ماژول رابط کارت برنامه MB510 یک جزء سخت افزاری حیاتی از ABB Advant Controller 450، یک کنترل کننده صنعتی قابل برنامه ریزی در مقیاس بزرگ است و به خانواده محصولات Advant OCS (سیستم کنترل باز) تعلق دارد. این ماژول نقش حیاتی در معماری سیستم ایفا می کند و به عنوان رابط حامل ذخیره سازی فیزیکی برای نرم افزار سیستم و برنامه های کاربردی عمل می کند. این وظیفه اتصال به کارت های برنامه فلش مموری با استفاده از استاندارد PCMCIA 2.0 را بر عهده دارد و برای دستیابی به ماژولار بودن، پیکربندی و قابلیت اطمینان بالای عملکرد اصلی کنترلر ضروری است.
Advant Controller 450 یک کنترلر بزرگ است که برای کنترل مختلط باینری، نظارتی و نظارتی طراحی شده است که می تواند به صورت مستقل یا یکپارچه به عنوان بخشی از یک سیستم کنترل توزیع شده کار کند. در این سیستم، هم سخت افزار و هم نرم افزار از طراحی بسیار ماژولار استفاده می کنند و MB510 تجسم معمولی این فلسفه طراحی است. این یک واحد محاسباتی مستقل نیست، بلکه یک رابط ذخیره سازی اختصاصی و هوشمند است که تضمین می کند کنترلر می تواند به طور قابل اعتمادی به ماژول های برنامه های مختلف مورد نیاز برای عملکرد خود دسترسی پیدا کند، بارگیری کند و از آن نسخه پشتیبان تهیه کند.
از دیدگاه سلسله مراتب سیستم، MB510 در لایه 'Storage & Backup' معماری سخت افزار کنترلر قرار دارد. سخت افزار کنترل کننده عمدتاً از ماژول پردازنده (PM511V)، زیر ماژول های ارتباطی مختلف، زیر سیستم منبع تغذیه و ماژول های پشتیبانی از جمله MB510 تشکیل شده است. MB510 معمولاً در Submodule Carrier SC510 یا SC520 نصب می شود و از طریق گذرگاه backplane با ماژول پردازنده ارتباط برقرار می کند. این طراحی امکان نصب، جایگزینی و نگهداری کارت های برنامه را مستقل از پردازنده اصلی فراهم می کند و به طور قابل توجهی قابلیت نگهداری و انعطاف پذیری سیستم را افزایش می دهد.
II. توابع اصلی دقیق
عملکرد ماژول MB510 بسیار فراتر از یک 'کارت خوان' ساده است. این ماژول چندین کار اصلی را در طول چرخه عمر Advant Controller 450 انجام می دهد:
1. میزبانی فیزیکی و پشتیبان گیری از سیستم و برنامه های کاربردی:
پشتیبان گیری از برنامه سیستم: نرم افزار استاندارد سیستم (سیستم عامل، کتابخانه های عملکرد پایه و غیره) Advant Controller 450 روی کارت برنامه فلش مموری (کارت PCMCIA) جامد می شود. این کارت باید در رابط اختصاصی واقع در جلوی ماژول پردازنده PM511 قرار داده شود. این پایه و اساس راه اندازی و عملیات سیستم است. MB510 برای نصب کارت های برنامه اضافی استفاده می شود. این کارتها دارای کتابخانههای کاربردی نرمافزاری اختیاری هستند (مانند QC07-LIB41، QC07-LIB42، و غیره) تا قابلیتهای کنترلکننده را گسترش دهند.
پشتیبان گیری از برنامه کاربردی (عملکرد اختیاری کلید): این یک تابع ارزش افزوده بسیار مهم است که توسط MB510 ارائه شده است. کاربران میتوانند از پیکربندی کامل سیستم کنترلر و برنامه کاربردی (یعنی برنامههای رایانه شخصی، پایگاههای داده، و غیره که توسط کاربر برای حل مشکلات خاص کنترل فرآیند ایجاد شدهاند) از طریق عملکرد 'DUAP' (Dump of Application Programs) ایستگاه مهندسی روی فلش کارت PCMCIA اختصاصی دیگری نسخه پشتیبان تهیه کنند. سپس این کارت در MB510 قرار می گیرد. هنگامی که کنترلر پس از حادثه ای که RAM را پاک می کند، برق را بازیابی می کند (به عنوان مثال، اتلاف انرژی بیشتر از باتری پشتیبان، خطای شدید)، سیستم نه تنها می تواند به طور خودکار برنامه سیستم را از کارت روی PM511 بارگیری کند، بلکه می تواند به طور خودکار برنامه کاربر را از کارت پشتیبان برنامه در MB510 بازیابی کند. این امر از فرآیند وقت گیر تکیه بر ایستگاه مهندسی و مداخله دستی توسط پرسنل ماهر برای بارگذاری مجدد جلوگیری می کند، زمان خرابی سیستم را تا حد زیادی کاهش می دهد و راه اندازی مجدد سریع و بدون مراقبت را امکان پذیر می کند. این برای کاربردهای صنعتی با الزامات دسترسی بالا بسیار مهم است.
2. گسترش ماژولار عملکرد نرم افزار:
نرم افزار سیستم ABB Master از طراحی ماژولار استفاده می کند. توابع اساسی سیستم در ماژول QC07-BAS41 موجود است، اما توابع پیشرفته تر (مانند کنترل پیشرفته PID، کنترل فازی، پشتیبانی از فرآیند دسته ای، بلوک های تابع تعریف شده توسط کاربر، و غیره) در ماژول های برنامه مستقل (مانند QC07-LIB42، QC07-FUZ41، QC07-FUZ41007، QC07-FUZ41، QC07-FUZ41، Q41AT41، QC07-LIB41، QC07-FUZ41،QUDP41) قرار گرفته اند. با نصب کارتهای برنامه مربوطه از طریق رابط MB510، کاربران میتوانند بهطور انعطافپذیر عملکردهای نرمافزاری را با توجه به نیاز پروژه بدون تعویض سختافزار اصلی به کنترلکننده اضافه کنند. این مدل 'پرداخت به اندازه نیاز، گسترش انعطاف پذیر' هزینه های سرمایه گذاری اولیه را کاهش می دهد و سازگاری سیستم را افزایش می دهد.
3. رابط ذخیره سازی و دسترسی قابل اعتماد:
MB510 یک رابط الکتریکی و فیزیکی قوی مطابق با استاندارد PCMCIA 2.0 ارائه می دهد که از ارتباطات داده با سرعت بالا و قابل اعتماد با کارت حافظه فلش اطمینان می دهد. در داخل، حاوی بافرهای آدرس/داده و مدارهای کنترل منطقی رابط است که مسئول مدیریت آدرسدهی پردازنده کارت برنامه، خواندن دادهها و نظارت بر وضعیت هستند. این طراحی رابط تخصصی نسبت به ادغام حافظه فلش به طور مستقیم بر روی برد اصلی برتری دارد، زیرا بار پردازنده اصلی را کاهش می دهد و تأثیر خرابی های رسانه ذخیره سازی را بر روی سیستم اصلی جدا می کند.
4. نظارت و تشخیص وضعیت عملیاتی:
جلوی ماژول مجهز به دو نشانگر وضعیت LED است:
چراغ RUN سبز: نشان می دهد که ماژول به طور معمول با ارتباط خوب با حامل و صفحه پشتی سیستم کار می کند.
چراغ قرمز F (نور خطا): هنگامی که مشکلات زیر شناسایی شود روشن می شود:
الف) خطای سخت افزاری: نقص در مدار خود ماژول.
ب) خطای Checksum: بررسی یکپارچگی داده های خوانده شده از کارت برنامه با شکست مواجه می شود که نشان دهنده خرابی داده های احتمالی در کارت یا خرابی کارت است.
ج) کارت برنامه گم شده: هیچ کارت برنامه درج شده ای شناسایی نمی شود.
علاوه بر این، سیستم در درجه اول از بررسی افزونگی چرخه ای (CRC) برای نظارت مداوم بر یکپارچگی داده های روی کارت برنامه استفاده می کند. این مکانیسم تشخیصی پیشگیرانه اجازه می دهد تا مشکلات ذخیره سازی داده بالقوه زودتر شناسایی شوند، قبل از اینکه بر عملکرد سیستم تأثیر بگذارند.
5. پشتیبانی از Hot-Swapping (موضوع طراحی سیستم):
اگرچه در کتابچه راهنمای کاربر به صراحت بر رویه های Hot Swap تاکید نشده است، با توجه به اینکه MB510 و کارت برنامه آن از لحاظ فیزیکی مستقل از ماژول پردازنده هستند و از نظر معماری به ماژول های جانبی قابل تنظیم تعلق دارند، از نظر تئوری امکان جایگزینی یا ارتقاء آن وجود دارد (هنگامی که کارت های برنامه در حالت پیکربندی مشخصی قرار دارند، یا کارت های برنامه را در حالت تنظیمات صحیح قرار نمی دهند، یا به روز رسانی می کنند. برای عملیات فعلی ضروری است). با این حال، برای جلوگیری از آسیب به سخت افزار یا داده های عملیات زنده، باید به شدت از مقررات ایمنی تجویز شده ABB و رویه های عملیاتی پیروی کند.
III. اصول کار و همکاری سیستم
اصل کار MB510 کاملاً با فرآیندهای راه اندازی، عملیات و پشتیبان گیری Advant Controller 450 ادغام شده است:
1. نقش در فرآیند راه اندازی (راه اندازی اولیه) سیستم:
هنگامی که کنترلر روشن می شود یا از یک خطای عمیق بازیابی می شود، ماژول پردازنده PM511 دنباله راه اندازی خود را آغاز می کند. در طی این فرآیند:
مرحله اولیه: PM511 نرم افزار اصلی سیستم (بوت لودر، هسته سیستم عامل و غیره) را از کارت برنامه سیستم در اسلات خود می خواند و آن را در رم پویا خود بارگذاری می کند.
مرحله توسعه: به طور همزمان یا متعاقبا، سیستم، از طریق گذرگاه backplane، کارت های برنامه اضافی نصب شده در MB510 (یا سایر ماژول های MB510 را در صورتی که سیستم با چندین پیکربندی شده باشد، جستجو می کند). ماژولهای نرمافزار ذخیرهشده روی کارتها (مثلاً کتابخانههای تابع) را شناسایی میکند و این مؤلفههای نرمافزار اختیاری را در RAM کنترلکننده نیز بارگذاری میکند. در این مرحله، کنترل کننده دارای محیط نرم افزاری کامل مورد نیاز برای اجرای برنامه های کاربردی کاربر است.
2. همکاری با ساختار ماژول نرم افزار:
همانطور که گفته شد، نرم افزار کنترل کننده از یک سری 'ماژول های برنامه' تشکیل شده است، به عنوان مثال:
QC07-BAS41: سیستم پایه، حاوی عناصر اصلی رایانه شخصی و واحدهای عملکردی برای منطق، حساب، پشتیبانی ارتباطی و غیره.
QC07-LIB42: کتابخانه المان PC گسترده، حاوی کنترلرهای پیشرفته PID (PIDCON، PIDCONA) و غیره.
QC07-UDP41: از کتابخانه های عناصر PC تعریف شده توسط کاربر پشتیبانی می کند.
MB510 به عنوان کانال توزیع فیزیکی و فعال سازی این ماژول های نرم افزاری عمل می کند. پرسنل مهندسی کارت های برنامه حاوی ماژول های مورد نیاز را در MB510 قرار می دهند. در طی مراحل بعدی پیکربندی سیستم، ابزار پیکربندی (مثلاً ایستگاه مهندسی سری 100 Advant Station) میتواند تشخیص دهد و به کاربران اجازه دهد تا از این توابع توسعهیافته برای ساخت برنامههای کاربردی استفاده کنند.
3. نقش مرکزی در استراتژی پشتیبان گیری و بازیابی اطلاعات:
رم Advant Controller 450 توسط یک منبع تغذیه پشتیبان (باتری) در برابر اتلاف برق اصلی محافظت می شود. با این حال، این فقط چند ساعت طول می کشد (استاندارد 4 ساعت است، 2 ساعت با CPU های اضافی). برای برنامههایی که به حفظ اطلاعات طولانیتر یا امنیت بالاتر نیاز دارند، عملکرد پشتیبانگیری برنامه MB510 خط دوم دفاع را تشکیل میدهد.
فرآیند پشتیبان گیری: در طول عملکرد عادی سیستم (معمولاً در حالت عملیات)، تصویر برنامه کامل برنامه از RAM (DUAP) از طریق یک فرمان ایستگاه مهندسی روی یک کارت فلش اختصاصی که در MB510 قرار داده شده است، ریخته می شود.
فرآیند بازیابی: پس از یک شکست فاجعه بار (به عنوان مثال، قطعی برق طولانی مدت که باتری را خالی می کند، یا نیاز به تعویض ماژول پردازنده معیوب)، کنترلر جدید یا راه اندازی مجدد، پس از اتمام بارگذاری اولیه سیستم، به طور خودکار محتویات کارت پشتیبان برنامه را در MB510 شناسایی و بارگذاری می کند. با این کار یک بازیابی خودکار از حالت 'لخت فلز' به حالت 'کاملاً کاربردی آماده برنامه' حاصل می شود. این اصل مشابه بازیابی تصویر سیستم کامپیوتری است، اما برای یک کنترل کننده صنعتی، قابلیت اطمینان و درجه اتوماسیون آن کلیدی است.
4. تعامل با ماژول پردازنده:
MB510 به سیستم ارتباطی گذرگاه موازی Futurebus+ کنترلر از طریق حامل زیر ماژول متصل می شود. پردازنده از طریق I/O دارای نقشه حافظه یا پروتکل های سفت افزار خاص به MB510 دسترسی پیدا می کند. هنگامی که پردازنده نیاز به دسترسی به یک کتابخانه عملکرد توسعه یافته دارد (که کد آن روی کارت در MB510 ذخیره می شود)، بخش های کد مربوطه به صورت پویا یا ایستا در فضای حافظه اجرایی پردازنده بارگذاری می شوند. برای بازیابی نسخه پشتیبان از برنامه، احتمالاً این یک فرآیند بارگیری دسته ای داده است که توسط بوت لودر راه اندازی شده است.
IV. خصوصیات فیزیکی و الکتریکی
مشخصات ماژول: MB510 یک زیر ماژول استاندارد است که یک اسلات زیر ماژول را اشغال می کند. اندازه آن جمع و جور است و وزن آن تقریباً 0.12 کیلوگرم است و برای محیط های نصب متراکم در زیر رک کنترلر مناسب است.
برق مورد نیاز: ولتاژ کاری 5 ولت DC است. جریان عملیاتی معمولی تنها 10 میلی آمپر است، با مصرف برق بسیار کم (تقریباً 0.05 وات). حداکثر جریان ممکن است در هنگام خواندن فعال از کارت برنامه به 170 میلی آمپر برسد. این طراحی کم مصرف به کاهش بار حرارتی کل داخل کابینت کمک می کند.
رابط: جلو دارای یک اسلات PCMCIA نوع II یا III (بسته به مشخصات کارت)، با یک دکمه خروج و یک نشانگر جهت دار جهت اطمینان از قرار دادن صحیح کارت برنامه توسط کاربر است. قسمت عقب از طریق یک رابط لبه به حامل زیرماژول متصل می شود.
تناسب محیطی: به عنوان بخشی از سیستم Advant Controller 450، MB510 برای محیط های صنعتی استاندارد طراحی شده است. قابلیت اطمینان آن به حفاظت محیطی (دما، رطوبت، سازگاری EMC و غیره) که توسط کابینت کلی ارائه می شود بستگی دارد. معیارهای خاص باید به مشخصات کلی محیطی کنترلر اشاره کنند.
V. ارزش کاربردی و خلاصه
در زمینه اتوماسیون صنعتی، قابلیت اطمینان سیستم، در دسترس بودن و قابلیت نگهداری (RAM) معیارهای بسیار مهمی هستند. اگرچه کوچک است، اما ماژول رابط کارت برنامه MB510 نقش مهمی در افزایش این معیارها برای Advant Controller 450 ایفا می کند:
قابلیت اطمینان سیستم پیشرفته: با ارائه رسانه ذخیرهسازی برنامه قابل اعتماد و مستقل و عملکردهای تأیید صحت دادهها، یکپارچگی نرمافزار اصلی و برنامههای کاربردی را تضمین میکند. حتی اگر سایر سخت افزارها از کار بیفتند، دارایی های داده حیاتی (برنامه های کاربردی) به طور ایمن حفظ می شوند.
در دسترس بودن سیستم بهبود یافته: عملکرد خودکار پشتیبانگیری و بازیابی برنامه، زمان بازیابی سیستم را از «ساعتها» (با تکیه بر مداخله دستی) به «دقیقه» کاهش میدهد، و به طور قابلتوجهی زمان خرابی برنامهریزی نشده را کاهش میدهد و الزامات دسترسی دقیق صنایع فرآیند پیوسته را برآورده میکند.
قابلیت نگهداری و انعطاف پذیری بهینه: طراحی ماژولار ارتقاء سریع و آسان نرم افزار، گسترش عملکرد و تعویض ماژول معیوب را امکان پذیر می کند. پرسنل تعمیر و نگهداری نیازی به آوردن تجهیزات برنامه نویسی پیچیده به سایت ندارند. اکثر وظایف نگهداری و ارتقاء را می توان به سادگی با حمل نرم افزار از پیش بارگذاری شده یا کارت های برنامه پشتیبان انجام داد.
پشتیبانی از مدیریت چرخه کامل عمر: از پیکربندی عملکردی در فاز اولیه پروژه، تکرار برنامه در حین اشکال زدایی، تا نگهداری پشتیبان در حین کار، و حتی ارتقاء عملکردی در مراحل بعدی، MB510 و مکانیزم کارت برنامه ای که نشان می دهد یک ابزار فیزیکی و یکپارچه برای مدیریت کامل چرخه حیات کنترلر فراهم می کند.
