Procesorová jednotka ABB PM864AK01 3BSE018161R1

PM864AK01 je základní součástí hardwarové platformy řídicích jednotek ABB AC 800M, která představuje vysoce výkonnou a vysoce spolehlivou procesorovou jednotku. Skládá se z procesorové jednotky PM864A kombinované se základní deskou TP830, navrženou speciálně pro komplexní řídicí aplikace v průmyslové automatizaci. Jako člen rodiny řídicích jednotek AC 800M integruje PM864AK01 výkonné možnosti zpracování, flexibilní rozšíření komunikace a odolný průmyslový design, který splňuje různé požadavky od jednoduchého logického řízení až po komplexní distribuované řídicí systémy (DCS) a systémy s vysokou integritou.

Platforma AC 800M je modulární hardwarový systém, kde uživatelé mohou nakonfigurovat procesorovou jednotku s různými moduly komunikačního rozhraní, I/O jednotkami a napájecími moduly podle specifických potřeb aplikace. V rámci tohoto ekosystému funguje PM864AK01 jako 'mozek' zodpovědný za provádění řídicí logiky, zpracování dat, řízení komunikace a koordinaci provozu celého řídicího systému. Je zvláště vhodný pro aplikace vyžadující vysoký výkon zpracování, dostupnost systému a rozmanitost komunikace, jako jsou zpracovatelský průmysl, výroba, energetický management a řízení infrastruktury.

PM864AK01 nejen podporuje provoz jako samostatný kontrolér, ale také se bezproblémově integruje do řídicích sítí zahrnujících více kontrolérů, operátorských stanic a serverů, což umožňuje rozsáhlá, distribuovaná automatizační řešení. Jeho konstrukce plně zohledňuje náročné požadavky průmyslového prostředí, vyznačuje se vynikající elektromagnetickou kompatibilitou (EMC), širokým rozsahem provozních teplot a spolehlivou mechanickou konstrukcí, která zajišťuje dlouhodobý stabilní provoz v kritických průmyslových podmínkách.

II. Klíčové vlastnosti a výhody

1. Vynikající výkon zpracování:

• Core Processor: Vybaven 96 MHz mikroprocesorem MPC862, který poskytuje robustní výpočetní výkon.

• Konfigurace paměti: Obsahuje 32 MB SDRAM, která zajišťuje hladký provoz složitých aplikačních programů a multitasking.

• Ve srovnání s předchůdci: Jeho teoretický špičkový výkon je až dvakrát vyšší než u procesoru PM860. Skutečné trvalé zlepšení výkonu se v závislosti na aplikaci pohybuje od 10 % do 50 %, což výrazně zlepšuje odezvu systému a schopnost zpracování dat.

2. Flexibilní komunikace a možnosti rozšíření:

• Bohaté vestavěné komunikační porty: Poskytuje čtyři standardní komunikační porty: dva ethernetové porty 10BaseT (CN1, CN2), jeden sériový port RS-232C s podporou modemu (COM3) a jeden servisní port RS-232C pro nástroje (COM4), umožňující připojení k síti a periferním zařízením.

• Výkonná rozšiřující sběrnice: Prostřednictvím sběrnice CEX-Bus (Communication Expansion Bus) lze připojit četné moduly komunikačního rozhraní, jako je PROFIBUS DP, FOUNDATION Fieldbus H1/HSE, Modbus TCP, PROFINET IO, EtherNet/IP atd., což umožňuje snadné propojení s různými průmyslovými sběrnicemi a inteligentními zařízeními.

• Místní I/O připojení: Vestavěná elektrická ModuleBus umožňuje přímé připojení jednoho lokálního clusteru obsahujícího až 12 S800 I/O modulů pro rychlé a spolehlivé místní zpracování signálu.

3. Vysoká dostupnost a podpora redundance:

• Redundance procesoru: PM864A podporuje párování s jiným PM86x nebo PM891 za účelem vytvoření redundantního páru, což umožňuje bezproblémové přepínání primární/záložní. V případě selhání primárního procesoru může záloha převzít kontrolu do 10 milisekund, přičemž výstupy procesu jsou zmrazeny, což maximalizuje dobu provozuschopnosti systému.

• Mechanismus odolnosti proti chybám: Využívá pokročilou technologii synchronizace založenou na prováděcích jednotkách a bodech vrácení, čímž zajišťuje, že stav zálohovací jednotky je konzistentně sladěn s primární jednotkou.

• Online údržba: Podporuje výměnu vadné procesorové jednotky za chodu systému (online výměna), což výrazně snižuje neplánované prostoje.

4. Podpora systému s vysokou integritou:

• PM864A může sloužit jako základ pro řadič AC 800M High Integrity (HI). V kombinaci s bezpečnostní monitorovací jednotkou SM810/SM811 ​​a jednotkami S800 I/O HI s certifikací SIL a se spuštěnou verzí řídicího softwaru High Integrity lze vytvořit bezpečnostní systém certifikovaný podle IEC 61508 SIL2 od TÜV.

• PM865 (vylepšená verze PM864) nabízí další vylepšení v této oblasti, integruje funkce jako duální přepěťová ochrana, vylepšený dohled nad oscilátorem a online autotesty.

5. Spolehlivé úložiště a zálohování dat:

• Paměťová média: Obsahuje rozhraní karty Compact Flash pro ukládání aplikačních programů a uchování dat za studena, což usnadňuje načítání programů, zálohování a obnovu.

• Zálohování z baterie: Nabízí řešení zálohování pomocí interní i externí baterie (SB821, SB822) pro zachování paměti RAM a dat hodin reálného času (RTC) při výpadku externího napájení. Doba zálohování interní baterie PM864A je výrazně vylepšena, minimálně 235 hodin.

6. Odolný průmyslový design a certifikace:

• Montáž: Používá standardní 35mm montáž na DIN lištu, kompaktní a snadno se instaluje/udržuje.

• Stupeň krytí: IP20, poskytuje základní ochranu proti prachu a dotyku prstů.

• Rozsáhlé certifikace: Vyhovuje směrnici EU EMC (2004/108/EC) a směrnici o nízkém napětí (2006/95/ES), splňuje mezinárodní normy jako UL 508, UL 60079-15 (pro nebezpečná místa) a nabízí volitelnou certifikaci TÜV, vhodnou pro různá průmyslová prostředí.

III. Architektura a kompozice systému

Fyzická architektura PM864AK01 jasně odráží filozofii modulárního designu:

1. Procesorová jednotka (PM864A):

• Toto je základní funkční modul obsahující desku CPU, desku napájecího zdroje a přední panel.

• CPU deska: Integruje mikroprocesor MPC862, SDRAM, komunikační řadiče, hodiny reálného času, LED indikátory, tlačítko INIT a rozhraní CF karty.

• Deska napájecího zdroje: Převádí vstupní 24V DC na izolované napájení +5V a +3,3V pro CPU a I/O jednotky. Obsahuje také optoizolované ovladače/přijímače RS-232C pro servisní port a držák vnitřní baterie.

• Přední panel: Poskytuje zobrazení stavu a základní provozní rozhraní.

2. Základní deska (TP830):

• Jedná se o připojovací rozbočovač systému, trvale namontovaný na DIN lištu.

• Zakončovací deska: Centralizuje většinu externích připojovacích svorek, včetně šroubových svorek pro kontrolu napájení a redundantního napájení, konektorů RJ45 pro řídicí síť a servisní port, elektrické zástrčky ModuleBus a konektoru CEX-Bus.

• Uzemnění: Uzemnění na DIN lištu prostřednictvím kovových součástí krytu, což zvyšuje odolnost proti rušení.

• Distribuce energie: Napájení 24 V DC připojené k TP830 napájí všechny jednotky na CEX-Bus a elektrické ModuleBus.

Příklad typické konfigurace systému:
Řídicí systém AC 800M soustředěný kolem PM864AK01 může zahrnovat:

• Centrální jednotka: procesorová jednotka PM864AK01.

• Rozšíření komunikace: Přes levou sběrnici CEX-Bus připojte modul rozhraní CI854A PROFIBUS DP k propojení vzdálených I/O stanic S800 (např. přes jednotky CI801 FCI), rozšiřitelné až na 768 I/O modulů. Současně lze přidat modul CI860 pro připojení k síti FOUNDATION Fieldbus HSE.

• Lokální I/O: Prostřednictvím elektrické ModuleBus na pravé straně připojte jeden I/O cluster S800 s až 12 moduly.

• Vzdálené optické I/O: Prostřednictvím vestavěného optického portu ModuleBus připojte optické modemy TB820 a rozšiřte až 6 dalších vzdálených optických clusterů ModuleBus (každý max. 12 modulů), které podporují celkem až 84 vzdálených optických I/O modulů.

• Napájecí systém: Napájen napájecími moduly řady SD83x, volitelně konfigurovanými s hlasovacími jednotkami SS823/SS832 pro redundanci napájení a připojenými k externím bateriím SB821 nebo SB822 pro rozšířenou zálohu paměti.

V redundantní konfiguraci jsou dva procesory PM864A propojeny kabelem RCU Link, sdílejí stejnou sběrnici CEX-Bus a připojují se k optické sběrnici ModuleBus každého I/O clusteru S800 prostřednictvím dvou nezávislých clusterových modemů TB840, což zajišťuje kontinuitu I/O komunikace, pokud některý z CPU selže.

IV. Aplikační pole

Díky svému vysokému výkonu, spolehlivosti a vynikající škálovatelnosti je PM864AK01 vhodný pro řadu náročných oblastí průmyslové automatizace:

1. Process Industries: Distribuované řídicí systémy (DCS) v ropě a plynu, petrochemii, rafinaci, farmacii, úpravě vody atd. pro nepřetržité řízení procesů, bezpečnostní blokování a dávkové zpracování.

2. Energie a energie: Pomocné řídicí systémy v elektrárnách (tepelné, vodní, obnovitelné), monitorování sítě, systémy energetického managementu (EMS) a automatizace rozvoden.

3. Výroba: Řízení výrobní linky, řízení strojů a rozhraní MES v diskrétní a dávkové výrobě, jako je výroba automobilů, potravin a nápojů a výroba polovodičů.

4. Infrastruktura: Automatizace budov, signalizace a řízení metra/železnice, řízení ventilace/osvětlení tunelů, přístavní logistické systémy.

5. Bezpečnostní systémy s vysokou integritou: Jako součást bezpečnostních řídicích systémů vyžadujících úroveň integrity bezpečnosti SIL2, např. systémy ochrany kotlů, systémy nouzového odstavení (ESD), systémy detekce požáru a plynu (F&G) (vyžaduje kombinaci se softwarem SM810/SM811 ​​a HI).