PM866 là Bộ xử lý hiệu suất cao trong nền tảng phần cứng bộ điều khiển AC 800M của ABB, thuộc dòng PM8xx/TP830. AC 800M là nền tảng phần cứng mô-đun bao gồm các đơn vị phần cứng riêng lẻ có thể được cấu hình và lập trình để thực hiện nhiều chức năng điều khiển. Là bộ xử lý cốt lõi của nền tảng này, PM866 có khả năng điều khiển các ứng dụng điều khiển tự động hóa phức tạp, từ bộ điều khiển logic lập trình nhỏ đến hệ thống điều khiển phân tán tiên tiến và thậm chí cả hệ thống an toàn có tính toàn vẹn cao.
PM866 phải được sử dụng cùng với Tấm đế TP830 để tạo thành một mô-đun bộ xử lý hoàn chỉnh. Sự kết hợp này cung cấp khả năng xử lý mạnh mẽ, giao diện truyền thông phong phú và thiết kế có độ tin cậy cao, khiến nó phù hợp với môi trường công nghiệp có nhu cầu cao về hiệu suất điều khiển và tính sẵn sàng của hệ thống.
2. Thành phần phần cứng và cấu trúc vật lý
Về mặt vật lý, Bộ xử lý PM866 bao gồm hai phần cơ bản:
Bản thân Bộ xử lý: Chứa bo mạch CPU và bo mạch Nguồn điện.
Bo mạch CPU: Tích hợp bộ vi xử lý MPC866 (chạy ở tốc độ 133 MHz), 64 MB SDRAM, bộ điều khiển cho tất cả các giao diện truyền thông tích hợp, đồng hồ thời gian thực, đèn LED chỉ báo trạng thái, nút ấn INIT và giao diện thẻ Compact Flash.
Bảng cung cấp điện: Tạo nguồn cung cấp +5 V và +3,3 V cách ly, được bảo vệ mạch cho bo mạch chính và các thiết bị I/O. Nó cũng chứa trình điều khiển/bộ thu RS-232C cách ly quang cho cổng dịch vụ và ngăn chứa pin dự phòng để sao lưu bộ nhớ/đồng hồ thời gian thực.
Tấm đế TP830: Chứa Bảng kết thúc.
Phần lớn các kết nối bên ngoài chấm dứt trên bảng này. Nó được nối đất với DIN-rail thông qua các thành phần kim loại của vỏ.
Bảng kết cuối được cung cấp các đầu nối vít để giám sát nguồn điện và nguồn điện dự phòng, đầu nối RJ45 cho mạng điều khiển và cổng nối tiếp, đầu nối cổng dịch vụ và đầu nối cho Bus mô-đun điện và CEX-Bus.
Bộ xử lý được gắn trên các thanh ngang DIN sử dụng cơ chế trượt và khóa độc đáo và có thể được lắp với nắp có thể tháo rời được gắn bằng vít. Nguồn điện 24 V DC được kết nối với Tấm đế TP830, cấp nguồn cho tất cả các thiết bị trên CEX-Bus và Electrical ModuleBus.
3. Chức năng và tính năng chính
3.1 Hiệu suất xử lý và lưu trữ
Bộ vi xử lý: Sử dụng MPC866 chạy ở tốc độ 133 MHz, cung cấp khả năng xử lý lệnh mạnh mẽ. Hiệu suất của nó gấp khoảng 1,4 lần so với PM864.
Hệ thống bộ nhớ:
64 MB SDRAM: Để chạy hệ thống và các chương trình ứng dụng.
4 MB Flash PROM: Để lưu trữ chương trình cơ sở.
Sao lưu bộ nhớ: Hỗ trợ sao lưu nội dung bộ nhớ thông qua pin bên trong hoặc bộ pin ngoài (SB821 hoặc SB822), đảm bảo lưu giữ dữ liệu và chương trình khi mất điện.
Giao diện Flash nhỏ gọn: Hỗ trợ tải ứng dụng và lưu trữ dữ liệu lạnh qua thẻ CF, tạo điều kiện thuận lợi cho việc cập nhật chương trình và lưu trữ dữ liệu.
3.2 Khả năng giao tiếp và mở rộng
PM866 cung cấp kiến trúc truyền thông linh hoạt và mạnh mẽ:
3.3 Chức năng dự phòng
PM866 hỗ trợ Dự phòng Bộ xử lý, thuộc dòng có khả năng dự phòng cùng với PM861, PM864, PM865 và PM891.
Cấu hình dự phòng: Hệ thống chứa hai bộ xử lý PM866, một bộ đóng vai trò Bộ điều khiển chính và bộ còn lại đóng vai trò Bộ điều khiển dự phòng (dự phòng nóng).
Chuyển đổi không va chạm: Nếu xảy ra lỗi trong bộ điều khiển chính, hệ thống sẽ thực hiện chuyển đổi không va chạm trong vòng chưa đầy 10 mili giây, trong đó bộ điều khiển dự phòng sẽ đảm nhận các nhiệm vụ điều khiển. Đầu ra của quá trình bị đóng băng trong quá trình chuyển đổi.
Bảo trì Trực tuyến: Bộ xử lý bị lỗi (dù là chính hay dự phòng) có thể được thay thế trong khi hệ thống đang chạy. Dự phòng được khôi phục sau khi thay thế.
Cơ chế đồng bộ hóa:
Hai bộ xử lý được kết nối thông qua Cáp liên kết RCU (tối đa 1 m).
Cả hai đều được kết nối với cùng một CEX-Bus và một trong hai có thể điều khiển các thiết bị mở rộng.
Áp dụng nguyên tắc chịu lỗi dựa trên các điểm khôi phục. Bộ điều khiển chính thiết lập định kỳ các điểm khôi phục chứa trạng thái bộ xử lý hoàn chỉnh (các thanh ghi + bộ nhớ dữ liệu) trong quá trình thực thi và ghi nhật ký các thay đổi bộ nhớ dữ liệu kể từ điểm khôi phục cuối cùng vào bộ đệm nhật ký. Tại thời điểm khôi phục, dữ liệu nhật ký này được chuyển đến bộ điều khiển dự phòng, đồng bộ hóa trạng thái của nó với dữ liệu chính.
Nếu bản chính bị lỗi, bản sao lưu sẽ tiếp tục thực thi từ điểm khôi phục cuối cùng. Bằng cách sử dụng lại kết quả của các hoạt động ngoại vi đã được thực hiện, nó đảm bảo không ảnh hưởng đến quá trình I/O (các đơn vị truyền thông trên CEX-Bus).
Bảo vệ bộ nhớ: RAM của bộ xử lý có chức năng bộ nhớ đảo ngược kép tự động để phát hiện các lỗi bit tùy ý trong bộ nhớ. Tất cả các bản cập nhật bộ nhớ được ghi song song vào cả bộ nhớ chính và bộ nhớ đảo ngược và được so sánh trên mỗi chu kỳ đọc. Sự không phù hợp buộc phải chuyển đổi.
Xử lý địa chỉ mạng: Trong cấu hình dự phòng, để đảm bảo chuyển đổi dễ dàng cho mạng điều khiển, địa chỉ MAC và IP được hoán đổi giữa CPU chính và CPU dự phòng ban đầu. Bất kể mô-đun CPU nào đóng vai trò chính, bộ điều khiển dự phòng luôn được xác định bởi cùng một bộ địa chỉ, giúp việc chuyển đổi trở nên trong suốt đối với các thiết bị khác trên mạng.
3.4 Kết nối I/O và mở rộng hệ thống
Như được hiển thị trong sơ đồ khối chức năng, PM866 quản lý ModuleBus quang và điện thông qua bộ điều khiển ModuleBus bên trong và giao tiếp mở rộng thông qua bộ điều khiển CEX-Bus. Kiến trúc này cho phép cấu hình linh hoạt hệ thống I/O dựa trên nhu cầu của ứng dụng:
I/O cục bộ trực tiếp: Kết nối I/O S800 thông qua Bus mô-đun điện/quang.
I/O từ xa/phân tán: Kết nối qua các bus trường như PROFIBUS DP, FF HSE, v.v.
Hệ thống kết hợp: Có thể sử dụng đồng thời nhiều phương thức kết nối I/O.
Kết nối I/O dự phòng: Trong các hệ thống dự phòng, các đơn vị I/O S800 được kết nối với cả hai CPU thông qua Module quang và hai Modem cụm TB840 trên mỗi cụm I/O. Không thể sử dụng Mô-đun điện tích hợp trên Tấm đế TP830 trong các hệ thống dự phòng.
3.5 Nguồn điện và chẩn đoán
Đầu vào nguồn: 24 V DC danh nghĩa (phạm vi 19,2 - 30 V DC), được kết nối thông qua đầu nối vít bốn chân.
Giám sát nguồn điện dự phòng: Cung cấp đầu vào trạng thái SA và SB để theo dõi trạng thái nguồn điện dự phòng.
Bộ chứa năng lượng bên trong: Có bộ chứa năng lượng bên trong 5ms, đủ để CPU thực hiện tắt máy có kiểm soát.
Đèn chỉ báo trạng thái LED: Bảng mặt trước cung cấp nhiều bộ đèn LED để chẩn đoán nhanh trạng thái thiết bị và kênh, đơn giản hóa việc khắc phục sự cố.
Xếp hạng bảo vệ: IP20, thích hợp để lắp đặt bên trong vỏ.
4. Kịch bản ứng dụng
Với hiệu suất cao, độ tin cậy cao và khả năng mở rộng mạnh mẽ, Bộ xử lý PM866 phù hợp với nhiều lĩnh vực điều khiển tự động hóa công nghiệp:
Hệ thống điều khiển phân tán (DCS): Hoạt động như một trạm điều khiển cục bộ trong DCS, xử lý các vòng điều khiển tương tự và kỹ thuật số phức tạp.
Ứng dụng có tính sẵn sàng cao: Trong các ngành quan trọng như dầu khí, hóa chất và năng lượng, chức năng dự phòng của nó được sử dụng để xây dựng các hệ thống điều khiển không bị gián đoạn.
Kiểm soát hàng loạt và quy trình: Thích hợp cho các quy trình liên tục và hàng loạt yêu cầu phản hồi nhanh và xử lý logic phức tạp.
Điều khiển máy móc lớn: Có thể đóng vai trò là bộ điều khiển chính cho dây chuyền sản xuất lớn hoặc máy móc hạng nặng.
Tích hợp nhiều bus: Hoạt động như một cổng lõi và bộ điều khiển trong các hệ thống lai yêu cầu tích hợp nhiều bus trường và giao thức Ethernet công nghiệp khác nhau như PROFIBUS DP, FOUNDATION Fieldbus, Modbus TCP và EtherNet/IP.
