổn định, giữ chặn, thời gian đến mục tiêu và sự kiện trong các chức năng lập trình. Một trình tự được lập trình có thể tạo ra quá trình nhiệt lặp lại hoặc một quy trình được kiểm soát khác, trong khi đầu ra sự kiện có thể phối hợp các hoạt động phụ trợ. Xác nhận dung lượng biên dạng, chức năng sự kiện và I/O đã lắp trước khi đặt hàng; một khả năng được liệt kê cho nền tảng không có nghĩa là nó có mặt ở mọi thiết bị.

Đấu dây theo khối chức năng có thể thêm các phép toán, logic, ghép kênh, bộ định thời, bộ đếm, tính tổng, công thức, tuyến tính hóa, chức năng zirconia và giám sát đầu vào vào vòng điều khiển chính. Các khối này cho phép thể hiện điều hòa tín hiệu, logic lựa chọn và liên động gần cấu hình của bộ điều khiển. Chúng không loại bỏ nhu cầu về bảo vệ độc lập đấu dây cứng khi cần. Trong quá trình chạy thử, hãy kiểm tra từng đường dẫn đang hoạt động, cảnh báo, chế độ thủ công, phản ứng chờ và phản ứng mất liên lạc trước khi nối bộ điều khiển vào quy trình đang chạy.

Đo lường phổ dụng và đầu vào thứ hai tùy chọn

GS-X3 có một đầu vào quy trình chính phổ dụng; có thể đặt đầu vào phổ dụng thứ hai cho các ứng dụng cần phép đo bổ sung. Nhóm đầu vào được ghi nhận gồm cặp nhiệt điện, nhiệt kế điện trở Pt100 và Pt1000, tín hiệu dòng 4-20 mA và 0-20 mA, các dải điện áp 10 V, 2 V, 0.8 V, 80 mV và 40 mV, đầu dò oxy zirconia và pyrometer. Bảng kỹ thuật quy định độ chính xác đầu vào là +/-0.1% số đọc. Thời gian lấy mẫu là 50 ms cho đầu vào quy trình, 62.5 ms cho cặp nhiệt điện và 100 ms cho phép đo RTD.

Có thể đặt bộ lọc đầu vào từ tắt đến hằng số thời gian 60 giây. Các loại cặp nhiệt điện tiêu chuẩn gồm K, J, N, R, S, B, L và T, đồng thời có hai đường cong tùy chỉnh có thể tải xuống. Hiệu chuẩn mối nối lạnh và các lựa chọn mối nối lạnh bên ngoài là một phần của cấu hình đo. Trước khi đặt hàng, hãy ghi lại loại cảm biến, dải tín hiệu, đơn vị kỹ thuật, phương pháp hiệu chuẩn và phản ứng khi cảm biến bị đứt. Đầu vào phổ dụng chấp nhận nhiều nhóm tín hiệu, nhưng mỗi lắp đặt vẫn cần đấu dây đúng, phương pháp bù đúng và điện trở tải được chỉ định nếu có.

Đầu vào phụ tùy chọn có thể hỗ trợ giá trị quy trình thứ hai hoặc các chức năng hai đầu vào đã cấu hình như chuyển mạch, dự phòng, trung bình, nhỏ nhất, lớn nhất hoặc điều khiển liên quan đến zirconia. Mục đích của nó do cấu hình phần cứng và phần mềm quyết định. Không suy ra một chế độ điều khiển cụ thể chỉ từ sự hiện diện của đầu vào thứ hai; hãy xác nhận phép đo dự kiến, phân bổ đầu nối và logic trong mã đặt hàng hiện hành và hồ sơ chạy thử.

Với Spirax Sarco GS-X3, lựa chọn đầu vào là một phần của định nghĩa ứng dụng chứ không phải chi tiết đấu dây xử lý vào phút cuối. Phạm vi cảm biến, bộ lọc đầu vào, phương pháp hiệu chuẩn và phản ứng khi cảm biến hỏng phải được thống nhất với người phụ trách quy trình trước khi cấu hình bộ điều khiển.

I/O cho bộ truyền động, cảnh báo và tích hợp nhà máy

Định dạng GS-X3 ghi nhận một rơle chuyển mạch Form C, hai đầu vào đóng tiếp điểm, một đầu vào biến dòng và nguồn cấp bộ truyền 24 Vdc cách ly là các tính năng tiêu chuẩn. Có thể chọn tối đa ba mô-đun I/O tùy chọn từ rơle Form A, I/O logic, đầu ra tương tự DC cách ly và loại TRIAC. Tùy thuộc phần cứng đã chọn và đấu dây phần mềm, các giao diện này có thể cung cấp gia nhiệt hoặc làm mát theo tỷ lệ thời gian, truyền động van tỷ lệ hoặc SCR, truyền lại tín hiệu, đầu ra cảnh báo và sự kiện, liên động hoặc đầu vào tiếp điểm.

I/O logic open-collector tùy chọn có 4 hoặc 8 kênh. Nó sử dụng nguồn ngoài 15 đến 35 Vdc và có giới hạn hút dòng tối đa 40 mA. Bảng kỹ thuật nêu rằng giao diện này có thể phục vụ các chức năng cảnh báo, sự kiện và liên động nhưng không được dùng làm đầu ra điều khiển. Sự phân biệt này quan trọng khi thiết kế dây có cả logic trạng thái và yêu cầu điều khiển thực: hãy chọn rơle, TRIAC, bộ điều khiển logic hoặc mô-đun tương tự có định mức phù hợp cho chức năng điều khiển.

Đầu vào biến dòng dành cho các chức năng giám sát tải như phát hiện tải một phần, mạch hở hoặc ngắn mạch khi ứng dụng được cấu hình cho mục đích đó. Nó nhận tín hiệu 0-50 mA rms được ghi nhận và sử dụng điện trở tải bên trong. Chỉ báo giám sát tải có thể giúp chiến lược điều khiển phản ứng với lỗi bộ gia nhiệt, nhưng không thay thế bảo vệ mạch đúng định mức, cách ly hoặc trạng thái an toàn đã xác định.

Nguồn cấp bộ truyền 24 Vdc cách ly được ghi nhận với tải tối đa 28 mA. Nguồn này có thể đơn giản hóa bố trí bộ truyền hai dây, nhưng phải kiểm tra dòng vòng thực tế, dây cảm biến, ranh giới cách ly và đầu vào đã cấu hình trước khi nối. Bộ điều khiển cũng cung cấp giao tiếp số EIA-485 tiêu chuẩn. Giao diện Ethernet tùy chọn sử dụng đầu nối RJ45 có che chắn và nối đất, tự động nhận biết 10/100BASE-T. Modbus TCP, BACnet và EtherNet/IP được liệt kê cho tùy chọn Ethernet; giao thức, vai trò và tính năng khả dụng phụ thuộc phần cứng và phần mềm đã đặt hàng.

Khả năng quan sát của người vận hành và tích hợp bảng điều khiển

Spirax Sarco GS-X3 sử dụng màn hình LCD có đèn nền, độ hiển thị cao, với giá trị quy trình chính 5 chữ số và bốn chữ số thập phân. Chỉ báo hai màu xanh/đỏ có thể hiển thị màu đỏ trong tình trạng cảnh báo. Dòng thứ hai 5 ký tự, văn bản cuộn, đơn vị, chỉ báo đầu ra và cảnh báo, trạng thái bộ lập trình, hoạt động liên lạc và biểu đồ thanh có thể cấu hình cung cấp ngữ cảnh tại chỗ mà không cần màn hình riêng. Ngoài các nút điều hướng còn có hai phím chức năng có thể lập trình, trong khi các cấp được bảo vệ bằng mật mã giúp tách vận hành thường ngày khỏi cấu hình kỹ thuật.

GS-X3 có định dạng 1/4 DIN với mặt trước danh nghĩa 96 x 96 mm. Lỗ khoét bảng theo tài liệu là 92 x 92 mm với dung sai -0/+0.8 mm theo cả hai chiều. Chiều sâu phía sau bảng khoảng 90 mm và khối lượng sản phẩm khoảng 420 g. Bản vẽ kỹ thuật cũng thể hiện phạm vi ngoài của mặt trước và cơ cấu khóa, vì vậy cần kiểm tra bản vẽ đầy đủ của viền đã chọn và khoảng hở xung quanh trước khi gia công bảng.

Vị trí lắp đặt là vị trí cố định trong nhà và nằm trong bảng hoặc tủ điện. Bảng kỹ thuật quy định nhiệt độ vận hành từ 0 đến 55 deg C, nhiệt độ lưu trữ từ -20 đến +70 deg C và độ ẩm 5% đến 90% RH không ngưng tụ. Môi trường phải không ăn mòn và không nổ. Viền có thể rửa cung cấp mức bảo vệ mặt trước được nêu, tương đương IP66 và UL50E Type 4X khi dùng trong nhà, còn mặt sau có cấp IP10. Các cấp bảo vệ vỏ này không làm cho đầu nối hở trở nên an toàn và không loại bỏ yêu cầu sử dụng tủ phù hợp.

Cấu hình, an toàn và giới hạn ứng dụng

Đầu vào cảm biến chính, đầu vào biến dòng và các đầu vào hoặc đầu ra số không được cách ly với nhau. Nếu cảm biến có thể ở điện thế đường dây, các đầu nối, cáp và thiết bị liên quan phải được lựa chọn và thao tác phù hợp với điện thế đó. Bộ điều khiển phải do nhân sự đủ năng lực lắp đặt, đấu dây, chạy thử và bảo trì; phải cách ly nguồn của sản phẩm và I/O được nối trước khi bắt đầu công việc. Nhãn đầu nối đi kèm và hướng dẫn lắp đặt hiện hành được ưu tiên hơn các giả định dựa trên vị trí vật lý của đầu nối.

Chế độ cấu hình có thể đưa chiến lược điều khiển vào trạng thái chờ và thay đổi cách đầu ra hoạt động. Thiết bị mới chưa cấu hình sử dụng các lựa chọn Quick Start, còn thiết bị được cung cấp cùng mã phần cứng và phần mềm có thể khởi động với màn hình vận hành đã cấu hình. Trong cả hai trường hợp, hãy kiểm tra dải cảm biến, tác động điều khiển, giới hạn giá trị đặt, ngưỡng cảnh báo, trình tự đã lập trình, tác động đầu ra và phản ứng chuyển về dự phòng. Kiểm tra vận hành bình thường và các lỗi như cảm biến đứt, mất liên lạc, bộ truyền hỏng, đầu ra hỏng và mất nguồn.

Khi đánh giá việc chuyển đổi hoặc thay thế, hãy so sánh biến quy trình hiện có, phân bổ I/O, tác động điều khiển, chiến lược cảnh báo, logic đã cấu hình và hồ sơ chạy thử với mã đặt hàng GS-X3 được đề xuất. Trang bộ điều khiển quy trình SX80 có thể làm tài liệu tham khảo cho bộ điều khiển quy trình liên quan, nhưng sự tồn tại của trang đó không chứng minh tính tương đương với GS-X3. Thông số cuối cùng phải tuân theo yêu cầu quy trình và tài liệu cấu hình hiện hành.

Danh sách kiểm tra đặt hàng Spirax Sarco GS-X3

Xác định thông số Spirax Sarco GS-X3 là công việc kết hợp giữa ứng dụng và mã đặt hàng. Hãy xác nhận các điểm sau trước khi phát hành cấu hình thiết bị cuối cùng:

• Xác định biến quy trình chính, loại cảm biến, dải tín hiệu, đơn vị kỹ thuật, phương pháp hiệu chuẩn và phản ứng khi cảm biến đứt.
• Quyết định có cần đầu vào phổ dụng phụ tùy chọn hay không và ghi lại phép đo dự kiến hoặc chức năng hai đầu vào của nó.
• Chọn tác động điều khiển, chiến lược gia nhiệt hoặc làm mát, các bộ PID, phương pháp tự chỉnh định, cảnh báo, dung lượng bộ lập trình và các tùy chọn khối chức năng.
• Xác nhận rơle Form C, các mô-đun I/O tùy chọn, đầu vào tiếp điểm, mạch biến dòng và mọi kênh open-collector theo tải và thiết kế liên động.
• Xác nhận tải bộ truyền 24 Vdc, tùy chọn liên lạc EIA-485 hoặc Ethernet, vai trò giao thức, kiểu viền và điện áp nguồn theo mã đặt hàng hiện hành.
• Kiểm tra lỗ khoét 92 x 92 mm, khoảng hở phía sau khoảng 90 mm, điều kiện môi trường, cấp bảo vệ tủ và ranh giới cách ly trước khi lắp đặt.

Việc lắp đặt, đấu dây, chạy thử và bảo trì phải tuân theo hướng dẫn chính thức và yêu cầu điện tại địa phương. Cấu hình đã được xác minh và phản ứng được ghi chép đối với điều kiện bất thường quan trọng không kém các mô-đun đầu vào và đầu ra đã chọn.