Il PM866 è un'unità processore ad alte prestazioni all'interno della piattaforma hardware del controller AC 800M di ABB, appartenente alla serie PM8xx/TP830. AC 800M è una piattaforma hardware modulare comprendente singole unità hardware che possono essere configurate e programmate per eseguire molteplici funzioni di controllo. Essendo l'unità di elaborazione principale di questa piattaforma, il PM866 è in grado di gestire complesse applicazioni di controllo dell'automazione, che vanno dai piccoli controllori logici programmabili ai sistemi di controllo distribuito avanzati e persino ai sistemi di sicurezza ad alta integrità.
Il PM866 deve essere utilizzato insieme alla piastra base TP830 per formare un modulo processore completo. Questa combinazione fornisce potenti capacità di elaborazione, ricche interfacce di comunicazione e design ad alta affidabilità, rendendolo adatto ad ambienti industriali con elevate esigenze di prestazioni di controllo e disponibilità del sistema.
2. Composizione hardware e struttura fisica
Fisicamente, l'unità processore PM866 è composta da due parti fondamentali:
L'unità processore stessa: contiene la scheda CPU e la scheda alimentatore.
Scheda CPU: integra il microprocessore MPC866 (funzionante a 133 MHz), 64 MB di SDRAM, controller per tutte le interfacce di comunicazione integrate, un orologio in tempo reale, indicatori di stato LED, un pulsante INIT e un'interfaccia per scheda Compact Flash.
Scheda di alimentazione: genera alimentatori isolati, protetti da circuito +5 V e +3,3 V per la scheda principale e le unità I/O. Contiene inoltre driver/ricevitori RS-232C optoisolati per la porta di servizio e un supporto per batteria di riserva per il backup della memoria/orologio in tempo reale.
La piastra base TP830: ospita la scheda di terminazione.
La maggior parte delle connessioni esterne termina su questa scheda. È collegato a terra alla guida DIN tramite i componenti metallici dell'alloggiamento.
La scheda di terminazione è dotata di terminali a vite per l'alimentazione e il monitoraggio dell'alimentazione ridondante, connettori RJ45 per la rete di controllo e le porte seriali, un connettore per la porta di servizio e connettori per ModuleBus elettrico e CEX-Bus.
L'unità processore è montata su guide DIN orizzontali mediante un esclusivo meccanismo di scorrimento e blocco e può essere dotata di un coperchio rimovibile fissato con viti. L'alimentatore a 24 V CC è collegato alla piastra base TP830 e alimenta tutte le unità sul CEX-Bus e sul ModuleBus elettrico.
3. Funzioni e caratteristiche principali
3.1 Prestazioni di elaborazione e archiviazione
Microprocessore: utilizza l'MPC866 a 133 MHz, fornendo una potente capacità di elaborazione delle istruzioni. Le sue prestazioni sono circa 1,4 volte quelle del PM864.
Sistema di memoria:
SDRAM da 64 MB: per eseguire il sistema e i programmi applicativi.
PROM Flash da 4 MB: per l'archiviazione del firmware.
Backup della memoria: supporta il backup del contenuto della memoria tramite una batteria interna o unità batteria esterne (SB821 o SB822), garantendo la conservazione dei dati e del programma durante l'interruzione dell'alimentazione.
Interfaccia Compact Flash: supporta il caricamento di applicazioni e l'archiviazione di dati di conservazione a freddo tramite una scheda CF, facilitando gli aggiornamenti del programma e l'archiviazione dei dati.
3.2 Capacità di comunicazione ed espansione
Il PM866 offre un'architettura di comunicazione flessibile e potente:
Porte di comunicazione integrate (situate sulla piastra base TP830):
CN1 e CN2: due porte Ethernet 10BaseT per la connessione alla rete di controllo.
COM3: una porta seriale RS-232C con supporto modem.
COM4: una porta seriale RS-232C dedicata per la connessione dello strumento di manutenzione.
Bus di espansione della comunicazione: il bus CEX.
Il connettore CEX-Bus sul lato sinistro della piastra base TP830 consente il collegamento di moduli di interfaccia di comunicazione aggiuntivi, espandendo notevolmente il supporto del protocollo del controller.
Esempi di tipi di moduli collegabili: Profibus DP, FOUNDATION Fieldbus H1, High-Speed Ethernet (FF HSE), doppie porte RS-232C, ecc.
Supporta l'utilizzo di interfacce di comunicazione ridondanti, ad es. Profibus DP ridondante.
Nota: la porta COM3 sulla piastra base non può essere utilizzata in una configurazione CPU ridondante.
Connessione al sistema I/O:
ModuleBus elettrico: in una configurazione a CPU singola, un cluster I/O S800 (fino a 12 unità) può essere collegato direttamente al connettore ModuleBus elettrico integrato sul lato destro della piastra base TP830.
ModuleBus ottico: tramite il ModuleBus ottico, è possibile collegare fino a 7 cluster (ciascuno con un massimo di 12 unità), consentendo a un singolo controller AC 800M di collegare fino a 96 unità I/O S800 (utilizzando solo il ModuleBus).
Integrazione bus di campo: tramite i moduli di interfaccia corrispondenti sul bus CEX (ad esempio CI854A per Profibus DP, CI860 per FF HSE), è possibile collegare un gran numero di I/O remoti o dispositivi di campo, espandendo significativamente la capacità dei punti I/O. Ad esempio, un singolo segmento Profibus DP può collegare fino a 32 stazioni, ciascuna con un massimo di 24 moduli, per un totale di 768 moduli.
3.3 Funzionalità di ridondanza
Il PM866 supporta la ridondanza dell'unità processore, appartenente alla serie con funzionalità ridondante insieme a PM861, PM864, PM865 e PM891.
Configurazione ridondante: il sistema contiene due unità processore PM866, una che funge da controller primario e l'altra da controller di backup (hot stand-by).
Commutazione bumpless: se si verifica un guasto nel controller primario, il sistema esegue una commutazione bumpless in meno di 10 millisecondi, con il controller di backup che assume il controllo delle attività di controllo. Durante la commutazione le uscite del processo vengono congelate.
Manutenzione in linea: un'unità processore difettosa (sia primaria che di backup) può essere sostituita mentre il sistema è in funzione. La ridondanza viene ripristinata dopo la sostituzione.
Meccanismo di sincronizzazione:
Le due unità processore sono collegate tramite un cavo di collegamento RCU (max. 1 m).
Sono entrambi collegati allo stesso CEX-Bus e uno dei due può controllare le unità di espansione.
Impiega un principio di tolleranza agli errori basato sui punti di rollback. Il controller primario stabilisce periodicamente punti di rollback contenenti lo stato completo del processore (registri + memoria dati) durante l'esecuzione e registra le modifiche della memoria dati dall'ultimo punto di rollback in un buffer di registro. Al punto di rollback, questi dati di registro vengono trasferiti al controller di backup, sincronizzandone lo stato con quello primario.
Se il primario fallisce, il backup riprende l'esecuzione dall'ultimo punto di rollback. Riutilizzando i risultati delle operazioni periferiche già eseguite, non garantisce alcun impatto sugli I/O del processo (unità di comunicazione sul CEX-Bus).
Protezione della memoria: la RAM dell'unità processore è dotata di una funzione di memoria automatica a doppia inversione per rilevare errori di bit arbitrari nella memoria. Tutti gli aggiornamenti della memoria vengono scritti sia nella memoria primaria che in quella invertita in parallelo e confrontati ad ogni ciclo di lettura. Una mancata corrispondenza impone uno switchover.
Gestione degli indirizzi di rete: in una configurazione ridondante, per garantire una commutazione senza interruzioni per la rete di controllo, gli indirizzi MAC e IP vengono scambiati tra la CPU primaria iniziale e quella di backup. Indipendentemente da quale modulo CPU funge da primario, il controller ridondante è sempre identificato dallo stesso insieme di indirizzi, rendendo la commutazione trasparente agli altri dispositivi sulla rete.
3.4 Connessione I/O ed espansione del sistema
Come mostrato nel suo schema a blocchi funzionale, il PM866 gestisce il ModuleBus ottico ed elettrico tramite il suo controller ModuleBus interno e la comunicazione di espansione tramite il controller CEX-Bus. Questa architettura consente una configurazione flessibile del sistema I/O in base alle esigenze dell'applicazione:
I/O locale diretto: collegare gli I/O dell'S800 tramite ModuleBus elettrico/ottico.
I/O remoti/distribuiti: collegamento tramite bus di campo come Profibus DP, FF HSE, ecc.
Sistemi ibridi: è possibile utilizzare più metodi di connessione I/O contemporaneamente.
Connessione I/O ridondante: nei sistemi ridondanti, le unità I/O S800 sono collegate a entrambe le CPU tramite il ModuleBus ottico e due modem cluster TB840 su ciascun cluster I/O. Il ModuleBus elettrico integrato sulla piastra base TP830 non può essere utilizzato in sistemi ridondanti.
3.5 Alimentazione e diagnostica
Ingresso alimentazione: 24 V CC nominali (intervallo 19,2 - 30 V CC), collegato tramite terminale a vite a quattro pin.
Monitoraggio dell'alimentatore ridondante: fornisce ingressi di stato SA e SB per il monitoraggio dello stato dell'alimentatore ridondante.
Serbatoio di alimentazione interno: dispone di un serbatoio di alimentazione interno da 5 ms, sufficiente per consentire alla CPU di eseguire uno spegnimento controllato.
Indicatori di stato LED: il pannello frontale fornisce più set di indicatori LED per una rapida diagnosi dello stato dell'unità e del canale, semplificando la risoluzione dei problemi.
Grado di protezione: IP20, adatto per installazione all'interno di contenitori.
4. Scenari applicativi
Grazie alle sue elevate prestazioni, all'elevata affidabilità e alle potenti capacità di espansione, l'unità processore PM866 è adatta per un'ampia gamma di campi di controllo dell'automazione industriale:
Sistemi di controllo distribuito (DCS): agisce come una stazione di controllo locale in un DCS, gestendo complessi circuiti di controllo analogici e digitali.
Applicazioni ad alta disponibilità: in settori critici come petrolio e gas, prodotti chimici ed energia, la sua funzionalità di ridondanza viene utilizzata per creare sistemi di controllo ininterrotti.
Controllo batch e processo: adatto per processi continui e batch che richiedono una risposta rapida e un'elaborazione logica complessa.
Controllo di macchinari di grandi dimensioni: può fungere da controller principale per linee di produzione di grandi dimensioni o macchinari pesanti.
Integrazione di più bus: funge da gateway principale e controller in sistemi ibridi che richiedono l'integrazione di vari bus di campo e protocolli Ethernet industriali come Profibus DP, FOUNDATION Fieldbus, Modbus TCP ed EtherNet/IP.
