PM866 to wysokowydajna jednostka procesorowa wchodząca w skład platformy sprzętowej sterownika AC 800M firmy ABB, należąca do serii PM8xx/TP830. AC 800M to modułowa platforma sprzętowa składająca się z indywidualnych jednostek sprzętowych, które można konfigurować i programować do wykonywania wielu funkcji sterujących. Jako jednostka podstawowa tej platformy, PM866 jest w stanie obsługiwać złożone aplikacje sterujące automatyką, począwszy od małych programowalnych sterowników logicznych po zaawansowane rozproszone systemy sterowania, a nawet systemy bezpieczeństwa o wysokiej integralności.
PM866 musi być używany w połączeniu z płytą bazową TP830, aby utworzyć kompletny moduł procesora. Ta kombinacja zapewnia potężne możliwości przetwarzania, bogate interfejsy komunikacyjne i konstrukcję o wysokiej niezawodności, dzięki czemu nadaje się do środowisk przemysłowych o wysokich wymaganiach w zakresie wydajności sterowania i dostępności systemu.
2. Skład sprzętu i struktura fizyczna
Fizycznie jednostka procesorowa PM866 składa się z dwóch podstawowych części:
Sam moduł procesora: Zawiera płytę procesora i płytę zasilacza.
Płyta CPU: Integruje mikroprocesor MPC866 (pracujący z częstotliwością 133 MHz), 64 MB pamięci SDRAM, kontrolery dla wszystkich wbudowanych interfejsów komunikacyjnych, zegar czasu rzeczywistego, wskaźniki stanu LED, przycisk INIT i interfejs karty Compact Flash.
Płyta zasilacza: Generuje izolowane, zabezpieczone przed obwodami zasilanie +5 V i +3,3 V dla płyty głównej i jednostek we/wy. Zawiera także optoizolowane sterowniki/odbiorniki RS-232C dla portu serwisowego oraz zapasowy uchwyt baterii do podtrzymania pamięci/zegara czasu rzeczywistego.
Płyta bazowa TP830: Mieści tablicę zakończeniową.
Większość połączeń zewnętrznych kończy się na tej płycie. Jest uziemiony do szyny DIN poprzez metalowe elementy obudowy.
Płytka przyłączeniowa wyposażona jest w zaciski śrubowe do monitorowania zasilania i zasilania redundantnego, złącza RJ45 do sieci sterującej i portów szeregowych, złącze portu serwisowego oraz złącza do magistrali Electrical ModuleBus i CEX-Bus.
Jednostka procesorowa jest montowana na poziomych szynach DIN za pomocą unikalnego mechanizmu przesuwania i blokowania i może być wyposażona w zdejmowaną pokrywę mocowaną za pomocą śrub. Zasilanie 24 V DC jest podłączone do kasety bazowej TP830 i zasila wszystkie urządzenia na magistrali CEX-Bus i magistrali modułów elektrycznych.
3. Kluczowe funkcje i cechy
3.1 Wydajność przetwarzania i przechowywania
Mikroprocesor: wykorzystuje MPC866 pracujący z częstotliwością 133 MHz, zapewniając potężne możliwości przetwarzania instrukcji. Jego wydajność jest około 1,4 razy większa niż w przypadku PM864.
System pamięci:
64 MB SDRAM: Do uruchamiania systemu i programów użytkowych.
4 MB Flash PROM: Do przechowywania oprogramowania sprzętowego.
Kopia zapasowa pamięci: Obsługuje tworzenie kopii zapasowych zawartości pamięci za pomocą baterii wewnętrznej lub zewnętrznych baterii (SB821 lub SB822), zapewniając zachowanie danych i programów w przypadku utraty zasilania.
Interfejs Compact Flash: Obsługuje ładowanie aplikacji i przechowywanie danych na zimno za pomocą karty CF, ułatwiając aktualizację programów i archiwizację danych.
3.2 Możliwości komunikacji i rozbudowy
PM866 oferuje elastyczną i wydajną architekturę komunikacyjną:
Wbudowane porty komunikacyjne (znajdujące się na płycie bazowej TP830):
CN1 i CN2: Dwa porty Ethernet 10BaseT do podłączenia do sieci sterującej.
COM3: Port szeregowy RS-232C z obsługą modemu.
COM4: Port szeregowy RS-232C przeznaczony do podłączenia narzędzia serwisowego.
Magistrala rozszerzeń komunikacyjnych: Magistrala CEX.
Złącze CEX-Bus po lewej stronie kasety bazowej TP830 umożliwia podłączenie dodatkowych modułów interfejsu komunikacyjnego, znacznie rozszerzając obsługę protokołów sterownika.
Przykładowe typy modułów, które można podłączyć: PROFIBUS DP, FOUNDATION Fieldbus H1, High-Speed Ethernet (FF HSE), dwa porty RS-232C itp.
Obsługuje zastosowanie redundantnych interfejsów komunikacyjnych, np. redundantnego PROFIBUS DP.
Uwaga: Port COM3 na płycie bazowej nie może być używany w konfiguracji z redundantnym procesorem.
Połączenie systemu we/wy:
Electrical ModuleBus: W konfiguracji z jednym procesorem, jeden klaster we/wy S800 (do 12 jednostek) można podłączyć bezpośrednio do wbudowanej wtyczki Electrical ModuleBus po prawej stronie kasety bazowej TP830.
Magistrala modułów optycznych: Za pomocą magistrali modułów optycznych można podłączyć do 7 klastrów (każdy po maksymalnie 12 jednostek), co pozwala na podłączenie do jednego sterownika AC 800M maksymalnie 96 jednostek we/wy S800 (przy użyciu tylko magistrali ModuleBus).
Integracja z magistralą polową: Za pomocą odpowiednich modułów interfejsu na magistrali CEX-Bus (np. CI854A dla PROFIBUS DP, CI860 dla FF HSE) można podłączyć dużą liczbę zdalnych wejść/wyjść lub urządzeń obiektowych, znacznie zwiększając pojemność punktów we/wy. Na przykład pojedynczy segment PROFIBUS DP może łączyć do 32 stacji, każda z maksymalnie 24 modułami, co daje łącznie do 768 modułów.
3.3 Funkcjonalność redundancji
PM866 obsługuje redundancję jednostki procesora, należącą do serii obsługującej redundancję wraz z PM861, PM864, PM865 i PM891.
Konfiguracja nadmiarowa: System zawiera dwie jednostki procesorowe PM866, jedną pełniącą funkcję kontrolera głównego, a drugą kontrolera zapasowego (w trybie gotowości).
Przełączanie bez uderzeń: Jeśli w sterowniku głównym wystąpi awaria, system dokona bezproblemowego przełączenia w czasie krótszym niż 10 milisekund, a sterownik zapasowy przejmie zadania sterujące. Podczas przełączania wyjścia procesowe są zamrażane.
Konserwacja online: Wadliwy procesor (podstawowy lub zapasowy) można wymienić podczas pracy systemu. Redundancja zostaje przywrócona po wymianie.
Mechanizm synchronizacji:
Obydwa procesory są połączone kablem łączącym RCU (maks. 1 m).
Obydwa są podłączone do tej samej magistrali CEX i każdy z nich może sterować jednostkami rozszerzeń.
Stosuje zasadę odporności na awarie opartą na punktach wycofania. Główny kontroler okresowo ustanawia punkty wycofania zawierające pełny stan procesora (rejestry + pamięć danych) podczas wykonywania i rejestruje zmiany w pamięci danych od ostatniego punktu wycofania w buforze dziennika. W momencie wycofania dane dziennika są przesyłane do kontrolera zapasowego, synchronizując jego stan z kontrolerem podstawowym.
Jeśli podstawowy ulegnie awarii, tworzenie kopii zapasowej zostanie wznowione od ostatniego punktu wycofania. Ponowne wykorzystanie wyników już wykonanych operacji peryferyjnych zapewnia brak wpływu na wejścia/wyjścia procesu (jednostki komunikacyjne na magistrali CEX).
Ochrona pamięci: Pamięć RAM procesora posiada funkcję automatycznego podwójnego odwracania pamięci, służącą do wykrywania dowolnych błędów bitowych w pamięci. Wszystkie aktualizacje pamięci są zapisywane równolegle w pamięci podstawowej i odwróconej i porównywane w każdym cyklu odczytu. Niedopasowanie wymusza przełączenie.
Obsługa adresów sieciowych: W konfiguracji redundantnej, aby zapewnić płynne przełączanie sieci sterującej, adresy MAC i IP są zamieniane pomiędzy początkowym procesorem podstawowym i zapasowym. Niezależnie od tego, który moduł procesora pełni rolę podstawową, nadmiarowy kontroler jest zawsze identyfikowany za pomocą tego samego zestawu adresów, dzięki czemu przełączanie jest niewidoczne dla innych urządzeń w sieci.
3.4 Podłączenie wejść/wyjść i rozbudowa systemu
Jak pokazano na schemacie bloków funkcjonalnych, PM866 zarządza optyczną i elektryczną magistralą ModuleBus za pośrednictwem wewnętrznego kontrolera ModuleBus i komunikacją rozszerzeń za pośrednictwem kontrolera CEX-Bus. Architektura ta umożliwia elastyczną konfigurację systemu we/wy w oparciu o potrzeby aplikacji:
Bezpośrednie lokalne we/wy: podłącz we/wy S800 za pośrednictwem magistrali modułów elektrycznych/optycznych.
Zdalne/rozproszone we/wy: połączenie poprzez magistrale polowe, takie jak PROFIBUS DP, FF HSE itp.
Systemy hybrydowe: Można jednocześnie stosować wiele metod łączenia wejść/wyjść.
Nadmiarowe połączenie we/wy: W systemach nadmiarowych jednostki we/wy S800 są podłączone do obu procesorów za pośrednictwem magistrali modułów optycznych i dwóch modemów klastrowych TB840 w każdym klastrze we/wy. Wbudowanej magistrali modułów elektrycznych w płycie bazowej TP830 nie można używać w systemach redundantnych.
3.5 Zasilanie i diagnostyka
Zasilanie wejściowe: nominalne 24 V DC (zakres 19,2–30 V DC), podłączone za pomocą czteropinowego zacisku śrubowego.
Monitorowanie redundantnego zasilania: Zapewnia wejścia stanu SA i SB do monitorowania stanu redundantnego zasilania.
Wewnętrzny zbiornik zasilania: Posiada wewnętrzny zbiornik zasilania o czasie trwania 5 ms, wystarczającym, aby procesor mógł wykonać kontrolowane wyłączenie.
Wskaźniki stanu LED: Na panelu przednim znajduje się wiele zestawów wskaźników LED umożliwiających szybką diagnozę stanu urządzenia i kanału, co upraszcza rozwiązywanie problemów.
Stopień ochrony: IP20, odpowiedni do montażu wewnątrz obudów.
4. Scenariusze zastosowań
Dzięki wysokiej wydajności, wysokiej niezawodności i potężnym możliwościom rozbudowy jednostka procesorowa PM866 nadaje się do szerokiej gamy dziedzin sterowania automatyką przemysłową:
Rozproszone systemy sterowania (DCS): Działa jako lokalna stacja sterowania w systemie DCS, obsługując złożone analogowe i cyfrowe pętle sterowania.
Zastosowania o wysokiej dostępności: w krytycznych gałęziach przemysłu, takich jak ropa i gaz, chemia i energetyka, funkcja redundancji jest wykorzystywana do tworzenia nieprzerwanych systemów sterowania.
Kontrola wsadowa i procesowa: Nadaje się do procesów ciągłych i wsadowych wymagających szybkiej reakcji i złożonego przetwarzania logicznego.
Sterowanie dużymi maszynami: Może służyć jako główny sterownik dużych linii produkcyjnych lub ciężkich maszyn.
Integracja wielu magistral: Działa jako brama rdzeniowa i kontroler w systemach hybrydowych wymagających integracji różnych magistral polowych i protokołów przemysłowych Ethernet, takich jak PROFIBUS DP, FOUNDATION Fieldbus, Modbus TCP i EtherNet/IP.
