505控制器.docx

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505控制器

第一章505控制器

第一节综述

505控制器是基于微处理器的用于控制蒸汽透平转速的设备，它具有就地编程功能，能按照不同的控制要求，根据提供的菜单进行组态，以完成机组控制的目的。

505接受转速探头送来的频率信号，经内部频率/电压转换器转换后与设定值比较，产生相应的4-20mA模拟信号，输出至电液转换器（I/H），I/H把模拟信号转换成相应的二次油压1.5-4.5bar，二次油压控制错油门，进而控制调节阀开度，控制蒸汽流量，调节汽机出力，使转速稳定在设定值。

图1-1控制总图

图1-1是驱动鼓风机或压缩机的汽轮机的控制回路。

压缩机的入口或出口压力转换成模拟信号4-20mA给505，以遥控信号改变505的设定值来控制转速。

汽轮机的启动，暖机，升/降速度可以在505面板上完成。

安装在汽轮机旁的就地柜上一般设置必要的按钮，也可以完成上述功能。

但505面板操作有优先权。

利用505可以进行汽轮机的超速试验。

505面板上会显现报警信号。

505出现跳闸状况时，模拟输出为0mA，调阀关闭，同时把跳闸信号给保护系统，切断油路，关闭速关阀，可以保证汽轮机安全。

第二节505的面板结构

操作面板介绍

如图1-2所示，505操作控制面板能显示二行LED操作参数，每行最多为24个字符；面板上有30个操作键，用于组态、在线部分程序编程修改、透平的操作等.，键盘的一些主要功能介绍如下。

SCROLL（翻滚键）：

在键盘中间带有四个方向剪头的钻石状大按钮。

方向移动屏幕向左或右翻滚程序功能模块和运行模式。

方向移动屏幕向上或下翻滚程序功能模块和运行模式。

SELECT（选择）：

选择键用来选择505显示窗上面一行或下面一行菜单。

＠符号用来指示哪一行可用调整键调整显示参数。

当有两个可变化的变量出现在两行时，按＠符号所在行和“Select”键决定哪一行变量被选中可被调整。

当只有一个可变量存在时，“Select”键和＠符号的位置是不相干的。

ADJ（调整）：

在运行模式中，按此键可增大或减小任何可调参数。

在编程方式可用于编程程序。

PRGM（程序）：

在停机状态按此键选择程序模式，在运行状态按此键选择程序监视器模式。

在程序监视器模式能显示程序，但不能修改程序。

RUN（运行）：

在编程状态按此键，调节器将由CONTROLLINGPARAMETER/PUSHRUNorPRGM（控制就绪/按RUN或PRGM）进入运行状态。

STOP（停止）

在编程状态下，按此键将退出编程，在运行状态下按此键将实现可控停机。

机组将由额定转速停下来。

RESET（复位）

在停机状态下，按此键将复位或清除运行模式时的报警和停机信号。

也可以使调节器返回到CONTROLLINGPARAMETER/PUSHRUNORPRGM状态。

O/N（O/不）

在编程状态下，按此键将输入0。

在运行方式，将执行NO。

1/YES（1/是）

在编程状态下，按此键将输入1。

在运行方式，将执行Yes。

2/ACTR（2/调节阀）

在编程状态下输入2，在运行方式显示调节阀阀位。

3/CONT（3/控制）

在编程状态下输入3，在运行方式显示被控制参数；按翻滚键（SCROLL）的向下箭头显示调节器最近一次跳闸原因，达到的最高转速和本地/远程状态（如果投用此功能）。

4/CAS（4/串级）

在编程状态下输入4，在运行方式显示串级控制信息。

5/RMT（5/远程）

在编程状态下输入5，在运行方式显示遥控转速设定值。

6/LMTR（6/阀位限制器）

在编程状态下输入6，在运行方式显示阀位限制器信息。

7/SPEED（7/转速）

在编程状态下输入7，在运行方式显示机组转速。

8/AUX（8/辅助）

在编程状态下输入8，在运行方式显示辅助控制信息。

9/KW（9/功率）

在编程状态下输入9，在运行方式显示功率或第一级压力信息。

CLEAR（清除）：

在编程状态下按该键退至当前的编程模式的根目录下。

编程结束后连续按二次CLEAR键则对编程程序进行检测，当编程程序出错时，505面板上将自动显示出错的信息的提示，当有多个出错信息时，可以用翻滚键查阅

ENTER（输入）：

在程序模式中输入新值，在运行模式允许特定的设定值“直接输入”。

DYNAMICS（+/-）：

在程序方式，输入正负号，在运行方式中，调出控制执行机构位置参量的动态参数，及机器运行的最高转速、最低转速,比例\积分\微分等参数。

。

（DECIMALKEY）（小数点）：

在数字输入时输入小数点。

F1：

ALARM（报警）：

特定功能键，该键点亮时，说明有系统报警，按此键显示任一报警工况的原因。

按翻滚键的向下箭头显示其它报警原因。

F2：

OVERSPEEDTESTENABLE（超速试验按钮）：

特定功能键，超速试验按钮，允许把转速基准升至调速器上限转速以上，以进行电超速或机械跳闸试验。

F3：

IDLE/RATED（暖机/额定）：

F3未投入时，505将转速控制在低速暖机转键，按此键，调节器自动地控制转速匀速从当时转速升至额定转速，当此功能投入但没有激活时，键上的LED灯将会闪烁，当此功能激活或在控制时，LED灯一直亮着。

F4：

REMOTESPEEDSETPOINTENBLE（遥控转速设定按钮）：

按此键，505的转速基准由外部控制器控制。

当此功能投入但没有激活时，键上的LED灯将会闪烁，当此功能激活或在控制时，LED灯一直亮着。

EMERGENCYSHUTDOWNBUTTON（紧急停机按钮）：

在面板上的红色八角形大按钮，这是一个紧急停机按钮。

第三节505的功能描述及跳线说明

一、通讯

505可直接与DCS或其它的系统通讯，它有二个通讯接口，遵循MODBUSRTU/ASCⅡ通讯协议，连接方式可以是RS-232、RS-485或者RS-422。

通讯口1#、2#用于MODBUS通讯，3#用于工厂上传或下装程序。

二、输入/输出

1、转速信号:

2个（来自现场转速探头，信号为频率）

转速探头有磁感应式探头和趋近式探头二种，连接示意图如下图所示：

对于MPU（MAGNETICPICKUPUNITS）转速探头，它是磁感应式探头，由于轴的转动，产生交变的电磁场，产生感应电动势，一般输出电压辐值为1—25V，以频率的形式输出，其最低检测频率为100Hz。

对于接近探头，它一般用于低转速的测量，其最低能检测0.5Hz的频率。

但其需供电，电压为16—28VDC。

对于505控制器，其接受的频率信号限制在15000Hz以内，即：

（T*M*R）/60<15000

T----齿数

M---超速限制值（转/分）

R---齿数比

2、模拟信号:

6个（可以编程选定，一般为：

转速遥控设定值，串接输入等，信号为4-20mA）

模拟量输入信号，模似信号的与505的接线方法见图1-3

模拟量输入#1、2、3、4、5可以接二线制回路供电变送器或隔离的自供电变送器，相应地进行跳线；对这些不隔离的信号，要避免形成“地回路”造成测量不准，一般经验“加隔离”。

输入#6为全隔离输入信号，一般用于接来自DCS的非隔离信号。

3、接点输入信号16个

触点输入共有16点，4点的功能已固定：

外部紧急停车（12#接点），、外部复位（13#接点），、升速（14#接点），、降速（15#接点）；其余12点可由用户自己组态。

要求所有触点均为干触点，24V电压通过端子4、5、6、7、8、9、10提供，如果要求用外部24V供给干触点，必须保证端子11与外部24V公共端连接（参考点一致）。

一般每个触点闭合时的电流约为2.5mA，505控制器对触点的响应为15mS，触点改变时间小于该值，控制器就没有响应。

在开车前必须保证外部紧急停车触点闭合。

另外注意：

从端子4、5、6、7、8、9、10流出的电流的最大容量不能超过100mA，即各端子输出之和，若超过该值，断路器将跳开，可能引起CPU复位和触发跳车条件，若要复位断路器，必须移去所有输出负荷

4、按键信号4个

5、模拟量输出6个（可以编程选定，信号为4-20mA）

505控制器电流输出为4—20mA，共有6路，每路均应对其输出进行组态，所有输出能驱动的最大负载是600Ω；注意：

若执行器输出#2不驱动现场执行器，其也可作为模拟量输出，但其输出内容是有选择性的。

6、执行器输出2个

505控制器允许有二路执行器输出，输出驱动电流有20—160mA（配WOODWARD公司执行器），4—20mA（配非WOODWARD公司执行器），组态时对二路信号可任意组合。

但要注意负载的配置，对WOODWARD公司执行器，其最大负载（包括线路电阻）是45Ω；对非WOODWARD公司执行器，其最大负载（包括线路电阻）是360Ω。

二路信号输出可交叉也可并行，在组态中进行设置即可。

如：

Actuator#2Offset设定为50%，则只有当Actuator#1输出到50%时，Actuator#2才开始打开；当Actuator#2Offset设定为0%，则Actuator#1和Actuator#2同时打开；另外，执行器的信号输出也可作线性化（11点）处理，这里不作要求。

7、继电器输出8个

505控制器共有8对继电器输出触点，均有一对常开常闭触点，但6对是可以组态选择输出内容，2对用于SHUTDOWN和报警。

触点容量为：

28VDC/5A、115VAC/0.5A。

三、功能描述

505共有三个控制模块：

转速控制、辅助控制（可选）和阀位控制，分别输出控制信号，经低选线（LSS）后输出给电液转换器（见图1-5），转速设定值的变动可以通过四种方法：

1）手操；2）遥控信号；3）串级控制信号；4）超速逻辑信号。

1、手操

当转速升至505控制转速（低速暖机或下限转速）后，可用面板上升/降速键或外部升/降速触点改变转速设定值。

505调速器有暖机/额定功能,可以把505面板上F3或F4键设为暖机/额定开关。

面板上的F3或F4键或外部的升/降速键（该键通过外部触点编程）对这一功能有优先权。

暖机转速一般选低于临界转速的某一低值；额定转换一般设为下限转速或上、下限之间的某一值。

当暖机/额定触点断开时，汽机转速自动升至暖机转速；当触点闭合，则转速升至额定值；当再打开触点，转速又回到暖机值。

2、遥控设定

遥控设定可改变转速设定值。

I/V变换器把遥控信号4-20mA信号转换成相应的电压信号，在与转速设定值作比较；如果大于设定值，则505提高转速设定值；反之，则降低转速设定值。

3、串级控制

串级PID的输出可改变转速设定值。

串级PID的输出与转速设定值作比较：

如果大于设定值，则505提高转速设定值；反之，则降低转速设定值。

4、超速逻辑

当转速升至上限转速后，升速键不能直接提升转速，须同时操作超速试验按钮和升速按钮，才能使转速超越上限转速。

5、阀位控制

为了有利于汽机启动和停机，对调阀开、病进行阀位控制，它可以通过面板或外部升/降速按钮进行。

四、跳线说明

打开505后盖，在I/O模件中，有许多跳线，跳线有三针（二选项）和四针（三选项）二种，举例如下：

505控制器中共有十三处跳线，不同跳线组合成不同的组态，见表1

表1跳线选项

功能

跳线

转速探头1#MPU

JPR7，JPR21*

转速探头1#接近探头

JPR6，JPR20

转速探头2#MPU

JPR5，JPR19*

转速探头2#接近探头

JPR4，JPR18

模拟量输入1#回路供电（二线）

JPR10

模拟量输入1#自供电

JPR11*

模拟量输入2#回路供电（二线）

JPR8

模拟量输入2#自供电

JPR9*

模拟量输入3#回路供电（二线）

JPR14

模拟量输入3#自供电

JPR15*

模拟量输入4#回路供电（二线）

JPR12

模拟量输入4#自供电

JPR13*

模拟量输入5#回路供电（二线）

JPR16

模拟量输入5#自供电

JPR17*

通讯口1#无端子型

JPR23，JPR26*

通讯口1#RS485/RS422接收端子

JPR22，JPR25

通讯口1#RS422发送端子

JPR24，JPR27

通讯口2#无端子型

JPR29，JPR32*

通讯口2#RS485/RS422接收端子

JPR28，JPR31

通讯口2#RS422发送端子

JPR30，JPR33

带*表示默认

第四节505的一些技术指标及接线端子

一、技术指标

1、操作温度：

-25℃---65℃

2、供电电源：

①18-32VDC保险丝：

6.25A；允许中断供电时间：

14mS

②88-132VAC@47-63HZ保险丝:

2.5A；允许中断供电时间：

30mS

③180-264VAC@47-63HZ保险丝:

1.5A；允许中断供电时间：

58ms

3、输出电压/电流

505可以提供24VDC±10%的电压，分二路输出，其内部有二个断路器（CB1、CB2），CB1提供最大电流200mA；在端子55，59，63，70，74作为24V+；端子78作为公共端。

CB2提供最大电流200mA；在端子85，88，91，97，100，103作为正极；端子78作为公共端。

注意：

200mA为每个断路器的最大容量，即各端子输出之和，若超过该值，断路器将跳开，可能引起CPU复位和触发跳车条件，若要复位断路器，必须移去所有输出负荷。

4、接地要求：

对转速、执行器输出、模拟量输入/输出和通讯口，都有屏蔽端子，要求将屏蔽线接上端子，并通过端子进行接地，屏蔽线的裸露部分不超过1吋；对继电器输出、触点输入的屏蔽线一般不需要接地。

四、端子连接及信号说明

从端子图可见，505控制器采用“压接式”端子，为了抗电子干扰，它将弱电端子（52—121）与强电端子（1—51）进行分离。

端子连接图

第五节操作说明

一、静态标定（图1-7）

505调速器把其输出的4~20mA信号转换成电液转换器的1.5~4.5bar油压，由该油压来控制错油门的开度，再由油动机来控制蒸汽调门，达到了控制蒸汽透平转速的目的。

静态标定就是把505调速器的4~20mA输出和电液转换器1.5~4.5bar油压对应起来。

从而使油压和调门的开度对应起来。

静态标定时要保证主蒸汽门关闭，否则会造成设备和人身事故。

在做静态标定时应注意机组和人身安全，按505面板上EMERGENCYSTOP键，使505处于跳闸状态，并确保蒸汽是被隔离的。

静态标定的目的是确保下面几个信号一一对应：

505输出（mA）

二次油压（bar）

调阀行程（mm）

4

1.5

0

20

4.5

45

①当505输出4mA时，调整电液转换器上电位器X0.

把二次油压调整为1.5bar，再调整错油门上调整螺钉，使油动机上指针指示0。

②当505输出20mA时，调整电液转换器上电位器X1。

把二次油压调整为4.5bar，再调整反馈板上调节螺钉，使油动机上指针指示45mm。

上述①、②过程反复进行，直至上点和下点都对应为止。

505标定方法如下

电液转换器操作

电液转换器是德国VOITH公司的产品，能把4-20mA模拟信号转换成符合要求的控制油压。

其调整进程见图10。

图10电液转换器调整

二、冲转开车

1）当开车条件具备时进行盘车、暖管。

2）建立安全油。

3）汽机冲转、升速过程见下表（举例）

状态

操作

显示

备注

操作液压组合件

速关阀打开

速关阀已开

按RUN

505显示N设定=1000rpmN实际=1000rpm

冲转至1000rpm暖机

暖机结束

按F3、YES

505显示实际转速和转速设定值升高

转速朝目标转速8700rpm升

N设定=8700rpm

按F4、YES

505显示N设定=9000rpmN实际=9000rpm

投遥控，升至运行转速

注：

1、可按实际情况调整开车过程。

2、可按ADJ中止自动升速，再按F3、YES恢复。

三、可控停机

按STOP、YES键，汽机转速回落；

若想中止停机，按STOP、NO,或ADJ▲。

超速试验

当N实际=9300rpm时，按F2+ADJ▲，505可以继续提升转速，直至危险遮断器动作。

紧急停机

按EMERGENCYSTOP，505输出至0mA,关闭调阀；并把触点信号输给保护系统，连锁关闭速关阀，切断汽源。

四、参数监测

按面板上SPEED、RMT、ACTR键，可调出转速、遥控、执行信号输出等参数，并用▲、▼翻页。

运行状态时505按键及屏显说明

SPEED有关转速的DYN有关动态参数可调整动态参数、减少转速波动。

SPEED****RPM实际转速OFF-LINEPROPGN**.**低于目标转速的比例增益

IDL/RTDMESSAGELOFF-LINEINTGN**.**低于目标转速的积分增益

SPEED****RPMOFF-LINEPROPGN**.**高于目标转速的比例增益

SPEED****RPM转速设定值OFF-LINEINTGN**.**高于目标转速的积分增益

ACTR有关执行机构的开度LMTR有关505的阀位控制

VALVEDMD***%执行机构的开度SPEED****RPM实际转速

LMTSETPT***%505阀位

VALVEDITHER*.**执行机构的激振值

VALVEOUT***MA执行机构电流值

CONT控制参数RMT遥控参数

MESSAGE7SPEED***RPM实际转速

MESSAGE7AREMOTEINPUT****RPM遥控信号

LASTTRIPWASREMOTEINPUT****RPM遥控信号

MESSAGE8REMOTESETPTMESSAGE

ALARM

报警原因

Message1

Stopped暖机/目标（idle/rated）功能停止

Movetoidel转速设定值移向暖机值

Atidlespd转速设定值在暖机值

Incritband转速设定值在临界区

Movetorated转速设定值移向目标值

Atratedspd转速设定值在目标值

Message4

Remoteisinhibited遥控被禁止

Remoteisdisabled遥控没选择

Remoteisenabled遥控被选择

Remoteactive/notinctrl遥控被激活但不控制

Remoteincontrol控制功能起控制作用

Message7

Autostart505505在自动启动模式

Idle/ratestart暖机/目标功能启动

Speed/on-lineon-line动态参数起作用

Speed/off-lineoff-line动态参数起作用

Message7A

Shutdown505跳闸

Controlledshutdown可控停机

Configurationerror组态有误

Readytostart准备启动

Message8

Externaltripinput自保动作

Emershutdownbutton按了505E面板上紧急停车按钮

Overspeed超速

Allspeedprobesfailed两个转速探头都出错

Actfault电液转换器出错

Poweruptrip505E掉电

Shutdowncomplete可控停机引起505E跳闸

常见故障处理

1）供电前仔细检查电源接线是否正确，否则烧掉505内部保险丝。

2）按RUN键后，505的EMERGENCYSTOP按键亮，检查电液转换器是否供电。

电液转换器断电后会引起505跳闸。

3）如505的ACTUATOR的输出不稳定，按LMTR、ADJ▼键，限制ACRUATOR的输出。

如输出不稳定，问题在505外部；如果稳定，按ADJ▲键使LMTR恢复，再按“操作”中“动态参数调整”方法来消除波动。

4）当用“动态参数调整”方法时，ADJ▲或▼失效，检查RMT方式是否不选择（DISABLED）；在RMT方式时，ADJ▲或▼失效。

5）如505控制的实际转速低于设定值，检查不等率DROOP是否设为0%。

1、允许启动

允许透平启动用一个外部触点的开闭来实现。

当编程了此功能，则“RUN”命令的执行必须先闭合此触点。

若按“RUN”时该触点未闭合，则505显示允许启动不具备，同时发出报警。

再次按“RUN”前可以不消除报警，但必须先闭合该触点。

当505接受“RUN”命令后，允许启动触点不再影响运行。

2、零转速信号超越

若没有转速信号被检测，则505发出一个停机信号。

为了允许控制器从零转速启动，这个停机逻辑必须超越。

505提供一个自动转速超越功能。

在启动时，505能自动地越过0转信号检测回路，直到汽轮机转速超过“故障转速值”为止，若转速高于“故障转速值”之后转速信号中断，则调节器停机以保护机组。

3、自动启动模式：

①、按RESET键，发出一个复位命令（复位所有的报警和停机），仅仅在所有停止原因消除后，停机继电器才能复位。

②、打开速关阀（确认透平没有升速）。

③、按RUN键，发出运行命令。

●在这一点，505按照“阀位限制器速率”设定值按梯度控制打开调节汽阀。

●转速设定值按设定的最低速率梯度地升至最小控制转速设定值。

●当透平转速升高至最小的控制速度值，505转速PID将会通过控制透平入口调节汽阀位置来控制透平转速。

●转速一直保持在最小控制转速值上，直至操作员执行新的命令。

可以通过发出限制器升高或降低命令或紧急停止命令中止自动启动过程。

4、临界转速回避

由于汽轮机在临界转速下振动过大，因此希望汽轮机避开临界转速或临界转速范围，在505编程时可确定两个临界转速范围。

在临界转速范围内，505调节器以快速率移动转速基准，同时不允许转速停留在此临界转速范围内。

5、暖机/额定

505具有暖机/额定功能，此功能允许505自动提升转速到额定设定值。

当不选择时，降低转速至暖机值。

暖机/额定功能对任何一种启动方式（自动、半自动、手动）都适用，当一个“RUN”命令发出后，转速设定值将从零转速至升至暖机转速。

七、程序清单简要说明

在给调节器通电，CPU作完简捷的自检后，调节器显示准备就绪状态，这时就可随之选取程序方式或运行方式。

按下程序方式键，输入密码（1113）后，进入程序组态

505E的程序共有13个模块，各程序模块主要参数设置如下（举例说明）：

（1）TURBINESTART（透平启动模块）：

MANUALSTART（手动启动）NO

AUTOMATICSTART（自动启动）YES

RATETOMIN（启动时每秒最小升速）=20rpm/sec

HPVIvLmtrRate（高压侧气缸阀位变化率/秒）（%/SER）1.000

Useidle/rated（使用暖机/额定）yes

IDLESET