ABB PM864AK01 3BSE018161R1 Unità processore

PM864AK01 è un componente fondamentale della piattaforma hardware del controller AC 800M di ABB e rappresenta un'unità processore ad alte prestazioni e altamente affidabile. È costituito dall'unità processore PM864A abbinata alla piastra base TP830, progettata specificatamente per applicazioni di controllo complesse nell'automazione industriale. Come membro della famiglia di controller AC 800M, PM864AK01 integra potenti capacità di elaborazione, espansione flessibile della comunicazione e un design robusto di livello industriale, soddisfacendo diversi requisiti che vanno dal semplice controllo logico ai complessi sistemi di controllo distribuito (DCS) e ai sistemi ad alta integrità.

La piattaforma AC 800M è un sistema hardware modulare in cui gli utenti possono configurare l'unità processore con vari moduli di interfaccia di comunicazione, unità I/O e moduli di alimentazione in base alle esigenze applicative specifiche. All'interno di questo ecosistema, PM864AK01 funge da 'cervello' responsabile dell'esecuzione della logica di controllo, dell'elaborazione dei dati, della gestione delle comunicazioni e del coordinamento del funzionamento dell'intero sistema di controllo. È particolarmente adatto per applicazioni che richiedono elevate prestazioni di elaborazione, disponibilità del sistema e diversità di comunicazione, come industrie di processo, produzione, gestione dell'energia e controllo delle infrastrutture.

Il PM864AK01 non solo supporta il funzionamento come controller autonomo, ma si integra perfettamente anche in reti di controllo comprendenti più controller, stazioni operatore e server, consentendo soluzioni di automazione distribuite su larga scala. Il suo design tiene conto pienamente delle dure esigenze degli ambienti industriali, caratterizzato da un'eccellente compatibilità elettromagnetica (EMC), un ampio intervallo di temperature operative e una struttura meccanica affidabile, garantendo un funzionamento stabile a lungo termine in ambienti industriali critici.

II. Caratteristiche principali e vantaggi

1. Eccezionali prestazioni di elaborazione:

• Processore core: dotato di un microprocessore MPC862 da 96 MHz, che offre una potente potenza di calcolo.

• Configurazione della memoria: dispone di 32 MB di SDRAM, garantendo il funzionamento regolare di programmi applicativi complessi e multitasking.

• Rispetto ai predecessori: le sue prestazioni di picco teoriche sono fino al doppio di quelle del processore PM860. Il miglioramento effettivo delle prestazioni, a seconda dell'applicazione, varia dal 10% al 50%, migliorando significativamente la reattività del sistema e la capacità di gestione dei dati.

2. Funzionalità flessibili di comunicazione ed espansione:

• Ricche porte di comunicazione integrate: fornisce quattro porte di comunicazione standard: due porte Ethernet 10BaseT (CN1, CN2), una porta seriale RS-232C con supporto modem (COM3) e una porta di servizio RS-232C per strumenti (COM4), facilitando le connessioni di rete e periferiche.

• Potente bus di espansione: tramite il CEX-Bus (bus di espansione delle comunicazioni), è possibile collegare numerosi moduli di interfaccia di comunicazione, come Profibus DP, FOUNDATION Fieldbus H1/HSE, Modbus TCP, PROFINET IO, EtherNet/IP, ecc., consentendo una facile interconnessione con vari bus di campo e dispositivi intelligenti.

• Connessione I/O locale: ModuleBus elettrico integrato consente la connessione diretta di un cluster locale contenente fino a 12 moduli I/O S800 per un'elaborazione del segnale locale veloce e affidabile.

3. Supporto ad alta disponibilità e ridondanza:

• Ridondanza del processore: il PM864A supporta l'accoppiamento con un altro PM86x o PM891 per formare una coppia ridondante, consentendo la commutazione primaria/backup senza interruzioni. In caso di guasto del processore primario, il backup può assumere il controllo entro 10 millisecondi, con gli output del processo congelati, massimizzando il tempo di attività del sistema.

• Meccanismo di tolleranza agli errori: utilizza una tecnologia di sincronizzazione avanzata basata su unità di esecuzione e punti di rollback, garantendo che lo stato dell'unità di backup sia costantemente allineato con l'unità primaria.

• Manutenzione in linea: supporta la sostituzione di un'unità processore difettosa mentre il sistema è in funzione (sostituzione in linea), riducendo notevolmente i tempi di inattività non pianificati.

4. Supporto del sistema ad alta integrità:

• Il PM864A può fungere da base per un controller AC 800M High Integrity (HI). In combinazione con l'unità di monitoraggio di sicurezza SM810/SM811 ​​e le unità S800 I/O HI certificate SIL e con la versione ad alta integrità del software del controller, può costruire un sistema di sicurezza certificato IEC 61508 SIL2 da TÜV.

• Il PM865 (una versione migliorata del PM864) offre ulteriori progressi in quest'area, integrando funzionalità come la doppia protezione da sovratensione, la supervisione avanzata dell'oscillatore e gli autotest online.

5. Archiviazione e backup affidabili dei dati:

• Supporti di memorizzazione: dispone di un'interfaccia per scheda Compact Flash per la memorizzazione di programmi applicativi e dati di conservazione a freddo, facilitando il caricamento, il backup e il ripristino dei programmi.

• Backup della batteria: offre soluzioni di backup con batteria interna ed esterna (SB821, SB822) per mantenere la memoria RAM e i dati dell'orologio in tempo reale (RTC) durante l'interruzione dell'alimentazione esterna. Il tempo di backup della batteria interna del PM864A è notevolmente migliorato, con un minimo di 235 ore.

6. Design industriale robusto e certificazioni:

• Montaggio: utilizza il montaggio su guida DIN standard da 35 mm, compatto e facile da installare/mantenere.

• Grado di protezione: IP20, fornisce protezione di base contro la polvere e il contatto con le dita.

• Ampie certificazioni: è conforme alla direttiva UE EMC (2004/108/CE) e alla direttiva sulla bassa tensione (2006/95/CE), soddisfa gli standard internazionali come UL 508, UL 60079-15 (per aree pericolose) e offre la certificazione TÜV opzionale, adatta a vari ambienti industriali.

III. Architettura e composizione del sistema

L'architettura fisica del PM864AK01 riflette chiaramente la sua filosofia di design modulare:

1. Unità processore (PM864A):

• Questo è il modulo funzionale principale, contenente la scheda CPU, la scheda di alimentazione e il pannello frontale.

• Scheda CPU: integra il microprocessore MPC862, SDRAM, controller di comunicazione, orologio in tempo reale, indicatori LED, pulsante INIT e interfaccia scheda CF.

• Scheda di alimentazione: converte la tensione di ingresso da 24 V CC in alimentazioni isolate da +5 V e +3,3 V per la CPU e i moduli I/O. Contiene inoltre driver/ricevitori RS-232C optoisolati per la porta di servizio e il supporto della batteria interna.

• Pannello frontale: fornisce la visualizzazione dello stato e l'interfaccia operativa di base.

2. Piastra base (TP830):

• Questo è il nodo di connessione del sistema, montato permanentemente sulla guida DIN.

• Scheda di terminazione: centralizza la maggior parte dei terminali di connessione esterni, inclusi terminali a vite per l'alimentazione e la supervisione dell'alimentazione ridondante, connettori RJ45 per la rete di controllo e la porta di servizio, la spina elettrica ModuleBus e il connettore CEX-Bus.

• Messa a terra: collegata a terra alla guida DIN tramite componenti dell'alloggiamento in metallo, per migliorare l'immunità al rumore.

• Distribuzione dell'alimentazione: l'alimentazione a 24 V CC collegata al TP830 alimenta tutte le unità sul CEX-Bus e sul ModuleBus elettrico.

Esempio tipico di configurazione del sistema:
un sistema di controller AC 800M incentrato sul PM864AK01 può includere:

• Unità centrale: unità processore PM864AK01.

• Espansione della comunicazione: tramite il CEX-Bus sul lato sinistro, collegare un modulo di interfaccia Profibus DP CI854A per collegare stazioni I/O S800 remote (ad esempio, tramite unità FCI CI801), espandibili fino a 768 moduli I/O. Contemporaneamente, è possibile aggiungere un modulo CI860 per connettersi a una rete FOUNDATION Fieldbus HSE.

• I/O locale: tramite il ModuleBus elettrico sul lato destro, collegare un cluster I/O S800 con un massimo di 12 moduli.

• I/O ottico remoto: tramite la porta ModuleBus ottica integrata, collegare i modem ottici TB820 per espandere fino a 6 cluster aggiuntivi ModuleBus ottici remoti (massimo 12 moduli ciascuno), supportando un totale di un massimo di 84 moduli I/O ottici remoti.

• Sistema di alimentazione: alimentato da moduli di alimentazione della serie SD83x, configurati opzionalmente con unità di votazione SS823/SS832 per la ridondanza dell'alimentazione e collegati a batterie esterne SB821 o SB822 per il backup esteso della memoria.

In una configurazione ridondante, due processori PM864A sono collegati tramite il cavo RCU Link, condividono lo stesso CEX-Bus e si collegano al ModuleBus ottico di ciascun cluster I/O S800 tramite due modem cluster TB840 indipendenti, garantendo la continuità della comunicazione I/O in caso di guasto di una delle CPU.

IV. Campi di applicazione

Grazie alle sue elevate prestazioni, affidabilità ed eccellente scalabilità, PM864AK01 è adatto a numerosi campi esigenti dell'automazione industriale:

1. Industrie di processo: Sistemi di controllo distribuito (DCS) nei settori petrolio e gas, petrolchimico, raffinazione, farmaceutico, trattamento delle acque, ecc., per il controllo continuo del processo, interblocchi di sicurezza ed elaborazione batch.

2. Energia ed energia: sistemi di controllo ausiliari nelle centrali elettriche (termiche, idroelettriche, rinnovabili), monitoraggio della rete, sistemi di gestione dell'energia (EMS) e automazione delle sottostazioni.

3. Produzione: controllo della linea di produzione, controllo delle macchine e interfacce MES nella produzione discreta e in lotti come quella automobilistica, alimentare e delle bevande e di semiconduttori.

4. Infrastrutture: Building automation, segnalamento e controllo metropolitane/ferroviarie, ventilazione/controllo illuminazione gallerie, sistemi logistici portuali.

5. Sistemi di sicurezza ad alta integrità: come parte di sistemi di controllo legati alla sicurezza che richiedono il livello di integrità di sicurezza SIL2, ad esempio sistemi di protezione della caldaia, sistemi di arresto di emergenza (ESD), sistemi di rilevamento di incendi e gas (F&G) (richiede la combinazione con SM810/SM811 ​​e il software HI).