Foxboro FCP270 P0917YZ Field Control Processor

Caractéristiques fonctionnelles

• Contr?le et traitement des données: Exécute la régulation, la logique, la synchronisation temporelle et le contr?le séquentiel en collaboration avec les modules de bus de terrain connectés (FBM). Il effectue également l'acquisition de données, la détection et la notification d'alertes, traitant de grands volumes de données et des algorithmes complexes pour garantir le fonctionnement efficace du système.

• Capacité de communication: Se connecte au réseau de contr?le MESH via un Ethernet optique standard de 100 Mbps, tout en prenant en charge le bus de terrain HDLC de 2 Mbps ou 268 Kbps avec le FBI200 ou le FBI100. Cela permet la connexion aux FBM de la série 200 et de la série 100, et peut également prendre en charge diverses interfaces de communication de données (Ethernet, RS232, RS485, etc.) pour faciliter l'échange de données avec d'autres appareils et systèmes.

• Expansion d'E/S: Prend en charge jusqu'à 32 FBM de la série 200 ; avec le module d'expansion de bus de terrain 100 (FEM100), il peut prendre en charge jusqu'à 128 FBM de la série 200 et jusqu'à 64 FBM de la série 100.

• Conception de fiabilité: Caractérisé par un bo?tier en aluminium moulé sous pression robuste pour fonctionner dans des environnements difficiles de niveau G3. Il utilise deux modules de contr?le pour offrir un fonctionnement tolérant aux pannes unique et breveté, améliorant considérablement la fiabilité par rapport à d'autres contr?leurs de processus.

• Programmation et configuration: Prend en charge plusieurs langages/méthodes de programmation (FBD, LD, ST, etc.), permettant aux utilisateurs d'écrire une logique de contr?le personnalisée. Il offre des options de configuration flexibles pour la personnalisation en fonction des exigences spécifiques de l'application.

• Synchronisation temporelle: Prend en charge la synchronisation temporelle avec une heure externe optionnelle provenant de satellites GPS.

Paramètres techniques

• Mémoire: 16 Mo de SDRAM, 32 Mo de mémoire flash.

• Alimentation: La tension d'entrée est généralement de 24 V CC (tension redondante) ; la consommation maximale de puissance par module non tolérant aux pannes est de 8,5 W.

• Dimensions et poids: 14,7 cm × 5,15 cm × 11,4 cm, 0,6 kg (poids d'expédition : 1,5 kg).

• Environnement de fonctionnement: Température de fonctionnement de 0 à +60 °C, adaptable à certaines conditions de température industrielles.

Principe de fonctionnement

I. Architecture du système et composants clés

• Architecture matérielle

• Noyau du processeur: Utilise des processeurs haute performance (par exemple, la série PowerPC) avec des capacités multitaches pour exécuter simultanément la logique de contr?le, les piles de protocoles de communication et les taches de gestion du système.

• Système de mémoire

• 16 Mo de SDRAM : Stocke les données d'exécution (variables de processus, résultats de calculs intermédiaires).

• 32 Mo de mémoire flash : Stocke le système d'exploitation, les programmes de contr?le, les paramètres de configuration et les données historiques.

• Interfaces de communication

• Réseau de contr?le MESH : Se connecte aux systèmes de contr?le de niveau supérieur (stations d'opérateur, stations d'ingénieur) via un Ethernet optique de 100 Mbps.

• Interface de bus de terrain : Prend en charge le protocole HDLC de 2 Mbps/268 Kbps pour connecter les modules de bus de terrain (FBM) afin d'échanger des données avec les dispositifs d'E/S.

• Interfaces d'expansion : Prend en charge les communications auxiliaires (RS232/RS485, etc.) pour le débogage ou l'intégration d'appareils tiers.

• Architecture logicielle

• Système d'exploitation en temps réel (RTOS) : Garantit l'exécution déterministe des taches de contr?le, prenant en charge la planification par priorité et la gestion des interruptions.

• Moteur de contr?le : Exécute la logique de contr?le programmée par l'utilisateur (algorithmes écrits en FBD, LD, ST, etc.).

• Pile de communication : Met en ?uvre les protocoles de réseau MESH, les protocoles de bus de terrain HDLC et d'autres normes de communication.

• Gestion de la configuration : Stocke et charge les configurations pour le FCP et les FBM connectés.

II. Flux de travail et traitement des données

1. Acquisition de données et traitement des entrées

• Collecte des signaux de terrain: Les FBM (modules d'entrée analogique/numérique) convertissent les signaux des capteurs de terrain (température, pression, états des interrupteurs) en signaux numériques, transmis au FCP270 via le bus de terrain HDLC.

• Prétraitement des données: Le FCP270 effectue le conditionnement des signaux (linéarisation, filtrage, conversion d'unités techniques), valide les données (vérification de plage, jugement du code de qualité) et marque les données anormales.

• Stockage des données: Les données traitées sont stockées dans la base de données en temps réel de la SDRAM pour les algorithmes de contr?le, tandis que les données critiques (valeurs d'alerte, tendances historiques) sont sauvegardées dans la mémoire flash.

2. Exécution de la logique de contr?le

• Analyse de l'algorithme de contr?le: Le FCP270 analyse la logique de contr?le programmée par l'utilisateur (boucles PID, contr?le séquentiel, interblocages logiques) et exécute les algorithmes de manière cyclique à des périodes prédéfinies (10 ms, 50 ms, etc.).

• Calcul en temps réel: Calcule en fonction des valeurs d'entrée actuelles et des paramètres définis (Kp, Ki, Kd du PID), générant des sorties de contr?le (ouvertsures de vannes, vitesses de moteurs).

• Gestion de la sécurité en cas de défaillance: Déclenche des stratégies de sécurité prédéfinies (maintenir la sortie, basculer vers des valeurs de secours) si des anomalies (déconnexion de capteur, panne de communication) sont détectées.

3. Contr?le et exécution des sorties

• Génération des données de sortie: Convertit les résultats des algorithmes de contr?le en formats reconnaissables par les FBM (courants de sortie analogique, signaux d'interrupteur numérique).

• Transmission des signaux de sortie: Envoie des commandes de sortie aux FBM correspondants via le bus HDLC ; les FBM convertissent les signaux numériques en sorties physiques (actionnement d'actionneurs, relais).

• Vérification de la rétroaction: Certains FBM prennent en charge la lecture de l'état de sortie (surveillance des contacts de relais) ; le FCP270 compare les valeurs attendues et réelles pour garantir la mise en ?uvre du contr?le.

4. Communication et coordination

• Communication avec les systèmes supérieurs: Télécharge les données en temps réel (variables de processus, alertes) vers les stations d'opérateur/d'ingénieur via le réseau MESH et re?oit les mises à jour de configuration (modifications de paramètres, téléchargement de programmes).

• Collaboration avec d'autres FCP: Dans les scénarios de contr?le redondant/distribué, plusieurs FCP270 synchronisent les données via le réseau MESH pour le partage de charge ou le basculement en mode chaud de secours.

• Synchronisation temporelle: Garantit une synchronisation temporelle cohérente entre tous les appareils du système via la synchronisation GPS ou interne pour éviter les conflits de synchronisation temporelle de contr?le.

III. Principales différences par rapport au FCP280

IV. Scénarios d'application

• Production chimique: Contr?le et surveillance précis des processus de réaction, du transport de matières, etc.

• Production d'électricité: Contr?le des chaudières, des turbines, des générateurs, etc.

• Métallurgie, extraction minière et minéraux: Contr?le et surveillance précis des équipements lors de l'extraction de minerais, de la concentration, de la fusion, etc.

• Traitement de l'eau et des eaux usées: Contr?le des pompes à eau, des vannes et surveillance de la qualité de l'eau.

• Industrie alimentaire et boissons: Contr?le et surveillance précis des équipements de production pour garantir une qualité stable des produits.