Sistem kawalan Mark VIe muncul sebagai penyelesaian canggih yang direka bentuk untuk memenuhi permintaan ketat automasi moden merentas pelbagai spektrum aplikasi, daripada penjanaan kuasa kepada proses pembuatan yang kompleks. Platform bersepadu ini membezakan dirinya melalui seni bina canggihnya, yang menggabungkan rangkaian deterministik berkelajuan tinggi dengan lancar dengan pilihan redundansi yang komprehensif dan persekitaran perisian bersatu.
Di tengah-tengah sistem Mark VIe terletak pengawal papan tunggal yang berkuasa. Unit ini menyepadukan unit pemprosesan utama dengan pemacu Ethernet berlebihan yang direka khusus untuk menguruskan komunikasi input/output (I/O) rangkaian. Antara muka Ethernet khusus tambahan digabungkan untuk mengendalikan trafik rangkaian kawalan, memastikan aliran data yang diasingkan dan diutamakan. Pengawal beroperasi pada sistem pengendalian masa nyata, berbilang tugas, menjamin prestasi deterministik untuk gelung kawalan sensitif masa. Logik aplikasi dilaksanakan menggunakan bahasa pengaturcaraan berasaskan blok boleh dikonfigurasikan, disimpan dalam memori tidak meruap untuk mengelakkan kehilangan semasa kitaran kuasa. Bahasa ini, serupa dengan format titik terapung IEEE 854 32-bit, menyediakan jurutera persekitaran yang kuat dan biasa untuk membangunkan strategi kawalan yang kompleks. Tambahan pula, Carta Fungsi Berjujukan (SFC) tersedia untuk mengatur urutan operasi yang rumit, meningkatkan keupayaan sistem untuk mengurus proses berbilang peringkat yang canggih.
Elemen penting seni bina ialah Rangkaian I/O, atau IONet. Ini ialah protokol khusus, dupleks penuh, titik ke titik yang mewujudkan infrastruktur komunikasi 100 MB berkelajuan tinggi yang pasti. IONet direka bentuk untuk menyokong kedua-dua peranti I/O setempat dan teragih, berfungsi sebagai lebuh raya data kritikal antara pengawal utama dan pelbagai modul I/O rangkaian. Sifat deterministiknya memastikan bahawa paket data dihantar dalam jangka masa yang dijamin, yang penting untuk aplikasi kawalan yang tepat. Rangkaian ini menyokong konfigurasi berlebihan tunggal, dwi dan tiga kali ganda, dan menawarkan kedua-dua antara muka tembaga dan gentian optik untuk memenuhi keperluan pemasangan yang berbeza, seperti imuniti kepada gangguan elektromagnet dalam persekitaran tumbuhan yang keras.
Subsistem I/O fizikal distrukturkan di sekeliling pek I/O modular. Setiap modul terdiri daripada tiga elemen utama: papan terminal, blok terminal dan pek I/O itu sendiri. Penghalang atau blok terminal jenis kotak dipasang pada papan terminal, yang kemudiannya diikat pada rel DIN atau plat tapak dalam kabinet kawalan. Pek I/O ialah komponen pintar, menempatkan dua port Ethernet untuk sambungan ke IONet, bekalan kuasa, pemproses khusus tempatan dan papan pemerolehan data yang disesuaikan khusus untuk fungsi I/Onya. Reka bentuk modular ini membolehkan pengembangan sistem berskala; Kapasiti I/O ditingkatkan hanya dengan menambahkan lebih banyak pek pada rangkaian. Fleksibiliti ini membolehkan penggunaan dalam konfigurasi simplex, dwi atau triple modular redundant (TMR). Untuk aplikasi yang menuntut kelajuan yang luar biasa, seperti kawalan servo, pemproses tempatan dalam setiap pek boleh melaksanakan algoritma khusus pada kadar yang jauh lebih tinggi daripada gelung kawalan utama, memunggah beban pemprosesan daripada pengawal pusat dan meningkatkan prestasi sistem keseluruhan.
Platform Mark VIe terkenal dengan keupayaan redundansi yang luas dan boleh dikonfigurasikan, yang disesuaikan dengan tahap kritikal proses yang dikawal. Falsafah redundansi boleh digunakan pada penderia, rangkaian, pengawal dan modul output, menyediakan pendekatan pertahanan mendalam untuk memaksimumkan ketersediaan dan mengurangkan titik kegagalan tunggal.
Sistem dua lewah ialah konfigurasi biasa untuk aplikasi ketersediaan tinggi. Dalam persediaan ini, isyarat input daripada penderia dibaca oleh pek input (yang boleh menjadi tunggal atau berlebihan) dan dihantar melalui dwi, IONets bebas kepada sepasang pengawal Mark VIe. Pengawal ini menjalankan perisian aplikasi yang sama dalam lockstep. Output daripada pengawal kemudiannya dihantar ke pek output. Untuk elemen kawalan akhir yang paling kritikal, skema keluaran tiga kali ganda boleh dilaksanakan, di mana tiga pek I/O keluaran berasingan menerima isyarat arahan. Pengundi berasaskan perkakasan atau perisian memilih output yang betul berdasarkan undian majoriti (2-daripada-3), memastikan kegagalan dalam satu saluran output tidak menyebabkan tindakan palsu dalam peranti medan. Seni bina ini boleh menampung input sensor berlebihan tunggal, dwi atau tiga kali ganda.
Untuk tahap kritikal yang tertinggi, sistem triple modular redundant (TMR) digunakan. Konfigurasi ini direka bentuk untuk bertolak ansur dengan kegagalan dalam mana-mana komponen tunggal tanpa mengganggu proses. Tiga pengawal bebas berjalan selari, menerima data input daripada sensor triple-redundant melalui tiga IONets berasingan. Sistem terus melakukan undian (sama ada pemilihan 2 daripada 3 atau pemilihan nilai median) pada semua isyarat input kritikal. Setiap pengawal melaksanakan logiknya berdasarkan nilai undian, atau 'betul,' ini. Diagnostik canggih sentiasa memantau ketiga-tiga saluran, dengan cepat mengenal pasti dan membimbangkan apabila peranti gagal. Keupayaan ini secara mendadak mengurangkan Mean Time To Repair (MTTR) dengan segera menentukan komponen yang rosak. Tambahan pula, ciri pembaikan dalam talian sistem membolehkan juruteknik menggantikan modul yang gagal tanpa mengambil keseluruhan proses di luar talian, dengan itu meningkatkan dengan ketara Masa Min Antara Gangguan Paksa (MTBFO). Penderia medan untuk sistem ini boleh dikonfigurasikan sebagai tunggal, dwi atau tiga kali ganda, bergantung pada tahap integriti yang diperlukan.
Pek I/O dalam sistem Mark VIe jauh lebih daripada penukar isyarat mudah; ia adalah peranti pintar yang menyumbang dengan ketara kepada keupayaan keseluruhan sistem. Setiap pek mempunyai papan pemproses tempatan yang menjalankan sistem pengendalian masa nyata dan papan pemerolehan data khusus. Reka bentuk ini membolehkan pemprosesan teragih, membolehkan fungsi seperti gelung PID pantas atau pengawalan injap servo dilaksanakan secara tempatan dalam modul pada kelajuan yang sangat tinggi, bebas daripada masa imbasan pengawal utama.
Ciri utama modul ini ialah penderia suhu bersepadu dengan ketepatan ±2°C. Sensor ini sentiasa memantau suhu operasi pek I/O. Jika suhu yang berlebihan dikesan, ia menghasilkan penggera diagnostik. Nilai suhu dan status penggera disediakan dalam pangkalan data sistem kawalan (ruang isyarat), membenarkan logik kawalan mengambil tindakan awal, seperti memulakan penutupan terkawal atau memberi amaran kepada pengendali dengan mesej penggera tersuai, sekali gus menghalang kerosakan perkakasan.
Ciri standard merentas modul I/O termasuk port Ethernet dupleks penuh 100 MB untuk sambungan rangkaian yang mantap, sokongan komprehensif untuk pembaikan dan penggantian dalam talian, dan konfigurasi semula automatik selepas penggantian modul. Spesifikasi ketepatan dijamin sepanjang julat suhu operasi keseluruhan. Status ditunjukkan melalui LED untuk kuasa, aktiviti rangkaian dan keadaan khusus aplikasi. Modul dikuasakan oleh bekalan dc 28 V, yang menampilkan perlindungan litar keadaan pepejal dalaman dengan titik trip 2 A nominal dan litar mula lembut untuk mengelakkan isu arus masuk. Bekalan DC negatif dibumikan melalui kepungan logam, meningkatkan imuniti dan keselamatan bunyi.
Sistem Mark VIe menawarkan dua jenis utama modul terminal (Modul Jenis-T dan Jenis-S) untuk menampung keperluan pendawaian dan redundansi yang berbeza.
Modul T-Type direka untuk aplikasi yang memerlukan tahap redundansi dan pengasingan isyarat yang tinggi. Mereka biasanya mengedarkan isyarat input medan tunggal kepada tiga pek I/O berasingan untuk sistem TMR. Modul ini mengandungi dua blok terminal jenis penghalang 24 mata boleh tanggal. Setiap titik boleh menerima dua wayar sehingga 3.0 mm² (#12 AWG) dengan penarafan penebat 300 V, dan menyokong lug jenis spade atau cincin, serta pengapit tawanan untuk wayar kosong. Jarak skru adalah minimum 9.53 mm dari pusat ke tengah. Ia biasanya dipasang di permukaan dan termasuk jalur perisai bersepadu yang disambungkan ke tapak pelekap untuk keserasian elektromagnet (EMC) yang lebih baik.
Modul S-Type menyediakan penyelesaian yang lebih padat dan kos efektif untuk aplikasi TMR simplex, dwi atau khusus di mana isyarat tidak dikipas. Ia adalah separuh saiz modul jenis T dan boleh dipasang DIN-rel atau permukaan. Mereka menawarkan satu titik penamatan bagi setiap isyarat I/O. Terminal jenis kotak tetap menerima satu wayar 3.0 mm² atau dua wayar 2.0 mm² (#14 AWG). Versi dengan terminal boleh tanggal juga tersedia, membenarkan penggantian medan dengan teknologi sambungan alternatif seperti jenis pengapit spring atau anjakan penebat. Setiap blok termasuk jalur perisai yang diikat pada tanah berfungsi.
Komponen Mark VIe direka untuk penggunaan global dalam pelbagai keadaan persekitaran. Elektronik teras, termasuk pengawal, modul I/O dan bekalan kuasa, dinilai untuk operasi dari -30°C hingga 65°C. Untuk memastikan kebolehpercayaan, disyorkan supaya modul dengan penarafan suhu yang lebih ketat, seperti get laluan bas medan tertentu (cth, PROFIBUS Master: -20 hingga 55°C, FOUNDATION Fieldbus: 0 hingga 55°C), dipasang lebih rendah dalam kabinet kawalan yang suhunya lebih sejuk. Peralatan bilik kawalan, seperti stesen kerja operator, mempunyai julat operasi yang lebih sempit iaitu 20 hingga 30°C. Semua peralatan direka bentuk untuk menahan julat suhu yang lebih luas (-40 hingga 85°C untuk pengawal, 0 hingga 30°C untuk stesen kerja) semasa penghantaran dan penyimpanan.
Keupayaan perkakasan Mark VIe dibuka sepenuhnya oleh suite perisian ControlST. Set alat bersepadu ini menyediakan persekitaran yang bersatu untuk setiap aspek kitaran hayat sistem kawalan. Pada terasnya ialah aplikasi ToolboxST, yang digunakan untuk pengaturcaraan, konfigurasi, aliran masa nyata dan analisis diagnostik yang mendalam merentas semua sistem Mark VIe dan Mark VIeS. Ia memastikan data berkualiti tinggi, koheren masa tersedia dalam kedua-dua pengawal dan di peringkat loji, membentuk asas yang kukuh untuk pengurusan aset yang berkesan dan membuat keputusan operasi.
Untuk aplikasi kritikal keselamatan yang memerlukan pensijilan di bawah piawaian seperti IEC 61508, sistem Keselamatan Mark VIeS digunakan. Sistem ini menggunakan suite perisian ControlST yang sama dan set alat ToolboxST untuk penyelenggaraan dan konfigurasi, dengan sangat mengurangkan keperluan latihan pengendali. Walau bagaimanapun, ia mengekalkan set blok fungsi perkakasan dan perisian yang diperakui secara fizikal dan logik. ToolboxST menyediakan ciri keselamatan untuk mengunci atau membuka kunci sistem keselamatan untuk konfigurasi dan pengaturcaraan Safety Instrumented Function (SIF), memastikan integriti logik keselamatan tidak pernah terjejas.
Portfolio I/O sistem adalah luas, merangkumi kedua-dua modul generik seperti input diskret (berbeza mengikut penarafan voltan dan pengasingan) dan modul khusus aplikasi yang sangat khusus. Sebagai contoh, modul servo khusus menyediakan pemprosesan ultra-pantas yang diperlukan untuk kawalan gelung tertutup yang tepat bagi penggerak turbin. Begitu juga, modul pemantauan getaran khusus tersedia untuk mengukur dengan tepat anjakan aci jejarian dan paksi dalam jentera berputar, menyepadukan perlindungan terus ke dalam sistem kawalan. Kriteria pemilihan modul termasuk bukan sahaja jenis isyarat, tetapi juga redundansi yang diperlukan, tahap pengasingan, gaya blok terminal, pensijilan keselamatan (SIL) dan kelulusan untuk digunakan di lokasi berbahaya.
Rujukan： https://www.gevernova.com/content/dam/gepower-new/global/en_US/downloads/gas-new-site/resources/reference/GEA35311-Mark-VIe-Control-Product-Description-Brochure-DRAFT.pdf
