SC520, Advant Controller 450 serisindeki ABB Advant® OCS'nin (Açık Kontrol Sistemi) kritik bir bileşenidir. 3BSE003816R1 model numarasıyla tanımlanan, yerel bir Merkezi İşlem Birimi (CPU) ile donatılmış akıllı bir alt modül taşıyıcısıdır. Bu modül, çeşitli iletişim alt modüllerini barındırmak ve çalıştırmak için özel olarak tasarlanan Advant Controller 450 mimarisi içerisinde önemli bir donanım platformu olarak hizmet eder ve böylece kontrolörün iletişim yeteneklerini ve sistem entegrasyon kapsamını önemli ölçüde genişletir.
Advant Controller 450'nin modüler sistemi içinde alt modül taşıyıcısı, denetleyici çekirdeğini (İşlemci Modülü PM511) dış dünyaya (diğer kontrol sistemleri, operatör istasyonları, fieldbus cihazları ve üçüncü taraf ekipmanları gibi) bağlayan bir köprü görevi görür. SC520 yalnızca pasif bir mekanik taşıyıcı değil aynı zamanda bağımsız işleme yeteneklerine sahip akıllı bir platformdur. Entegre yerel CPU'su, belirli iletişim protokollerini ve veri alışverişi işlevlerini yürüterek iletişim işleme görevlerini ana işlemciden alabilir. Bu, genel kontrol sisteminin performansını, gerçek zamanlı duyarlılığını ve güvenilirliğini önemli ölçüde artırır.
SC520 tipik olarak Advant Controller 450'nin denetleyici alt rafına kurulur. Çeşitli iletişim arayüzü alt modülleri (örn. C1531, C1532Vxx, C1543, C1570) için güç, veri yolu bağlantıları, mekanik destek ve işbirlikçi bir işlem ortamı sağlar. Sistemin çalışması sırasında bakım ve modül değişimini kolaylaştıran 'çalışırken değiştirilebilir' işlevselliğini destekler. Tasarımı, yüksek güvenilirlik, mükemmel elektromanyetik uyumluluk ve teşhis ve bakım kolaylığı özellikleriyle endüstriyel ortamların katı gereksinimlerine uygundur.
II. Birincil İşlevler
SC520 Alt Modül Taşıyıcı, öncelikle aşağıdaki yönlerde kendini gösteren zengin ve güçlü işlevlere sahiptir:
1. Donanım Desteği ve Taşıyıcı İşlevselliği:
Modüler Taşıyıcı: SC520'nin temel işlevi, iki iletişim alt modülüne kadar fiziksel montaj yuvaları ve elektrik bağlantıları sağlamaktır. Kontrolörün ana işlemci modülüne (PM511) bir arka panel veri yolu (örn. Futurebus+) aracılığıyla bağlanır.
Güç Yönetimi ve Dağıtımı: Modül, sistem kaynağından +5V ve +24V DC gücü alıp kendi devrelerine ve barındırdığı alt modüllere stabil ve güvenilir bir şekilde dağıtmaktan sorumludur. Tasarımı, farklı alt modüllerin değişen güç tüketimini hesaba katarak istikrarlı güç kaynağı sağlar.
Çalışırken Değiştirilebilir Desteği: Tasarımın izin verdiği konfigürasyonlarda, sistem gücünü kapatmadan alt modüllerin ve bazı durumlarda taşıyıcının kendisinin takılmasını veya çıkarılmasını destekler. Bu, sistemin sürdürülebilirliğini ve kullanılabilirliğini büyük ölçüde artırır.
Termal Tasarım: Modülün yapısı, ısı dağıtımı ihtiyaçlarını göz önünde bulundurarak kendisi ve barındırdığı alt modüller için nominal sıcaklık aralıklarında kararlı çalışmayı sağlar.
2. İletişim Genişletme ve Protokol İşleme:
Çoklu Protokol İletişim Merkezi: SC520, farklı iletişim alt modülleri ekleyerek Advant Controller 450'nin aşağıdakiler dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere düzinelerce endüstriyel iletişim ağını ve protokolünü desteklemesini sağlar:
Kontrol Ağı: Kontrolör ile Advant Station operatör istasyonları ve Bilgi Yönetim İstasyonları gibi üst düzey düğümler arasında gerçek zamanlı veri alışverişi için MasterBus 300 / 300E (CS513 alt modülü aracılığıyla).
Fieldbus: S400 I/O ünitelerini veya diğer uyumlu cihazları bağlamak için MasterFieldbus (C1570 alt modülü aracılığıyla); Advant Fieldbus 100 (başka arayüzler gerektirir); PROFIBUS-DP (C1541V1 alt modülü aracılığıyla); LONWORKS Ağı (C1572/C1573 alt modülleri aracılığıyla).
Seri İletişim: Yazıcıları, yerel operatör istasyonlarını (MasterView 320) bağlamak veya EXCOM protokolü aracılığıyla harici bilgisayarlarla iletişim kurmak için RS-232-C/V.24 arayüzleri (C1531 alt modülü aracılığıyla) sağlar.
Çoklu Satıcı Arayüzü (MVI): RCOM, MODBUS, Siemens 3964(R), vb. gibi çeşitli standart endüstriyel protokolleri (C1532Vxx veya C1534Vxx alt modülleri aracılığıyla) ve ayrıca kullanıcı tanımlı protokoller için ücretsiz programlanabilir bir arayüzü (C1535/C1538 alt modülleri aracılığıyla) destekler.
Yerel CPU Aracılığıyla Yük Paylaşımı: Bu, SC520'nin temel avantajıdır. Belirli yüksek yük veya son derece kritik zaman gerektiren iletişim görevleri için (örneğin, MasterBus 300/300E ağ iletişimi), iletişim protokolü yığın işlemini ana kontrolör CPU'su (PM511) yerine SC520'nin yerel CPU'su üzerinde yürütme seçeneği mevcuttur. Bu 'bağımlı CPU'da çalıştırılır' modu, ana CPU üzerindeki yükü önemli ölçüde azaltabilir (belgeler, yerel CPU olmayan SC510 taşıyıcıyla karşılaştırıldığında SC520 kullanılırken veri gönderme/alma için daha düşük ana CPU yükünü gösterir). Bu, kritik kontrol mantığını, algoritmaları ve işlem G/Ç işlemlerini yürütmek için ana CPU kaynaklarını serbest bırakır ve böylece genel sistem performansını optimize eder.
Yedekli İletişim Desteği: SC520 ve alt modülleri, yedekli MasterBus 300 ağları veya Advant Fieldbus 100 ağları oluşturmak gibi yedekli iletişim bağlantılarının bir parçası olarak yapılandırılabilir ve sistem iletişim güvenilirliğini artırır.
3. Sistem Entegrasyonu ve Tanılama İşlevleri:
Kusursuz Sistem Entegrasyonu: Standart Advant OCS mimarisinin bir parçası olarak SC520, sistem yazılımıyla (örn. QC07-BAS41 gibi program modülleri) tamamen uyumludur. Barındırılan alt modülleri sistem içinde otomatik olarak tanınır ve yapılandırılır. İletişim fonksiyonları, gibi AMPL'deki (ABB Ana Programlama Dili) ilgili PC öğeleri aracılığıyla kolayca programlanabilir ve bunlara erişilebilir. COM-STAT , DSP-R , DSP-S , MFB-IN , MFB-OUT vb.
Durum İzleme ve Teşhis: Modül kapsamlı teşhis yeteneklerine sahiptir. İletişim bağlantılarının veya alt modülün durumu, sistem durum ekranı (mühendislik veya operatör istasyonlarında görüntülenebilir) ve modülün ön panelindeki LED göstergeler (örn. Çalıştırma/Arıza ışıkları) aracılığıyla hızlı bir şekilde tanımlanabilir. Sistem Mesajları, donanım hataları (örn. başlatma hatası, sağlama toplamı hatası, eksik modül) hakkında ayrıntılı raporlar sunarak bakım personelinin sorun gidermesine yardımcı olur.
Yapılandırma Esnekliği: Gerektiğinde bir denetleyici alt rafına birden fazla SC520 taşıyıcı kurulabilir ve her biri farklı iletişim alt modül kombinasyonlarını barındırır. Bu, karmaşık proje gereksinimlerinin taleplerini karşılayan iletişim topolojilerinin oluşturulmasına olanak tanır.
III. Çalışma Prensibi ve Mimarisi
SC520'nin çalışma prensibi, gelişmiş dağıtılmış işlem mimarisine ve modüler tasarım felsefesine dayanmaktadır. İş akışı ve iç işbirliği mekanizması aşağıdaki gibidir:
1. Donanım Mimarisi ve Veri Yolu Etkileşimi:
SC520'nin kendisi karmaşık bir baskılı devre kartıdır ve çekirdeği entegre yerel mikroişlemcidir (CPU). Bu işlemci, PM511 ana işlemci modülüne yüksek hızlı bir paralel veri yolu (Advant Controller 450'deki Futurebus+ standardını temel alarak) aracılığıyla sıkı bir şekilde bağlanır. Bu veri yolu, veri ve komut alışverişi için 'otoyol'dur.
Veri Alışverişi: Ana CPU (PM511), harici ağlara yönelik veri paketlerini, kontrol komutlarını veya yapılandırma parametrelerini SC520 ve alt modüllerinin paylaşılan hafıza alanına yazmak için bu veri yolunu kullanır. Tersine, SC520'deki yerel CPU, harici ağlardan alınan verileri, durum bilgilerini veya olay raporlarını, aynı veri yolu üzerinden ana CPU tarafından erişilebilen bellek alanlarına yazar.
Kesintiler ve Koordinasyon: Her iki taraf da, kesme mekanizmaları aracılığıyla yeni görevler veya bekleyen veriler hakkında birbirlerine bildirimde bulunabilir ve bu da verimli işbirliğine dayalı çalışmayı mümkün kılar.
2. Yerel CPU'nun Rolü ve 'Yük Paylaşımı' Prensibi:
SC520'nin yerel CPU'su bir 'iletişim yardımcı işlemcisi' veya 'akıllı ağ geçidi' olarak görev yapar. Çalışma modu öncelikle kurulu iletişim alt modülünün türüne ve sistem konfigürasyonuna bağlıdır:
Protokol İşleme Modu: Belirli iletişim alt modülleri için (örneğin, 'bağımlı CPU'da çalıştırıldı' modunda yapılandırılmış bir CS513 MasterBus 300 modülü), iletişim protokolü yığınının alt ve orta katmanlarının işlenmesi (örneğin, çerçeve kapsülleme/dekapsülasyon, bağlantı yönetimi, hata tespiti, medya erişim kontrolü) tamamen SC520'nin yerel CPU'su tarafından gerçekleştirilir. Yerel CPU, ağ arayüzünü bağımsız olarak yönetir, ağdaki ham veri akışını işler ve yalnızca çıkarılan geçerli uygulama katmanı verilerini (veya olaylarını) arka panel veri yolu aracılığıyla ana CPU'ya iletir. Bunun tersine, ana CPU'dan alınan uygulama verilerini ağ protokolüne uygun çerçevelere paketler ve iletir. Bu modun avantajları şunlardır:
Azaltılmış Ana CPU Yükü: Zaman alıcı ve periyodik iletişim protokolü işleme görevlerini ana CPU'dan alarak, daha yüksek determinizm gereksinimleri olan kontrol görev döngülerine odaklanılmasını sağlar.
Geliştirilmiş Gerçek Zamanlı Performans: Yerel CPU, ağ olaylarına daha hızlı yanıt vererek ana CPU görev tıkanıklığının neden olduğu iletişim gecikmelerini azaltır.
Gelişmiş Sistem Performansı: Sistemin, kontrol performansını etkilemeden daha yoğun ağ iletişim trafiğini yönetmesine olanak tanır.
Arayüz Yönetimi/Geçiş Modu: Diğer alt modüller için (örneğin, C1531 RS-232 arayüzü), yerel CPU öncelikle arayüz başlatmayı, parametre yapılandırmasını, veri ara belleğe almayı ve akış kontrolünü yönetebilir. Veri içeriğinin ayrıştırılması, ana CPU üzerinde çalışan yazılım (örn. EXCOM sürücüleri) tarafından gerçekleştirilebilir. Öyle bile olsa, yerel CPU'nun varlığı, ana CPU üzerindeki sürücü yükünü basitleştirir.
3. Alt Modüllerle İşbirliği:
SC520, her alt modül yuvası için standartlaştırılmış bir elektriksel ve mantıksal arayüz sağlar. Yerel CPU, başlatma, kontrol ve durum izleme için dahili bir veri yolu veya özel bir arayüz aracılığıyla her bir alt modülle iletişim kurar.
Başlatma ve Yapılandırma: Sistem başlatma sırasında, ana CPU, arka panel veriyolu aracılığıyla SC520'nin yerel CPU'suna gücü açması, kendi kendini test etmesi ve her alt modül için parametreleri yapılandırması talimatını verir.
Görev Dağıtımı ve Veri Yönlendirme: Yerel CPU, verileri iletişim hedefine göre doğru alt modüle yönlendirir. Örneğin MasterBus 300 ağına yönelik veriler CS513 alt modülüne aktarılırken seri yazıcıya yönelik veriler C1531 alt modülüne gönderilir.
Arıza İzolasyonu: Bir alt modül arızalanırsa, SC520'nin yerel CPU'su onu tespit edip izole edebilir, arızanın diğer alt modülleri veya arka panel veriyolunu etkilemesini önleyebilir ve teşhis mekanizmaları aracılığıyla ana CPU'ya rapor edebilir.
4. Sistem Yedeklemesindeki Rolü:
Yedekli Advant Controller 450 üniteleri (çift PM511) veya yedekli iletişim ağları ile yapılandırılmış sistemlerde, SC520, kritik iletişim yolları için yedekliliği destekleyebilir.
Yedekli İletişim Arayüzleri: Her biri bağımsız fiziksel ağlara bağlı iki özdeş iletişim alt modülü kurulabilir (örneğin, yedekli Advant Fieldbus 100 için iki C1522A). SC520'nin yerel CPU'su, birincil arıza durumunda otomatik veya manuel olarak yedek bağlantıya geçerek her iki arayüzün durumunu yönetebilir.
Yedekli CPU'larla Koordinasyon: Yedekli işlemci yapılandırmalarında, iki PM511 ana CPU genellikle kritik iletişim kaynaklarını paylaşır. SC520 ve alt modülleri, tüm harici iletişim bağlantılarının sorunsuz bir şekilde aktarılabilmesini veya birincil/yedek geçiş sırasında hızlı bir şekilde yeniden kurulabilmesini sağlayacak şekilde her iki ana CPU tarafından erişilebilir ve yönetilebilir olmalıdır.
5. Yazılım ve Firmware Entegrasyonu:
SC520'nin ve yerel CPU'sunun çalışması, firmware ve sistem yazılımı desteğine dayanır. Bu yazılım genellikle Advant Controller 450'nin temel sistem program modülüne (QC07-BAS41) entegre edilir. Sistemin başlatılması sırasında ana CPU, kendi sistem yazılımını yüklerken aynı zamanda gerekli aygıt yazılımını ve sürücüleri de SC520'nin yerel CPU'suna yükler. Uygulama programlama düzeyinde mühendisler SC520'yi doğrudan programlamazlar. Bunun yerine, denetleyici sistem verilerini yapılandırarak ve ilgili iletişim PC öğelerini programlayarak dolaylı olarak SC520 tarafından sağlanan güçlü iletişim yeteneklerini kullanırlar.
