CI853K01 یک کیت راه حل رابط ارتباطی کامل است که توسط ABB برای زمینه اتوماسیون صنعتی راه اندازی شده است. اجزای اصلی آن شامل ماژول ارتباطی CI853 و پایه پایه نصب TP853 است. این کیت متعلق به اکوسیستم سخت افزاری پیشرو در صنعت ABB Ability™ System 800xA® است و به طور خاص برای گسترش قابلیت های ارتباط سریال کنترلر AC 800M با کارایی بالا طراحی شده است. CI853K01 دو کانال استاندارد و کاملاً کاربردی RS-232C را با هدف حل چالش یکپارچه سازی داده های قابل اعتماد و کارآمد بین دستگاه های مختلف هوشمند، ابزار، درایوها یا سیستم های کنترل قدیمی با رابط های سریال و پلت فرم مدرن 800xA در طبقه صنعتی ارائه می دهد.
در زمینه صنعت 4.0 و تولید هوشمند، علیرغم رواج فزاینده اترنت و سایر فناوریهای شبکه، ارتباطات سریال سنتی مانند RS-232/485 به دلیل سادگی، قابلیت اطمینان، هزینه کم و حضور گسترده در پایگاه وسیعی از تجهیزات، در تنظیمات صنعتی غیرقابل جایگزین باقی میمانند. CI853K01 برای چنین سناریوهای کاربردی طراحی شده است. با پشتیبانی از پشته پروتکل های متنوع از جمله پروتکل های اختصاصی ABB، پروتکل های استاندارد باز و پروتکل های تعریف شده توسط کاربر، به عنوان یک 'پل' برای اتصال تجهیزات جدید و قدیمی و یکپارچه سازی سیستم های ناهمگن عمل می کند. فرم کیت plug-and-play آن فرآیندهای تهیه، ذخیره سازی و نصب را برای کاربران ساده می کند و تضمین می کند که آنها یک واحد سخت افزاری کامل را دریافت می کنند که کاملاً سازگاری آزمایش شده و آماده استقرار فوری است.
این محصول به فلسفه طراحی ثابت ABB یعنی قابلیت اطمینان بالا، سازگاری محیطی بالا و قابلیت نگهداری آسان برای تجهیزات صنعتی پایبند است. از ویژگیهایی مانند نصب ریل Hot Swap و DIN پشتیبانی میکند و چندین گواهینامه صنعتی بینالمللی را دریافت کرده است، که آن را برای زمینههای پر تقاضا مانند صنایع فرآیندی (مانند صنایع شیمیایی، نفت و گاز)، تولید گسسته، مدیریت انرژی و پلتفرمهای دریایی مناسب میسازد.
2. ترکیب سخت افزار و تجزیه و تحلیل طراحی
کیت CI853K01 متشکل از دو جزء سخت افزاری کاملاً منطبق است که با هم یک واحد رابط ارتباطی کاملاً کاربردی را تشکیل می دهند.
2.1 ماژول ارتباطی CI853 (واحد عملکردی اصلی)
ماژول CI853 هسته پردازشی 'مغز' و ارتباطات کیت است. طراحی آن جمع و جور است، با ابعاد 59 میلی متر (W) x 185 میلی متر (H) x 127.5 میلی متر (D)، که در یک محفظه صنعتی ناهموار قرار گرفته است.
معماری داخلی: این ماژول دارای یک ریزپردازنده با کارایی بالا، حافظه فلش (FPROM)، رم استاتیک (SRAM)، رم دو پورت و دو کنترلر ارتباط سریال مستقل است. یک مدار تبدیل توان DC/DC کارآمد، توان ۲۴ ولتی را که از باس CEX به دست میآید به ولتاژ کاری ۵ ولتی مورد نیاز تراشههای داخلی تبدیل میکند.
نشانگر وضعیت: پنل جلوی ماژول دارای مجموعه ای بصری از نشانگرهای LED چند رنگ است که به عنوان یک پنجره تشخیصی حیاتی عمل می کند:
Run (سبز): روشن ثابت نشان دهنده عملکرد عادی ماژول و ارتباط بدون عیب با کنترلر است.
خطا (قرمز): روشن نشان دهنده یک خطای سخت افزاری یا ارتباطی شدید است که در داخل ماژول شناسایی شده است.
Tx1 / Rx1 / Tx2 / Rx2 (زرد): به ترتیب مربوط به فعالیت انتقال و دریافت داده برای درگاه های COM1 و COM2 است. فرکانس چشمک زن به صورت بصری ترافیک ارتباطی را منعکس می کند.
پایه نصب 2.2 TP853 (رابط و پلت فرم حامل)
صفحه پایه TP853 حامل فیزیکی و پلت فرم رابط الکتریکی برای ماژول CI853 است که بخشی ضروری از کیت است.
رابط نصب: گیره های ریل استاندارد DIN را برای نصب ایمن روی ریل های استاندارد در داخل کابینت های کنترل فراهم می کند. طراحی صفحه پایه شامل یک دستگاه کلید مکانیکی (کد آلفای دو حرفی) است که به طور فیزیکی از نصب نادرست ماژول های ناسازگار جلوگیری می کند و قابلیت اطمینان سیستم را تا حد زیادی افزایش می دهد.
رابط ارتباطی: صفحه پایه دارای دو کانکتور 8 پین نوع RJ-45 است که به وضوح COM1 و COM2 برچسب گذاری شده اند. این نوع کانکتور تعادلی از راحتی و قابلیت اطمینان اتصال را در محیط های صنعتی ارائه می دهد. تمام خطوط سیگنال RS-232C (شامل خطوط کنترل داده و مودم) از طریق این کانکتورها هدایت می شوند.
اتصال الکتریکی: صفحه پایه مسئول انتقال قابل اعتماد سیگنال های برق و داده از باس CEX در پشت آن به ماژول CI853 است. همچنین یک ترمینال زمینی مناسب برای محافظ کابل ارتباطی فراهم می کند که برای اطمینان از سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) ضروری است.
2.3 مزایای یکپارچه سازی کیت
ارائه CI853 و TP853 به عنوان یک کیت مزایای قابل توجهی را برای کاربران ارائه می دهد:
تضمین سازگاری: تضمین میکند که کاربران یک ماژول کاملاً سازگار و ترکیبی از صفحه پایه را دریافت میکنند که تحت آزمایشهای دقیق ABB قرار گرفته است و خطر عدم تطابق نسخه را از خریدهای جداگانه حذف میکند.
نصب آسان: جعبه حاوی تمام سخت افزارهای لازم است که مراحل آماده سازی مواد و نصب را برای پرسنل ساده می کند.
تعمیر و نگهداری راحت: به عنوان یک واحد قطعات یدکی یکپارچه، کل کیت CI853K01 را می توان به طور مستقیم در طول تعمیر و نگهداری میدانی جایگزین کرد، که مدیریت قطعات یدکی و عملیات تعمیر و نگهداری را ساده می کند.
3. ویژگی های اصلی و پشتیبانی از پروتکل
ارزش اصلی CI853K01 در پیکربندی نرم افزار قدرتمند و پشتیبانی از پروتکل گسترده آن نهفته است.
3.1 پشتیبانی از چند پروتکل (تعریف شده توسط نرم افزار)
پروتکل ارتباطی توسط سختافزار ثابت نمیشود، اما از طریق نرمافزار مهندسی System 800xA پیکربندی و مجوز میگیرد و انعطافپذیری زیادی را ارائه میدهد:
پروتکل COMLI: پروتکل ارتباطی بین کنترلی اختصاصی و کارآمد ABB. پشتیبانی از حالت های Master/Slave، بهینه سازی شده برای ارتباطات ناهمزمان نیمه دوطرفه. مزیت منحصربهفرد آن پشتیبانی از مودمهای شمارهگیری کنترلشده توسط نرمافزار است و هنگامی که با مبدلهای فیبر نوری ترکیب میشود، فاصلههای ارتباطی را تا چندین کیلومتر افزایش میدهد و آن را برای اتصال سایتهای راه دور یا I/O توزیع شده ایدهآل میکند.
پروتکل MODBUS RTU: پرکاربردترین استاندارد پروتکل سریال باز در جهان. CI853K01 در حالت Master برای MODBUS RTU کار می کند و اتصال آسان به حسگرهای شخص ثالث، ابزارها، درایوهای فرکانس متغیر و غیره را امکان پذیر می کند که از Modbus برای جمع آوری و کنترل داده ها پشتیبانی می کنند.
پروتکل زیمنس 3964R: یک راه حل استاندارد برای اتصال زیمنس S5، PLC های اولیه سری S7 یا سایر دستگاه هایی که از این پروتکل پشتیبانی می کنند، ارائه می دهد و یکپارچگی سیستم را در محیط های چند فروشنده تسهیل می کند.
پروتکلهای تعریفشده توسط کاربر: برای دستگاههایی با پروتکلهای سریال خاص یا اختصاصی، مهندسان میتوانند از جعبه ابزار توسعه ارائهشده توسط ABB برای نوشتن درایورهای ارتباطی اختصاصی برای CI853 استفاده کنند، که امکان ارتباط با هر دستگاه سریال را فراهم میکند.
3.2 پارامترهای ارتباطی قابل تنظیم
پارامترهای ارتباطی برای هر پورت را می توان به طور مستقل و انعطاف پذیر پیکربندی کرد:
Baud Rate: قابل انتخاب از 75 bps تا 19200 bps، با حداکثر 12 مقدار گام استاندارد (به عنوان مثال، 300، 1200، 9600، 19200) برای برآورده کردن سرعت مورد نیاز دستگاه های مختلف.
قالب داده: بیت های داده (7/8)، بیت های توقف (1/2) و برابری (هیچ، فرد، زوج) همگی می توانند آزادانه تنظیم شوند.
کنترل جریان: از کنترل جریان از طریق سیگنالهای سختافزاری RTS/CTS پشتیبانی میکند و از انتقال دادههای با حجم بالا با دستگاههایی که دارای بافر هستند (مانند مودمها، رایانههای خاص) اطمینان حاصل میکند.
3.3 عملکرد Hot Swap
این یکی از ویژگی های کلیدی در دسترس بودن بالا CI853K01 است. هنگامی که سیستم در حال اجرا است، در صورت نیاز به تعمیر، ارتقا یا تعویض ماژول CI853، پرسنل می توانند با خیال راحت ماژول معیوب را حذف کرده و یک ماژول جدید را بدون خاموش کردن یا توقف برنامه کنترلر وارد کنند. سیستم به طور خودکار سخت افزار جدید را شناسایی کرده و ارتباط را دوباره برقرار می کند. این فرآیند تأثیر بر منطق کنترل را به حداقل میرساند و تداوم عملیات کلی و قابلیت نگهداری نیروگاه را تا حد زیادی افزایش میدهد.
4. قابلیت یکپارچه سازی و گسترش سیستم
4.1 ادغام بدون درز با کنترلرهای AC 800M
CI853K01 از طریق گذرگاه CEX (برنامه افزودنی ارتباطی) به کنترلر AC 800M (مثلا سری PM8xx) متصل می شود. برق 24 ولت DC و ساعت ارتباطی را مستقیماً از اتوبوس میگیرد و نیازی به توزیع برق اضافی ندارد که سیمکشی سیستم را ساده میکند. یک کنترلکننده AC 800M میتواند چندین ماژول ارتباطی را از طریق گذرگاه CEX خود گسترش دهد و CI853K01 یک عضو کلیدی برای ارتباط سریال است.
4.2 راه حل های گسترش فاصله ارتباطی
فاصله استاندارد اتصال کابل مستقیم 15 متر است. برای برآوردن نیازهای ارتباطی از راه دور، ABB یک راه حل کامل ارائه می دهد:
4.3 مقیاس پذیری سیستم
حداکثر 12 واحد توسعه (شامل CI853، ماژول های شبکه، ماژول های ورودی/خروجی و غیره) را می توان در یک گذرگاه CEX متصل کرد. این بدان معناست که یک کنترلر AC 800M را می توان به طور انعطاف پذیر با ده ها پورت ارتباطی سریال پیکربندی کرد که برای برآورده کردن پیچیده ترین الزامات رابط ارتباطی کافی است.
5. سازگاری با محیط زیست و گواهینامه های قابلیت اطمینان
طراحی CI853K01 به طور کامل محیط های صنعتی خشن را در نظر می گیرد:
محدوده دمای عملیاتی: 0 تا +55 درجه سانتیگراد، عملکرد پایدار را در اکثر محیط های داخلی صنعتی تضمین می کند.
محدوده دمای ذخیره سازی گسترده: -40 درجه سانتیگراد تا +70 درجه سانتیگراد، حمل و نقل و ذخیره سازی جهانی را تسهیل می کند.
حفاظت در برابر خوردگی: مطابق با سطح ISA 71.04 G3، قادر به مقاومت در برابر محیط های گازی با خورندگی متوسط، مناسب برای صنایعی مانند مواد شیمیایی و کاغذ.
درجه حفاظت: IP20، جلوگیری از تماس انگشت با قطعات زنده و ارائه درجه ای از محافظت در برابر گرد و غبار، مناسب برای نصب در داخل کابینت های کنترل.
گواهینامه های معتبر صنعت:
علامت گذاری CE: مطابق با استانداردهای بهداشت، ایمنی و محیط زیست اتحادیه اروپا است.
گواهینامه های دریایی: به طور همزمان توسط ABS (دفتر حمل و نقل آمریکا)، BV (Bureau Veritas)، DNV GL، و LR (Lloyd's Register) تایید شده است، که شرایط سختگیرانه برای برنامه های کاربردی در کشتی و پلت فرم دریایی را برآورده می کند.
انطباق با محیط زیست: به طور کامل با دستورالعمل های اتحادیه اروپا RoHS (2011/65/EU) و WEEE (2012/19/EU) مطابقت دارد که نشان دهنده تعهد ABB به مسئولیت زیست محیطی و اجتماعی است.
6. حوزه های کاربردی و ارزش
CI853K01 به طور گسترده در سناریوهای زیر استفاده می شود و ارزش قابل توجهی برای مشتریان ایجاد می کند:
صنایع فرآیندی: اتصال فرستندههای هوشمند، آنالیزورها، جریان سنجها، موقعیتدهندههای شیر (پشتیبانی از تبدیل پروتکل مانند HART).
یکپارچه سازی سیستم اجرای تولید (MES): به عنوان دروازه داده بین دستگاه های فروشگاه (به عنوان مثال، ماشین های CNC قدیمی، کنترل کننده های ربات) و سیستم های MES/ERP سطح بالا خدمت می کند.
اتوماسیون ساختمان و مدیریت انرژی: اتصالات سریالی تجهیزاتی مانند چیلرها، بویلرها و کنتورهای مانیتورینگ قدرت.
دریانوردی و کشتی سازی: اتصال دستگاه های زیرسیستم با رابط های سریال در ناوبری کشتی، مدیریت نیرو و سیستم های کنترل کابین.
بهسازی و ارتقاء سیستم: حفظ و استفاده از شبکه های ارتباطی سریال موجود هنگام مهاجرت یا ادغام سیستم های DCS یا PLC قدیمی در پلت فرم ABB System 800xA.
ارزش آن در موارد زیر منعکس می شود: کاهش هزینه های یکپارچه سازی (استفاده از شبکه های سریال موجود)، بهبود در دسترس بودن داده ها (ادغام داده ها از دستگاه های ایزوله در یک پلت فرم یکپارچه)، افزایش قابلیت اطمینان سیستم (طراحی Hot Swap و درجه صنعتی)، و تضمین بازگشت سرمایه (افزایش عمر سرویس تجهیزات موجود).
