Der PM866 ist eine Hochleistungsprozessoreinheit innerhalb der AC 800M-Controller-Hardwareplattform von ABB und gehört zur PM8xx/TP830-Serie. AC 800M ist eine modulare Hardwareplattform, die aus einzelnen Hardwareeinheiten besteht, die für die Ausführung mehrerer Steuerungsfunktionen konfiguriert und programmiert werden können. Als zentrale Verarbeitungseinheit dieser Plattform ist der PM866 in der Lage, komplexe Automatisierungssteuerungsanwendungen anzutreiben, die von kleinen speicherprogrammierbaren Steuerungen über fortschrittliche verteilte Steuerungssysteme bis hin zu hochintegrierten Sicherheitssystemen reichen.
Der PM866 muss in Verbindung mit der TP830-Grundplatte verwendet werden, um ein vollständiges Prozessormodul zu bilden. Diese Kombination bietet leistungsstarke Verarbeitungsfähigkeiten, umfangreiche Kommunikationsschnittstellen und ein äußerst zuverlässiges Design und eignet sich daher für Industrieumgebungen mit hohen Anforderungen an Steuerungsleistung und Systemverfügbarkeit.
2. Hardware-Zusammensetzung und physikalische Struktur
Physikalisch besteht die PM866-Prozessoreinheit aus zwei grundlegenden Teilen:
Die Prozessoreinheit selbst: Enthält die CPU-Platine und die Netzteilplatine.
CPU-Platine: Integriert den MPC866-Mikroprozessor (mit 133 MHz), 64 MB SDRAM, Controller für alle integrierten Kommunikationsschnittstellen, eine Echtzeituhr, LED-Statusanzeigen, eine INIT-Drucktaste und eine Compact-Flash-Kartenschnittstelle.
Netzteilplatine: Erzeugt isolierte, schaltkreisgeschützte +5 V- und +3,3 V-Versorgungen für die Hauptplatine und die E/A-Einheiten. Es enthält außerdem optoisolierte RS-232C-Treiber/Empfänger für den Service-Port und einen Backup-Batteriehalter für Speicher/Echtzeituhr-Backup.
Die TP830-Grundplatte: Beherbergt das Termination Board.
Die meisten externen Verbindungen enden auf dieser Platine. Die Erdung an der DIN-Schiene erfolgt über die metallischen Komponenten des Gehäuses.
Das Termination Board verfügt über Schraubklemmen für die Stromversorgung und die Überwachung der redundanten Stromversorgung, RJ45-Anschlüsse für das Steuernetzwerk und serielle Ports, einen Service-Port-Anschluss sowie Anschlüsse für den Electrical ModuleBus und CEX-Bus.
Die Prozessoreinheit wird mithilfe eines einzigartigen Schiebe- und Verriegelungsmechanismus auf horizontalen DIN-Schienen montiert und kann mit einer abnehmbaren, mit Schrauben befestigten Abdeckung ausgestattet werden. Die 24-V-DC-Stromversorgung wird an die TP830-Grundplatte angeschlossen und versorgt alle Einheiten am CEX-Bus und elektrischen ModulBus mit Strom.
3. Hauptfunktionen und Merkmale
3.1 Verarbeitungs- und Speicherleistung
Mikroprozessor: Nutzt den MPC866 mit 133 MHz und bietet leistungsstarke Befehlsverarbeitungsfunktionen. Seine Leistung ist etwa 1,4-mal so hoch wie die des PM864.
Speichersystem:
64 MB SDRAM: Zum Ausführen der System- und Anwendungsprogramme.
4 MB Flash-PROM: Zur Firmware-Speicherung.
Speichersicherung: Unterstützt die Sicherung des Speicherinhalts über eine interne Batterie oder externe Batterieeinheiten (SB821 oder SB822) und gewährleistet so die Daten- und Programmerhaltung bei Stromausfall.
Compact-Flash-Schnittstelle: Unterstützt das Laden von Anwendungen und die Speicherung von Cold-Retain-Daten über eine CF-Karte und erleichtert so Programmaktualisierungen und Datenarchivierung.
3.2 Kommunikations- und Erweiterungsmöglichkeiten
Der PM866 bietet eine flexible und leistungsstarke Kommunikationsarchitektur:
3.3 Redundanzfunktionalität
Der PM866 unterstützt Prozessoreinheiten-Redundanz und gehört zusammen mit PM861, PM864, PM865 und PM891 zur redundanten Serie.
Redundante Konfiguration: Das System enthält zwei PM866-Prozessoreinheiten, von denen eine als Primärcontroller und die andere als Backup-Controller (Hot-Standby) fungiert.
Stoßfreie Umschaltung: Tritt ein Fehler im primären Controller auf, führt das System in weniger als 10 Millisekunden eine stoßfreie Umschaltung durch, wobei der Backup-Controller die Steuerungsaufgaben übernimmt. Prozessausgänge werden während der Umschaltung eingefroren.
Online-Wartung: Eine fehlerhafte Prozessoreinheit (ob primär oder Backup) kann bei laufendem System ausgetauscht werden. Nach dem Austausch ist die Redundanz wiederhergestellt.
Synchronisationsmechanismus:
Die beiden Prozessoreinheiten werden über ein RCU-Link-Kabel (max. 1 m) verbunden.
Sie sind beide an denselben CEX-Bus angeschlossen und können die Erweiterungseinheiten steuern.
Verwendet ein Fehlertoleranzprinzip basierend auf Rollback-Punkten. Der primäre Controller richtet während der Ausführung regelmäßig Rollback-Punkte ein, die den vollständigen Prozessorstatus (Register + Datenspeicher) enthalten, und protokolliert Datenspeicheränderungen seit dem letzten Rollback-Punkt in einem Protokollpuffer. Am Rollback-Punkt werden diese Protokolldaten an den Backup-Controller übertragen und ihr Status mit dem primären synchronisiert.
Wenn die primäre Instanz ausfällt, wird die Ausführung des Backups ab dem letzten Rollback-Punkt fortgesetzt. Durch die Wiederverwendung der Ergebnisse bereits ausgeführter Peripherieoperationen wird sichergestellt, dass keine Auswirkungen auf die Prozess-E/A (Kommunikationseinheiten auf dem CEX-Bus) auftreten.
Speicherschutz: Der RAM der Prozessoreinheit verfügt über eine automatische doppelt invertierte Speicherfunktion zur Erkennung beliebiger Bitfehler im Speicher. Alle Speicheraktualisierungen werden parallel sowohl in den primären als auch in den invertierten Speicher geschrieben und bei jedem Lesezyklus verglichen. Eine Nichtübereinstimmung erzwingt eine Umstellung.
Umgang mit Netzwerkadressen: In einer redundanten Konfiguration werden die MAC- und IP-Adressen zwischen der anfänglichen Primär- und der Backup-CPU ausgetauscht, um eine stoßfreie Umschaltung des Steuerungsnetzwerks zu gewährleisten. Unabhängig davon, welches CPU-Modul als primäres Modul fungiert, wird der redundante Controller immer über denselben Adresssatz identifiziert, sodass die Umschaltung für andere Geräte im Netzwerk transparent ist.
3.4 I/O-Verbindung und Systemerweiterung
Wie im Funktionsblockdiagramm dargestellt, verwaltet der PM866 den optischen und elektrischen ModuleBus über seinen internen ModuleBus-Controller und die Erweiterungskommunikation über den CEX-Bus-Controller. Diese Architektur ermöglicht eine flexible Konfiguration des I/O-Systems basierend auf den Anwendungsanforderungen:
Direkte lokale E/A: Verbinden Sie die S800-E/A über den elektrischen/optischen Modulbus.
Dezentrale/verteilte E/A: Verbindung über Feldbusse wie PROFIBUS DP, FF HSE usw.
Hybridsysteme: Mehrere I/O-Verbindungsmethoden können gleichzeitig verwendet werden.
Redundante E/A-Verbindung: In redundanten Systemen sind S800-E/A-Einheiten über den optischen Modulbus und zwei TB840-Clustermodems in jedem E/A-Cluster mit beiden CPUs verbunden. Der integrierte Electrical ModuleBus auf der TP830 Baseplate kann nicht in redundanten Systemen verwendet werden.
3.5 Stromversorgung und Diagnose
Stromeingang: 24 V DC nominal (Bereich 19,2–30 V DC), Anschluss über eine vierpolige Schraubklemme.
Überwachung redundanter Netzteile: Bietet SA- und SB-Statuseingänge zur Überwachung des Status redundanter Netzteile.
Interner Stromspeicher: Verfügt über einen internen 5-ms-Stromspeicher, der ausreicht, damit die CPU ein kontrolliertes Herunterfahren durchführen kann.
LED-Statusanzeigen: Die Vorderseite bietet mehrere Sätze von LED-Anzeigen für eine schnelle Diagnose des Geräte- und Kanalstatus und vereinfacht so die Fehlerbehebung.
Schutzart: IP20, geeignet für den Einbau in Gehäusen.
4. Anwendungsszenarien
Mit ihrer hohen Leistung, hohen Zuverlässigkeit und leistungsstarken Erweiterungsmöglichkeiten eignet sich die PM866-Prozessoreinheit für ein breites Spektrum industrieller Automatisierungssteuerungsbereiche:
Verteilte Steuerungssysteme (DCS): Fungiert als lokale Kontrollstation in einem DCS und verwaltet komplexe analoge und digitale Regelkreise.
Hochverfügbarkeitsanwendungen: In kritischen Branchen wie Öl und Gas, Chemie und Energie wird die Redundanzfunktion zum Aufbau unterbrechungsfreier Steuerungssysteme genutzt.
Chargen- und Prozesssteuerung: Geeignet für kontinuierliche und Batch-Prozesse, die eine schnelle Reaktion und komplexe Logikverarbeitung erfordern.
Steuerung großer Maschinen: Kann als Hauptsteuerung für große Produktionslinien oder schwere Maschinen dienen.
Integration mehrerer Busse: Fungiert als zentrales Gateway und Controller in Hybridsystemen, die die Integration verschiedener Feldbusse und industrieller Ethernet-Protokolle wie PROFIBUS DP, FOUNDATION Fieldbus, Modbus TCP und EtherNet/IP erfordern.
