B&R X20CP1685 Moduł procesora PLC systemu X20

Opis sterownika wiodącego na rynku

Jednostka X20CP1685 (X20CP1685) pełni funkcję wysokiej klasy przemysłowej jednostki obliczeniowej w ramach modułowego ekosystemu automatyki B&R X20. Zaprojektowana z myślą o obsłudze szybkich pętli procesowych i wymagających obliczeń algorytmicznych, ta jednostka centralna sprawdza się w zastosowaniach o znaczeniu krytycznym dla działalności, obejmujących produkcję, elektrownie morskie i infrastrukturę rafinerii ropy naftowej. Dzięki zastosowaniu mikroprocesora Intel Atom E3915 pracującego z częstotliwością 800 MHz oraz dedykowanego koprocesora I/O działającego w tle jednostka eliminuje wąskie gardła związane ze skanowaniem, zachowując deterministyczne cykle zadań trwające mikrosekundy. Integracja remanentnej pamięci SRAM i wytrzymałej pamięci eMMC gwarantuje zachowanie zmiennych operacyjnych oraz macierzy receptur podczas nagłych wahań w sieci zasilającej, znacznie ograniczając przestoje w zautomatyzowanych zakładach produkcyjnych.

Architektura sprzętowa i konfiguracja techniczna

Architektura obliczeniowa wykorzystuje wbudowaną jednostkę zmiennoprzecinkową (FPU), umożliwiającą szybkie wykonywanie obliczeń zmiennoprzecinkowych 64-bitowych, kluczowych dla złożonej synchronizacji ruchu wieloosiowego. Topologia komunikacyjna stanowi główny obszar zastosowania tego modułu sterującego: wyposażono go w zintegrowany interfejs master POWERLINK V2, działający jako węzeł zarządzający (typ 4) do obsługi zsynchronizowanych sieci czasu rzeczywistego za pomocą łańcuchowego odpytywania i odpowiedzi. Na potrzeby integracji z poziomem nadrzędnym zakładu oddzielny port Gigabit Ethernet obsługuje routing danych SCADA i ERP o dużej przepustowości, niezależnie od pozostałych interfejsów. Dystrybucję w terenie realizuje autorska magistrala płyty montażowej mastera łącza X2X, dostarczająca do 7 W mocy lokalnym modułom I/O i w pełni obsługująca równoległe lub redundantne konfiguracje dodatkowego zasilania. Pojedyncze gniazdo modułowe zapewnia możliwości rozbudowy, pozwalając inżynierom dodawać interfejsy magistrali obiektowej, takie jak CANopen, Profibus DP lub DeviceNet, bez wymiany głównego CPU.

Specyfikacje techniczne

Typowe pytania dotyczące eksploatacji

Czy pakiet modułu obejmuje nośnik z oprogramowaniem systemu operacyjnego?

Nie. Chociaż procesor zawiera 1 GB wbudowanej pamięci flash eMMC, główny system rozruchowy i lokalna logika aplikacji wymagają odpowiedniej karty CompactFlash. Kartę tę należy dobrać i zakupić osobno, zgodnie z wymaganiami dotyczącymi rejestrowania danych środowiska uruchomieniowego automatyki.

W jaki sposób CPU obsługuje uszkodzenia pamięci spowodowane zakłóceniami elektromagnetycznymi lub promieniowaniem alfa?

Struktura 512 MB pamięci LPDDR4 SDRAM zapewnia pełną, sprzętową funkcję korekcji błędów (ECC). Automatycznie wykrywa i koryguje jednobitowe błędy pamięci w czasie rzeczywistym, zapobiegając uszkodzeniu danych i nagłym pułapkom CPU podczas ciągłej pracy.

Jakie zewnętrzne zabezpieczenie bezpiecznikowe jest wymagane do ochrony zintegrowanych torów dystrybucji zasilania?

Główna logika CPU oraz obwody X2X Link mają wewnętrzne, niewymienne bezpieczniki elektroniczne. Jednak tor zasilania wysokoprądowego wejść/wyjść, który może pobierać do 240 W, wymaga zewnętrznego bezpiecznika zwłocznego o maksymalnym prądzie znamionowym 10 A, aby chronić wewnętrzne styki zacisków przed skutkami przeciążenia.

Wytyczne dotyczące inżynierii terenowej i bezpieczeństwa

• Zarządzanie temperaturą i układy obniżania parametrów: X20CP1685 wykorzystuje bezwentylatorową konstrukcję chłodzoną konwekcyjnie. Należy zachować co najmniej 30 mm wolnej przestrzeni nad i pod zespołem modułu, aby zapewnić niezakłócony przepływ powietrza. W przypadku montażu poziomego temperatura powietrza otoczenia nie może przekraczać 60 deg C. W układach z pionową szyną DIN obniżenie parametrów ogranicza maksymalną temperaturę otoczenia do 50 deg C. Przy pracy na wysokości powyżej 2000 m należy stosować liniowe krzywe obniżania temperatury ze względu na mniejszą gęstość powietrza.

• Konserwacja baterii i kalibracja zegara: Nieulotny zegar czasu rzeczywistego (RTC) wykorzystuje wewnętrzne ogniwo litowe do podtrzymywania danych po odłączeniu zasilania systemu. W typowych cyklach obciążenia bateria zapewnia 4 lata eksploatacji. Jeśli system sterowania pozostaje wyłączony przy średniej temperaturze otoczenia 23 deg C, ogniwo baterii należy wymieniać co 2 lata, aby zapobiec utracie zmiennych remanentnych. Stan baterii należy monitorować za pomocą oprogramowania Automation Studio lub wbudowanej diody LED diagnostyki fizycznej.

• Protokół ekranowania i separacji galwanicznej: Chociaż obwody Ethernet, POWERLINK i X2X Link mają wewnętrzną separację galwaniczną, należy zakończyć ekrany wszystkich kabli komunikacyjnych w punkcie wejścia do szafy sterowniczej, używając niskoimpedancyjnych zacisków uziemiających. Zacisk funkcjonalnego uziemienia należy połączyć bezpośrednio z płytą montażową szyny DIN za pomocą krótkiej, grubej miedzianej taśmy, aby zapobiec zakłócaniu wykonywania zadań klasy wysokiej szybkości 200 us przez szum o wysokiej częstotliwości.