PM511V16 نسخه با مشخصات بالا از واحد پردازش مرکزی (CPU) برای سیستم Advant Controller 450 است. بهعنوان «مغز» کل کنترلکننده، مسئول اجرای نرمافزار سیستم، پیکربندی کنترلکننده، و برنامههای کاربردی است و بهعنوان پلتفرم برای تمام کارهای کنترل و محاسبات بلادرنگ عمل میکند. '16' در نام مدل خود نشان می دهد که به 16 مگابایت حافظه با دسترسی تصادفی پویا (RAM) مجهز شده است. در مقایسه با نسخه استاندارد (PM511V08، 8 مگابایت)، ظرفیت حافظه بیشتری را ارائه میکند و از برنامههای کنترلی پیچیدهتر و در مقیاس بزرگتر و وظایف پردازش داده پشتیبانی میکند.
ABB Advant OCS (سیستم کنترل باز) یک سیستم جامع برای اتوماسیون صنعتی است که از خانواده ای از واحدهای مبتنی بر کامپیوتر و یک شبکه محلی برای ارتباطات تشکیل شده است. در این معماری، Controller هسته اصلی کامپیوتر است که در آن برنامه های کنترلی اجرا می شوند.
Advant Controller 450 یک کنترلر در مقیاس بزرگ در سری Advant OCS است که برای کنترل مختلط باینری، نظارتی و نظارتی طراحی شده است. این می تواند به عنوان یک سیستم مستقل عمل کند یا به عنوان یک کنترل کننده در یک سیستم کنترل توزیع شده ادغام شود و با سایر تجهیزات OCS Advant (مانند سایر کنترلرها، ایستگاه های اپراتور و ایستگاه های مهندسی) ارتباط برقرار کند تا یک شبکه اتوماسیون پیشرفته را تشکیل دهد. این سیستم میتواند هزاران سیگنال ورودی/خروجی را که مستقیماً یا از راه دور متصل میشوند مدیریت کند و میتواند با واحدهای I/O توزیعشده، کنترلکنندههای نوع PLC و درایوهای موتور DC از طریق فیلدباس ارتباط برقرار کند.
2. مشخصات سخت افزاری دقیق PM511V16
2.1 پردازنده اصلی و عملکرد
ماژول PM511V16 حول یک ریزپردازنده موتورولا 68040 ساخته شده است. این یک ریزپردازنده حافظه مجازی 32 بیتی با فرکانس کاری هسته 25 مگاهرتز است. ویژگی های کلیدی آن عبارتند از:
واحد یکپارچه نقطه شناور (FPU): قادر به مدیریت کارآمد عملیات پیچیده ریاضی و الگوریتمهای کنترل نظارتی بدون نیاز به پردازنده اضافی است.
واحدهای مدیریت حافظه مستقل (MMU): شامل دستورالعملهای مستقل دوگانه و واحدهای مدیریت حافظه مبتنی بر تقاضای داده است که از مدیریت حافظه مجازی پشتیبانی میکند که کارایی چندوظیفهای و حفاظت از حافظه را افزایش میدهد.
حافظه پنهان دو کاناله: دارای دستورالعمل های مجزای 4 کیلوبایتی و کش های داده 4 کیلوبایتی است که به طور موثر تاخیر دسترسی به حافظه را برای پردازنده کاهش می دهد و سرعت اجرای دستورالعمل ها را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.
2.2 سیستم حافظه
یکی از مزایای اصلی PM511V16 در پیکربندی حافظه با ظرفیت بالا و بسیار قابل اعتماد آن نهفته است:
ظرفیت: 16 مگابایت رم پویا برای ذخیره برنامه سیستم زمان اجرا، پیکربندی سیستم کنترل کننده و برنامه های کاربردی کاربر فراهم می کند.
سازماندهی و بررسی: حافظه در یک ساختار 64 بیتی سازماندهی شده است و مجهز به قابلیت بررسی افزونگی چرخه ای 8 بیتی (CRC) و کد تصحیح خطا (ECC) است. ECC می تواند خطاهای تک بیتی را شناسایی و تصحیح کند و خطاهای دو بیتی را تشخیص دهد. این برای اطمینان از یکپارچگی داده ها و پایداری طولانی مدت سیستم در محیط های کنترل صنعتی، جلوگیری از ناهنجاری های کنترل یا خرابی ناشی از خطاهای نرم افزاری حافظه بسیار مهم است.
هدف: این RAM به عنوان فضای کاری فعال برای همه نرم افزارها در زمان اجرای کنترلر، از سیستم عامل گرفته تا منطق کنترل نوشته شده توسط کاربر، عمل می کند.
2.3 اتوبوس و رابط
رابط Futurebus+: این ماژول از یک رابط پیشرفته در سطح برد Futurebus+ استفاده می کند که از خطوط آدرس/داده 32 بیتی پشتیبانی می کند و از حالت انتقال اجباری استفاده می کند. از یک مکانیسم داوری توزیع شده استفاده می کند که از پیام های داوری پشتیبانی می کند و از تبادل داده با سرعت بالا و قابل اعتماد با سایر ماژول ها (به عنوان مثال، زیر ماژول های ارتباطی) در صفحه پشتی کنترلر اطمینان حاصل می کند.
رابط ورودی/خروجی S100: یک رابط اختصاصی برای گذرگاه ورودی/خروجی S100 فراهم میکند. از طریق این رابط، PM511V16 میتواند به بردهای داخلی اتوبوس (مانند DSBC 174 یا DSBC 176) واقع در رکهای ورودی/خروجی S100 متصل شود، در نتیجه تعداد زیادی از بردهای ورودی/خروجی سری S100 را که به طور بالقوه در چندین کابینت توزیع شدهاند، مدیریت و کنترل میکند.
اسلات PCMCIA: پنل جلویی ماژول دارای یک اسلات PCMCIA است که به طور خاص برای قرار دادن کارت حافظه فلش طراحی شده است. این کارت برای پشتیبان گیری از نرم افزار سیستم (ماژول برنامه اصلی سیستم و کتابخانه های تابع اختیاری) استفاده می شود. در طول راه اندازی سیستم، نرم افزار به طور خودکار از کارت فلش به حافظه RAM بارگذاری می شود و پایه و اساس بازیابی سیستم را تشکیل می دهد.
رابط ابزار سرویس: پانل جلویی همچنین شامل یک رابط برای ابزارهای خدماتی است که کارکنان تعمیر و نگهداری را در اتصال ایستگاه های مهندسی (به عنوان مثال، ایستگاه های مهندسی سری 100 Advant Station) برای پیکربندی، تشخیص، آپلود/دانلود برنامه و سایر عملیات ها تسهیل می کند.
2.4 پشتیبانی پردازش اضافی
PM511V16 با در نظر گرفتن الزامات دسترسی بالا طراحی شده است و دارای پشتیبانی سخت افزاری داخلی برای پیکربندی افزونگی پردازنده است:
مکانیسم آماده به کار داغ: هنگامی که در یک سیستم اضافی با دو پردازنده (یکی اصلی، یک نسخه پشتیبان) پیکربندی می شود، مدار منطقی در PM511V16 کپی بلادرنگ تمام عملیات 'نوشتن' از پردازنده اصلی به پردازنده پشتیبان را امکان پذیر می کند.
Switchover بدون درز: این تضمین می کند که حافظه پردازنده پشتیبان همیشه یک تصویر آینه ای کامل و به روز از داده های پردازنده اصلی را حفظ کند. به محض تشخیص نقص در پردازنده اولیه، پردازنده پشتیبان می تواند بلافاصله کنترل را به دست گرفته و از نقطه وقفه مجدداً کار کند و به جابجایی بدون ضربه در سطح میلی ثانیه دست یابد. این امر به طور قابل توجهی در دسترس بودن سیستم کنترل کلی و تحمل خطا را افزایش می دهد و نیازهای عملیات مداوم در برنامه های کاربردی کنترل فرآیند بحرانی را برآورده می کند.
2.5 نشانگرهای وضعیت و رابط اپراتور
پانل جلویی ماژول عناصر رابط انسان و ماشین غنی را برای نظارت و نگهداری آسان در محل فراهم می کند:
نشانگرهای LED:
F (قرمز): نشانگر خطای ماژول.
RUN (سبز): نشانگر عملکرد معمولی ماژول.
HLT (قرمز): نشانگر توقف CPU.
TO (زرد): نشانگر گذر زمان اتوبوس.
BC (سبز): ولتاژ پشتیبان برای نشانگر متصل به RAM.
DUAL (سبز): نشانگر آماده بودن پردازنده اضافی (در پیکربندی های اضافی).
کلید انتخاب حالت شروع: یک سوئیچ چرخشی چهار حالته برای انتخاب حالت شروع و عملکرد کنترلر (مانند CLEAR، STOP، AUTO، OFF LINE). این یک نقطه تنظیم کلیدی برای کنترل رفتار راه اندازی سیستم است.
دکمه فشاری ENTER: برای مقداردهی اولیه کنترل کننده به صورت دستی استفاده می شود.
2.6 ویژگی های الکتریکی و مکانیکی
برق مورد نیاز:
5 ولت DC: معمولی 4900 میلی آمپر، حداکثر 6000 میلی آمپر.
24 ولت DC: معمولی 200 میلی آمپر، حداکثر 280 میلی آمپر.
اتلاف نیرو (گرما): 25 وات معمولی.
داده های مکانیکی:
3. نقش PM511V16 در سیستم Advant Controller 450
3.1 بستر نرم افزار سیستم و برنامه های کاربردی
رم 16 مگابایتی PM511V16 میزبان همه نرم افزارهای در حال اجرا Advant Controller 450 است:
برنامه سیستم: شامل سیستم عامل بلادرنگ، پشتههای پروتکل ارتباطی، برنامههای تشخیصی، مفسر عناصر PC و غیره است که معمولاً در کارخانه روی فلش کارت PCMCIA نصب شده و در هنگام راهاندازی بارگذاری میشوند.
پیکربندی سیستم کنترل کننده: ساختار سخت افزاری سیستم (به عنوان مثال، شماره، نوع، آدرس بردهای ورودی/خروجی، لینک های ارتباطی و غیره) را که از طریق پیکربندی در یک ایستگاه مهندسی تولید می شود، تعریف می کند.
برنامه کاربردی (برنامه رایانه شخصی): کنترل منطقی که توسط کاربر با استفاده از AMPL (زبان برنامه نویسی Master ABB) نوشته شده است. AMPL یک زبان بلوک تابع گرافیکی است که در آن کاربران با ترکیب عناصر استاندارد PC مانند AND، PID، تایمرها، شمارندهها و غیره، استراتژیهای کنترل پیچیدهای را ایجاد میکنند. PM511V16 وظیفه تفسیر و اجرای این برنامهها را بر عهده دارد.
3.2 موتور اجرایی برای حلقه های کنترل
Advant Controller 450 از اجرای چرخه ای چند وظیفه ای پشتیبانی می کند. کاربران میتوانند زمانهای چرخه متفاوتی را از 5 میلیثانیه تا 32 ثانیه به بلوکهای عملکرد کنترلی مختلف (واحدهای اجرایی) اختصاص دهند. CPU قدرتمند 68040 و حافظه بزرگ PM511V16 تضمین میکند که حتی با تعداد نقاط ورودی/خروجی بالا و الگوریتمهای کنترلی پیچیده، میتوان الزامات دقیق زمان واقعی را برآورده کرد و کل فرآیند نمونهبرداری سیگنال ورودی، محاسبات کنترل و تازهسازی سیگنال خروجی را در هر چرخه با دقت کامل کرد.
3.3 هاب برای ارتباطات و ادغام
به عنوان هسته کنترل، PM511V16 تمام ارتباطات داخلی و خارجی Advant Controller 450 را از طریق زیر ماژول های ارتباطی مختلف در زیربرگ کنترلر خود مدیریت می کند:
اتصال رو به بالا: تبادل داده ها با ایستگاه های اپراتور سری Advant Station 500 و سیستم های مدیریت اطلاعات (IMS) از طریق شبکه های کنترلی مانند MasterBus 300/300E، دریافت دستورات اپراتور و آپلود داده های فرآیند و آلارم ها.
اتصال رو به پایین: با طیف گسترده ای از دستگاه های میدانی (حسگرها، محرک ها، I/O توزیع شده، ابزار هوشمند، درایوها) از طریق فیلدباس هایی مانند Advant Fieldbus 100، PROFIBUS-DP، LONWORKS و از طریق پسوند گذرگاه ورودی/خروجی S100 ارتباط برقرار می کند.
اتصال جانبی: ارتباط همتا به همتا را با سایر Advant Controllerها برای پیاده سازی استراتژی های کنترل توزیع شده پیچیده انجام می دهد.
رابط های خارجی: از EXCOM (ارتباط با رایانه های خارجی)، رابط های چند فروشنده (MVI، به عنوان مثال، Modbus، زیمنس 3964(R)) و غیره پشتیبانی می کند و یکپارچگی با سیستم های شخص ثالث را تسهیل می کند.
4. مزایای فنی و ارزش کاربردی
4.1 قابلیت اطمینان و در دسترس بودن بالا
حافظه ECC: به طور موثر در برابر خطاهای تصادفی حافظه محافظت می کند و قابلیت اطمینان داده ها را افزایش می دهد.
پشتیبانی از افزونگی سختافزار: پایهای محکم برای ساختن سیستمهای CPU اضافی بدون نقطهای از خرابی، به ویژه برای صنایعی مانند مواد شیمیایی، نفت و گاز، و تولید برق با الزامات تداوم بسیار بالا، فراهم میکند.
تشخیص جامع: LED های پنل جلویی و اطلاعات دقیق وضعیت سیستم قابل دسترسی از طریق ایستگاه های مهندسی، مکان یابی سریع خطا را تسهیل می کند.
4.2 قابلیت پردازش و مقیاس پذیری قدرتمند
CPU 25 مگاهرتز 68040 + رم 16 مگابایت: یک پیکربندی پیشرفته را برای کنترلکنندههای صنعتی عصر خود نشان میدهد که میتواند به راحتی وظایف کنترل مختلط در مقیاس بزرگ و بسیار پویا، از جمله عملیات منطقی گسترده، تنظیم آنالوگ و الگوریتمهای کنترل فرآیند پیشرفته (APC) را انجام دهد.
طراحی ماژولار: به عنوان یک ماژول قابل اتصال در Advant Controller 450، ارتقاء و نگهداری را تسهیل می کند. حافظه بزرگ آن همچنین فضا را برای توسعه های کاربردی آینده و برنامه های پیچیده تر ذخیره می کند.
4.3 قابلیت کاربردی انعطاف پذیر
PM511V16، به عنوان 'مغز' Advant Controller 450، این کنترلر را قادر می سازد تا به طور گسترده در موارد زیر استفاده شود:
صنایع فرآیندی: کنترل فرآیند پیوسته و دسته ای در صنایعی مانند پتروشیمی، مواد شیمیایی، داروسازی و مواد غذایی و آشامیدنی.
ساخت: خط تولید پیچیده و کنترل ماشین آلات در صنایعی مانند خودروسازی، فولاد و خمیر و کاغذ.
انرژی و تاسیسات: کنترل نیروگاه (شامل جابجایی زغال سنگ، تصفیه آب، سیستم های کمکی)، تصفیه آب/فاضلاب، سیستم های گرمایش منطقه ای و غیره.
زیرساخت: اتوماسیون ساختمان، نظارت بر ترافیک و غیره.
4.4 اکوسیستم باز
با استفاده از پلتفرم ABB Advant OCS، کنترلری که PM511V16 را در خود جای داده است، می تواند به طور یکپارچه در اکوسیستم وسیع Advant ادغام شود. میتواند از کتابخانههای عملکرد نرمافزاری موجود (به عنوان مثال، PIDCON، تنظیمکننده خود تنظیم PIDCONA، واحدهای عملکردی)، ابزارهای مهندسی و راهحلهای رابط اپراتور استفاده کند و پیچیدگی و هزینه اجرای مهندسی و نگهداری بعدی را کاهش دهد.
