Bộ xử lý ABB PM864AK01 3BSE018161R1

PM864AK01 là thành phần cốt lõi của nền tảng phần cứng bộ điều khiển AC 800M của ABB, đại diện cho bộ xử lý có hiệu suất cao, độ tin cậy cao. Nó bao gồm Bộ xử lý PM864A kết hợp với Tấm đế TP830, được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng điều khiển phức tạp trong tự động hóa công nghiệp. Là thành viên của dòng bộ điều khiển AC 800M, PM864AK01 tích hợp khả năng xử lý mạnh mẽ, mở rộng giao tiếp linh hoạt và thiết kế cấp công nghiệp chắc chắn, đáp ứng các yêu cầu đa dạng, từ điều khiển logic đơn giản đến Hệ thống điều khiển phân tán (DCS) phức tạp và hệ thống Tính toàn vẹn cao.

Nền tảng AC 800M là một hệ thống phần cứng mô-đun trong đó người dùng có thể cấu hình bộ xử lý với nhiều mô-đun giao diện truyền thông, bộ I/O và mô-đun nguồn điện khác nhau tùy theo nhu cầu ứng dụng cụ thể. Trong hệ sinh thái này, PM864AK01 đóng vai trò là 'bộ não', chịu trách nhiệm thực thi logic điều khiển, xử lý dữ liệu, quản lý thông tin liên lạc và điều phối hoạt động của toàn bộ hệ thống điều khiển. Nó đặc biệt phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi hiệu năng xử lý cao, tính sẵn sàng của hệ thống và tính đa dạng trong truyền thông, chẳng hạn như các ngành công nghiệp chế biến, sản xuất, quản lý năng lượng và kiểm soát cơ sở hạ tầng.

PM864AK01 không chỉ hỗ trợ hoạt động như một bộ điều khiển độc lập mà còn tích hợp hoàn toàn vào các mạng điều khiển bao gồm nhiều bộ điều khiển, trạm vận hành và máy chủ, hỗ trợ các giải pháp tự động hóa phân tán, quy mô lớn. Thiết kế của nó xem xét đầy đủ các nhu cầu khắc nghiệt của môi trường công nghiệp, có khả năng tương thích điện từ (EMC) tuyệt vời, phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng và kết cấu cơ khí đáng tin cậy, đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài trong các môi trường công nghiệp quan trọng.

II. Các tính năng và ưu điểm chính

1. Hiệu suất xử lý vượt trội:

• Bộ xử lý lõi: Được trang bị bộ vi xử lý MPC862 96 MHz, mang lại sức mạnh tính toán mạnh mẽ.

• Cấu hình bộ nhớ: Có 32 MB SDRAM, đảm bảo hoạt động trơn tru của các chương trình ứng dụng phức tạp và đa tác vụ.

• So với người tiền nhiệm: Hiệu suất cao nhất về mặt lý thuyết của nó lên tới gấp đôi so với bộ xử lý PM860. Cải thiện hiệu suất bền vững thực tế, tùy thuộc vào ứng dụng, dao động từ 10% đến 50%, nâng cao đáng kể khả năng đáp ứng của hệ thống và khả năng xử lý dữ liệu.

2. Khả năng giao tiếp và mở rộng linh hoạt:

• Cổng giao tiếp tích hợp phong phú: Cung cấp bốn cổng giao tiếp tiêu chuẩn: hai cổng Ethernet 10BaseT (CN1, CN2), một cổng nối tiếp RS-232C có hỗ trợ modem (COM3) và một cổng dịch vụ RS-232C cho các công cụ (COM4), tạo điều kiện thuận lợi cho các kết nối mạng và ngoại vi.

• Bus mở rộng mạnh mẽ: Thông qua CEX-Bus (Bus mở rộng giao tiếp), nhiều mô-đun giao diện truyền thông có thể được kết nối, chẳng hạn như PROFIBUS DP, FOUNDATION Fieldbus H1/HSE, Modbus TCP, PROFINET IO, EtherNet/IP, v.v., cho phép kết nối dễ dàng với nhiều fieldbus và thiết bị thông minh khác nhau.

• Kết nối I/O cục bộ: ModuleBus điện tích hợp cho phép kết nối trực tiếp một cụm cục bộ chứa tối đa 12 mô-đun I/O S800 để xử lý tín hiệu cục bộ nhanh chóng và đáng tin cậy.

3. Hỗ trợ tính sẵn sàng và dự phòng cao:

• Dự phòng bộ xử lý: PM864A hỗ trợ ghép nối với PM86x hoặc PM891 khác để tạo thành một cặp dự phòng, cho phép chuyển đổi chính/dự phòng dễ dàng. Trong trường hợp bộ xử lý chính bị lỗi, bản sao lưu có thể chiếm quyền kiểm soát trong vòng 10 mili giây, với kết quả đầu ra của quá trình bị đóng băng, tối đa hóa thời gian hoạt động của hệ thống.

• Cơ chế dung sai lỗi: Sử dụng công nghệ đồng bộ hóa tiên tiến dựa trên đơn vị thực thi và điểm khôi phục, đảm bảo trạng thái của thiết bị dự phòng được căn chỉnh nhất quán với thiết bị chính.

• Bảo trì trực tuyến: Hỗ trợ thay thế bộ xử lý bị lỗi trong khi hệ thống đang chạy (thay thế trực tuyến), giúp giảm đáng kể thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến.

4. Hỗ trợ hệ thống có tính toàn vẹn cao:

• PM864A có thể đóng vai trò là nền tảng cho bộ điều khiển Tính toàn vẹn cao (HI) AC 800M. Kết hợp với Thiết bị giám sát an toàn SM810/SM811 ​​và các thiết bị I/O HI S800 được chứng nhận SIL và chạy phiên bản Tính toàn vẹn cao của phần mềm bộ điều khiển, nó có thể xây dựng một hệ thống an toàn được TÜV chứng nhận theo tiêu chuẩn IEC 61508 SIL2.

• PM865 (phiên bản nâng cao của PM864) mang đến những cải tiến hơn nữa trong lĩnh vực này, tích hợp các tính năng như bảo vệ quá áp kép, giám sát bộ dao động nâng cao và tự kiểm tra trực tuyến.

5. Lưu trữ và sao lưu dữ liệu đáng tin cậy:

• Phương tiện lưu trữ: Có giao diện thẻ Flash nhỏ gọn để lưu trữ các chương trình ứng dụng và giữ lại dữ liệu nguội, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tải, sao lưu và phục hồi chương trình.

• Pin dự phòng: Cung cấp cả giải pháp sao lưu pin bên trong và bên ngoài (SB821, SB822) để duy trì bộ nhớ RAM và dữ liệu Đồng hồ thời gian thực (RTC) khi mất điện bên ngoài. Thời gian sao lưu pin bên trong của PM864A được cải thiện đáng kể, tối thiểu là 235 giờ.

6. Thiết kế và chứng nhận công nghiệp bền chắc:

• Lắp đặt: Sử dụng giá đỡ DIN 35mm tiêu chuẩn, nhỏ gọn và dễ lắp đặt/bảo trì.

• Xếp hạng bảo vệ: IP20, cung cấp khả năng bảo vệ cơ bản chống bụi và tiếp xúc với ngón tay.

• Chứng nhận mở rộng: Tuân thủ Chỉ thị EMC của EU (2004/108/EC) và Chỉ thị Điện áp Thấp (2006/95/EC), đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế như UL 508, UL 60079-15 (đối với các vị trí nguy hiểm) và cung cấp chứng nhận TÜV tùy chọn, phù hợp với nhiều môi trường công nghiệp khác nhau.

III. Kiến trúc và thành phần hệ thống

Kiến trúc vật lý của PM864AK01 phản ánh rõ ràng triết lý thiết kế mô-đun của nó:

1. Bộ xử lý (PM864A):

• Đây là mô-đun chức năng cốt lõi, chứa bo mạch CPU, bo mạch cấp nguồn và bảng mặt trước.

• Bo mạch CPU: Tích hợp bộ vi xử lý MPC862, SDRAM, bộ điều khiển truyền thông, đồng hồ thời gian thực, đèn LED chỉ báo, nút nhấn INIT và giao diện thẻ CF.

• Bảng cấp nguồn: Chuyển đổi nguồn điện 24V DC đầu vào thành nguồn cung cấp +5V và +3,3V cách ly cho CPU và các bộ I/O. Nó cũng chứa trình điều khiển/bộ thu RS-232C cách ly quang cho cổng dịch vụ và ngăn chứa pin bên trong.

• Front Panel: Cung cấp hiển thị trạng thái và giao diện hoạt động cơ bản.

2. Tấm đế (TP830):

• Đây là trung tâm kết nối của hệ thống, được gắn cố định trên thanh ray DIN.

• Bảng kết thúc: Tập trung hầu hết các thiết bị đầu cuối kết nối bên ngoài, bao gồm các thiết bị đầu cuối vít để giám sát nguồn và nguồn dự phòng, đầu nối RJ45 cho mạng điều khiển và cổng dịch vụ, phích cắm ModuleBus điện và đầu nối CEX-Bus.

• Nối đất: Nối đất vào thanh ray DIN thông qua các bộ phận vỏ kim loại, tăng cường khả năng chống ồn.

• Phân phối điện: Nguồn điện 24V DC được kết nối với TP830 cung cấp cho tất cả các thiết bị trên CEX-Bus và ModuleBus điện.

Ví dụ về cấu hình hệ thống điển hình:
Hệ thống bộ điều khiển AC 800M tập trung quanh PM864AK01 có thể bao gồm:

• Thiết bị trung tâm: Bộ xử lý PM864AK01.

• Mở rộng giao tiếp: Thông qua CEX-Bus bên trái, kết nối mô-đun giao diện CI854A PROFIBUS DP để liên kết các trạm I/O S800 từ xa (ví dụ: thông qua các đơn vị CI801 FCI), có thể mở rộng lên tới 768 mô-đun I/O. Đồng thời, có thể thêm mô-đun CI860 để kết nối với mạng FOUNDATION Fieldbus HSE.

• I/O cục bộ: Thông qua ModuleBus điện bên phải, kết nối một cụm I/O S800 với tối đa 12 mô-đun.

• I/O quang từ xa: Thông qua cổng ModuleBus quang tích hợp, kết nối modem quang TB820 để mở rộng tối đa 6 cụm ModuleBus quang từ xa bổ sung (mỗi cụm tối đa 12 mô-đun), hỗ trợ tổng cộng lên tới 84 mô-đun I/O quang từ xa.

• Hệ thống điện: Được cấp nguồn bởi các mô-đun cấp nguồn dòng SD83x, được cấu hình tùy chọn với các thiết bị biểu quyết SS823/SS832 để dự phòng nguồn điện và được kết nối với pin ngoài SB821 hoặc SB822 để sao lưu bộ nhớ mở rộng.

Trong cấu hình dự phòng, hai bộ xử lý PM864A được kết nối qua cáp Liên kết RCU, chia sẻ cùng một CEX-Bus và kết nối với ModuleBus quang của mỗi cụm I/O S800 thông qua hai modem cụm TB840 độc lập, đảm bảo liên tục giao tiếp I/O nếu một trong hai CPU bị lỗi.

IV. Trường ứng dụng

Nhờ hiệu suất cao, độ tin cậy và khả năng mở rộng tuyệt vời, PM864AK01 phù hợp với nhiều lĩnh vực tự động hóa công nghiệp đòi hỏi khắt khe:

1. Các ngành công nghiệp chế biến: Hệ thống điều khiển phân tán (DCS) trong dầu khí, hóa dầu, lọc dầu, dược phẩm, xử lý nước, v.v., để kiểm soát quy trình liên tục, khóa liên động an toàn và xử lý hàng loạt.

2. Điện & Năng lượng: Hệ thống điều khiển phụ trợ trong các nhà máy điện (nhiệt điện, thủy điện, tái tạo), giám sát lưới điện, Hệ thống quản lý năng lượng (EMS) và tự động hóa trạm biến áp.

3. Sản xuất: Điều khiển dây chuyền sản xuất, điều khiển máy và giao diện MES trong sản xuất hàng loạt và rời rạc như sản xuất ô tô, thực phẩm & đồ uống và sản xuất chất bán dẫn.

4. Cơ sở hạ tầng: Tự động hóa tòa nhà, điều khiển và tín hiệu tàu điện ngầm/đường sắt, điều khiển thông gió/ánh sáng đường hầm, hệ thống hậu cần cảng.

5. Hệ thống an toàn toàn vẹn cao: Là một phần của hệ thống kiểm soát liên quan đến an toàn yêu cầu Mức độ toàn vẹn an toàn SIL2, ví dụ: hệ thống bảo vệ nồi hơi, Hệ thống tắt khẩn cấp (ESD), hệ thống phát hiện cháy & khí (F&G) (yêu cầu kết hợp với phần mềm SM810/SM811 ​​và HI).