capitulo 2

Curso Básico Industrial IT SYSTEM 800xA

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CAPITULO 2 Contenido Pág. Capitulo 2 Configuración de Hardware del controlador AC800M 1 2.1 Información General 3 2.1.1 Objetivos 3 2.1.2 Leyenda 3 2.2 CPU del AC800M 4

2.2.1 CPU PM8XXX 4 2.2.2 Puertos de AC800M 6 2.2.3 WARM RESTART y COLD RESTART 7 2.2.4 Respaldo de Batería 7

2.3 Interfaces de Comunicación 9

2.3.1 Módulos en CEX-BUS 9 2.3.2 Cable y conectores de CEX-BUS 9

2.4 Módulos I/Os 11

2.4.1 Conexión de I/Os 11 2.4.1.1 Conexión vía ModuleBus 11 2.4.1.2 Expansión de ModuleBus eléctrico 12 2.4.1.3 Conexión vía PROFIBUS 14 2.4.1.4 Expansión de ModuleBus óptico 15

2.4.2 Módulos I/Os empleados en el proyecto Pebbles 17 2.4.3 Bases de I/Os (MTU: Module Termination Unit) 18

Ejercicio 2.1: Desarrollar la estructura de hardware del controlador en MODULEBUS eléctrico 20 Solución 2.1 21 Ejercicio 2.2: Desarrollar la estructura de hardware del controlador en MODULEBUS óptico. 26 Solución 2.2 26 Ejercicio 2.3 : Desarrollar la estructura de hardware del controlador con ampliación de I/Os por PROFIBUS 27 Solución 2.3 28


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2.5 Redundancia 31

2.5.1 Redundancia de CPUs 31 2.5.1.1 Principio de Tolerancia a fallas 31 2.5.1.2 Confiabilidad del controlador 31 2.5.1.3 Componentes de la Redundancia de CPU 33

Ejercicio 2.4 : Implementación de la redundancia del controlador AC800M 34 Solución 2.4 34


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2.1 Información General

2.1.1 Objetivos

Al finalizar el capítulo el participante será capaz de: � Describir la estructura del Hardware AC800M � Armar el árbol del proyecto con la estructura de hardware

� Realizar configuraciones básicas y ampliaciones de hardware de

control

2.1.2 Leyenda

�� Datos adicionales y citas a manuales y documentación complementaria �� Notas adicionales �� Ejercicio para ser desarrollado por el participante �� Solución del Ejercicio propuesto


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2.2 CPU del AC800M

2.2.1 CPU PM8XXX

El CPU del controlador consiste en dos partes: • CPU • Base

El CPU es un procesador motorola que corre a 48 MHz desde los modelos PM851 al PM861 y a 96MHz para los modelos PM864 y PM865. El PM866 contiene un procesador que corre a 133 MHz

Unidad Descripción Redundancia

PM851

48 MHz, 8 Mbytes RAM 1 puerto ethernet, 1 puerto serial y 1 puerto de servicio. Soporta un máximo de un módulo por CEX-BUS

No

PM856 48 MHz, 8 Mbytes RAM 2 puertos ethernet, 1 puerto serial y 1 puerto de servicio.

No

PM860 48 MHz, 8 Mbytes RAM 2 puertos ethernet, 1 puerto serial y 1 puerto de servicio.

No

Nuevo!!


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ModuleBus eléctrico y óptico para S800 I/O.

PM861

Simple o redundante, 48 MHz, 16 Mbytes RAM, 2 puertos ethernet, 1 puerto serial y 1 puerto de servicio.

Si

PM864

Simple o redundante, 96 MHz, 32 Mbytes RAM, 2 puertos ethernet, 1 puerto serial y un puerto de servicio.

Si

PM865 Simple o redundante, 96 MHz, 32 Mbytes RAM, 2 puertos ethernet, 1 puerto serial y 1 puerto de servicio.

Si

PM866

Simple o redundante, 133 MHz, 64 Mbytes RAM, 2 puertos ethernet, 1 puerto serial y 1 puerto de servicio.

Si

SOLO CON FIRMWARE S.V. 5.0.1/1


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2.2.2 PUERTOS DEL AC800M

El AC800M posee 2 puertos ethernet 1 (IEEE 802.3, 10BaseT con TCP/IP): CN1 y CN2. Asimismo posee 2 puertos seriales RS232, COM3 con soporte de modem y los siguientes protocolos: • COMLI • MODBUS • S3964R y COM4 para puerto de servicio. Posee un puerto para MODULE BUS eléctrico hacia comunicación directa con I/Os y un puerto para CEX-BUS para enlace de bus de comunicación extendida.

1 El CPU PM851 solo posee 1 puerto ethernet y sólo soporta 1 módulo CEX-BUS


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2.2.3 WARM RESTART y COLD RESTART

Modo Activado por Descripción

Inicio en Caliente (WARM INIT) Power OFF/ON La aplicación reinicia con

valores WARM RETAIN

Inicio en Frío (COLD INIT)

Presionar INIT < 2.5 seg

La aplicación reinicia con valores COLD RETAIN

Reset Presionar INIT > 3 seg

Las aplicaciones se borran del controlador

2.2.4 RESPALDO DE BATERIA

Batería Interna

Batería Externa


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El tiempo de respaldo varía dependiendo del tipo de CPU y el tipo de batería

Tipo de CPU Batería interna Tiempo mínimo (horas)

Batería externa Tiempo mínimo (semanas)

PM851 / PM856 / PM860 48 4

PM861 36 4

PM864 36 3

PM865HI 235 24

PM866 158 15 (SB822) 16 días (SB821)


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2.3 Interfaces de Comunicación

2.3.1 Módulos en CEX-BUS

Unidad Descripción Reemplazo en línea Redundancia

CI851 Es la interface de comunicación para PROFIBUS DP V0

No No

CI853 Es la interface de comunicación serial RS232C

No No

CI854 Es la interface de comunicación para PROFIBUS DP V1, posee línea PROFIBUS redundante

No No

CI854A Es la interface de comunicación para PROFIBUS DP V1, posee línea PROFIBUS redundante e interface redundante

Si Si

CI855 Es la interface de comunicación para la red Masterbus300 para el controlador AC800M

Si No

CI856 Es la interface de comunicación para el sistema IO S100.

Si No

CI857 Es la interface de comunicación para INSUM

Si No

CI858 Es la interface de comunicación para Drives ABB utilizando DriveBus

No No

CI860 Es la interface de comunicación para Foundation FieldBus HSE

Si No

CI862 Es la interface de comunicación para TRIO (Taylor Remote I/O)

Si No

CI867 Es la interface de comunicación para MODBUS TCP (disponible solo para Sytem800xA SV 5.1)

Si Si

2.3.2 Cables y conectores de CEX-BUS

�� El CEX-BUS debe terminarse con dos tipos de conectores: TB 850 (macho) TB 851 (hembra)


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�� Para separar el CEX-BUS se utiliza el cable TK-850 con conectores metálicos que mide 0.7 m.

Terminador de Bus TB850 (macho) en CEX-BUS

Cable TK850 para dividir CEX-BUS y terminador TB851 (hembra)

� Las configuraciones de CEX-BUS se encuentran en el manual: INDUSTRIAL IT 800xA – Control and I/O SV 4.1 AC800M Controller Hardware, ID: 3BSE036351R4101.


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2.4 Módulos I/Os

2.4.1 Conexión de I/Os

Las unidades I/Os se conectan a través de: � Module Bus (Optico o Eléctrico) � Profibus DP

2.4.1.1 Conexión via Module Bus

� Máximo 96 módulos I/O � 01 cluster base

� 1-7 cluster I/O

� 1-12 módulos por cluster

� Module Bus óptico: fibra plástica o vidrio HCS (Simplex

o Duplex).

ModuleBus eléctrico (hasta 12 módulos I/Os)

Cluster óptico (hasta 12 módulos I/Os por cluster)

Cluster modem direccionable Hasta 7 cluster ópticos


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2.4.1.2 Expansión de ModuleBus eléctrico El ModuleBus eléctrico puede expandirse con el cable TK801, el

cual viene en las siguientes dimensiones:

� TK801V003 300 mm � TK801V006 600 mm � TK801V012 1.2 m

La expansión emplea conectores TB805 y TB806:


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�� ModuleBus eléctrico posee un terminador pasivo TB807 compatibilidad G3 2

2 Según la norma ISA-S71-04-1985, las atmósferas corrosivas se clasifican en 4 niveles de agresividad, G3 es el tercer nivel en el cual existe una alta probabilidad que ocurra un ataque corrosivo. Los módulos I/Os con compatibilidad G3 contienen una letra “Z” en la parte frontal.


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2.4.1.3 Conexión via PROFIBUS

� Máximo 24 módulos I/Os por estación � 1 – 7 cluster I/O

� 1 – 12 módulos I/O S800 por cluster

Módulo esclavo PROFIBUS DP V1

Cluster modem direccionable

Estación PROFIBUS DP V1 (hasta 24 I/Os)


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2.4.1.4 Expansión de ModuleBus óptico

CI840 con línea PROFIBUS DP V1 redundante

CI801 con línea PROFIBUS DP V1 simple

TB842 puerto óptico para expandir ModuleBus


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Expansión de I/Os emplemando TB842 desde CI840

Expansión de I/Os emplemando TB842 desde CI801

� Las configuraciones de extensiones de I/Os pueden encontrarse en: INDUSTRIAL IT 800xA – Control and I/O SV 4.1 AC800M General Information and Installation, ID: 3BSE020923R4101.


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2.4.2 Bases de I/Os (MTU: Module Termination Unit)

� Información completa sobre módulos I/Os y MTU en: INDUSTRIAL IT 800xA – Control and I/O SV 4.1 Modules and Termination Unit, ID: 3BSE020924R4101.

Cada MTU se utiliza para cierto tipo de módulo I/O. Base compacta 1 conexión por canal


20

Base Extendida 3 conexiones por canal


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�� Ejercicio 3.1 : Desarrollar la estructura de hardware del controlador en

MODULEBUS eléctrico. 1. Vefirique el controlador que se creó por defecto en el directorio “Controllers”

al generar el Project Explorer de Control Builder

a. ¿Que dirección IP tiene?... Nueva dirección IP: ____________________ b. Usted puede cambiar el nombre de este controlador, emplee la tecla

[F2] o haga clik derecho sobre el controlador y seleccione “RENAME”. c. Seleccione el directorio del Controlador y verifique la carpeta

“Hardware AC800M”, ¿que tipo de CPU tiene?, ¿identifica los puertos del CPU?, ¿Identifica el MODULEBUS?.

d. Inserte en el nivel de MODULEBUS los módulos disponibles en su estación DEMO.


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�� Solución 3.1

1. Cambio de dirección IP del controlador en el directorio “Controllers” Seleccione el controlador…click derecho….seleccione “System Identity”

Escriba la dirección IP…click OK


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2. Selección del tipo de CPU Sobre el CPU que aparece por defecto…click derecho y seleccionar “Replace

With”.

3. Cambio de dirección IP en el puerto Ethernet CN1 Sobre el puerto 1 Ethernet…click derecho y seleccionar Editor


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Sobre el puerto 1 Ethernet…click derecho y seleccionar Editor


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4. Cambio de dirección IP del CPU del controlador El cambio de la dirección IP del controlador se realiza a través del puerto

COM4 empleando IPCONFIG en la siguiente ruta: Start / Programs / ABB Industrial IT 800xA / Engineering / Utilities / IPConfig

Utilice el cable TK512 para conectarse al puerto COM4 del controlador.

Puerto de PC para conectarse al COM4 del

controlador

Conectar al controlador cuando se haya colocado

el cable TK512


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Hacer clik en “Connect” y resetear el controlador (presionar INIT mas de 3 seg). Esperar hasta que el estado se vuelva a “Connected”. Coloca la dirección IP; para cambiar la máscara seleccione “Advanced Mode”.

Para cambiar la dirección IP del CPU redundante utilice la opción “Set Backup IP addresses…”.

� Las recomendaciones para dirección IP configuraciones de extensiones de I/Os pueden encontrarse en: INDUSTRIAL IT 800xA – System SV 4.1, Automation System Network, ID: 3BSE034463R4101.

5. Agregar módulos I/Os en ModuleBus eléctrico Desde el directorio de Controllers / Hardware AC800M / 0.PM8XXX /

ModuleBus…

Módulos S800 convencionales

Módulos S800 con seguridad intrínseca

Módulos S800 compactos


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�� Ejercicio 3.2 : Desarrollar la estructura de hardware del controlador en

MODULEBUS óptico. �� Solución 3.2 1. Inserte 01 módulo AI810 y un módulo DI820 en las direcciones 101 y 102

respectivamente. � Solución 3.2: Para expandir módulos sobre ModuleBus óptico seleccione la

posición del módulo al momento de añadirlo: Verifique las posiciones posibles: 101…112 / 701..712.

Los cluster modem son “transparentes” para el directorio de hardware.

Clúster modem (Transparente)


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�� Ejercicio 3.3 : Desarrollar la estructura de hardware del controlador con ampliación de I/Os por PROFIBUS

1. Seleccione la interfaz de comunicación adecuada para el protocolo PROFIBUS

DP V1 _______________________________________________________________

2. Seleccione el módulo esclavo PROFIBUS DP V1 para la ampliación de I/Os _______________________________________________________________ 3. Seleccione la dirección PROFIBUS del nodo esclavo _______________________________________________________________


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�� Solución 3.3 1. Insertar módulo CI854 en el CEXBUS En el nivel del directorio Hardware AC800M … click derecho y seleccionar

módulo CI854

Colocar la dirección que corresponde a la ubicación del módulo en el CEXBUS

Lista de interfaces de comunicación CEXBUS


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2. Insertar módulo esclavo PROFIBUS para expandir I/Os en forma remota

Insertar CI801 en la dirección “2”

CI854 (módulo maestro de comunicación PROFIBUS)

Lista de módulos (nodos) esclavos S800


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3. Insertar módulos AI810 y DI820 en el nodo 2

4. La estructura del Hardware del proyecto puede presentarse asi:

Nodo o esclavo “2”

ModuleBus eléctrico

ModuleBus óptico

Ampliación de I/O con PROFIBUS


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2.5 Redundancia

2.5.1 Redundancia de CPU

2.5.1.1 Principio de Tolerancia a fallas

Este principio se basa en la actualización continua de la unidad backup hacia el mismo estado que la unidad primaria. Esta característica posibilita que la unidad backup tome el control en forma automática. (Tiempo de switch-over: menos de 10 ms). La unidad backup toma el control del proceso cuando ocurre una de las siguientes situaciones: � Error en la memoria u otro error de hardware del CPU

primario. � Error de comunicación grave sobre la Red de Control, lo

cual significa la pérdida de ambos puertos del CPU primario.

� Error grave de comunicación sobre el ModuleBus.

2.5.1.2 Confiabilidad del controlador

Los métodos de cálculo de la confiabilidad utilizados por ABB para los nuevos productos desarrollados son compatibles con la norma MIL-HDBK-217d(3). La confiabilidad es la probabilidad que el sistema permanezca en operación sin fallas por una cierta cantidad de tiempo representado por {t}, en otras palabras, esto indica la probabilidad del sistema de completar su trabajo sobre un periodo sin fallas. La probabilidad se deriva del valor MBTF (Mean Between Time Failures) utilizando la siguiente fórmula:

(3) MIL-HDBK-217D: Reliability Prediction of Electronic Equipment (1982), norma DOD/USAF, tiene como propósito establecer y mantener métodos consistentes y uniformes para la estimación de la confiabilidad inherente de un equipo o sistema electrónico. Esta norma provee una base común para las predicciones de confiabilidad.


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R(t)= e-�t Donde R(t) es la probabilidad que el sistema continúe operando sin fallas en el tiempo t, � es la tasa de falla, y t es el tiempo de duración. Por ejemplo, podemos calcular la confiabilidad de un controlador simple de la siguiente forma: �: 8760 horas / año / 600000 horas por falla = 0.0146 fallas por año t: 1 año R(t) = 0.986 En el caso de CPU redundantes se utiliza la “confiabilidad en serie” de la siguiente forma, considerando que ambos CPUs tienen la misma probabilidad de falla: R(t)=R(t)1 * R(t)2 R(t)CPU=0.986 * 0.986 = 0.972 Para un sistema redundante Sin embargo ya que en el sistema redundante, una de las unidades podría fallar sin afectar la operación total del proceso, entonces se aplica la “confiabilidad en serie” de la siguiente forma: R(t)redundante = 1-[(1-R(t)CPU1)(1-R(t)CPU2)] R(t)redundante = 1-0.000773 = 0.999 Lo cual demuestra que la solución redundante ofrece mayor confiabilidad que la opción simple.


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2.5.1.3 Componentes de la Redundancia de CPU

CPU primario (upper)

CPU redundante

Led DUAL de sincronización


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�� Ejercicio 3.4: Implementación de la redundancia del controlador AC800M �� Solución 3.4 1. Identifique el par redundante del controlador AC800M y proceda de la siguiente

forma: 1.1 Ambos CPUs deben estar desenergizados y conectados con el cable de

redundancia RCU LINK y de CEXBUS. 1.2 En la aplicación construir el HW del proyecto 1.3 Identificar y energizar el CPU primario 1.4 Esperar hasta que el CPU primario esté en Running (Led “R”) 1.5 Energizar el CPU redundante 1.6 Esperar hasta que ambos CPUs esten en modo Dual (Led “D”) y que el

CPU primario marque “P” (Primario). 1.7 Al estar los dos CPUs en modo dual, desernegizar el CPU primario y

observar el estado de los módulos I/Os, observar el led DUAL y “P” del CPU redundante.

1.8 Volver a energizar el CPU primario y tomar el tiempo en que ambos vuelven al modo DUAL.

capitulo 2

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