意大利MWM控制单元N860000可编程

 意大利MWM控制单元N860000可编程

一、产品定位与系统边界
N860000 是 MWM Schmieranlagen 旗舰级可编程控制单元，面向中油-气/脂润滑系统，将“泵循环管理、传感器监控、现场总线通讯"集成在 124 mm×90 mm×55 mm 的铝合金壳体内，防护等级 IP 20，工作温度 0–55 ℃。与 F301000、N880 系列共用同一 IDE，但 I/O 密度、运算资源及通讯协议栈全面升级，因此可视为“分布式润滑系统的大脑"。
二、硬件架构——“CPU + FPGA + 模拟阵列"三层异构
计算核心
• 32-bit ARM Cortex-M7 @ 240 MHz，带双精度 FPU，专用于梯形图/结构化文本实时运算；
• 片上 2 MB Flash / 512 kB SRAM，掉电保持 64 kB，可存储 5000 条历史报警；
• 外扩 8 MB QSPI NOR，用于用户程序与配方文件 U 盘式升级（FAT32）。
可编程逻辑层
• Lattice LFE5U-25F FPGA，负责 8 路高速计数（1 MHz）、PWM 油泵驱动及 4 路 16-bit 逐次逼近 ADC 的顺序采样；
• FPGA 与 MCU 通过 16-bit 并行总线（FMC 接口）交换数据，中断延迟 < 5 µs，确保“压力突变→停泵"闭环 < 200 µs。
模拟前端
• 8 路差分输入，±0.1 % 精度，可接 0–10 bar 压力、4–20 mA 流量计或 PT100 温度；
• 4 路 0–10 V / 4–20 mA 可选输出，驱动比例阀或变频器；
• 8 路继电器输出 8 A@250 VAC，100 k 次电气寿命。
三、软件模型——IEC-61131-3 + 微内核
实时内核
• 采用 MWM-LK（基于 FreeRTOS 10.5）双任务级：
– Level 1：1 ms 周期任务，跑逻辑、PID、报警；
– Level 2：100 µs 周期任务，跑泵 PWM、高速计数、紧急停机。
可编程范式
• 支持梯形图（LD）、结构化文本（ST）、功能块（FBD）；
• 提供“润滑工艺宏块"——PumpSeq、LubeCycle、AlarmMgr，用户只需填写参数即可生成完整润滑程序。
非易失策略
• 双映像区（A/B）+ CRC32 校验，升级失败自动回滚；
• 用户变量/配方存放于 FRAM，写入寿命 10^12 次，无需电池。
四、通讯与边缘计算
物理层
• 标配 RS-485（Modbus RTU）+ CANopen（DS 405）；
• 选配 Ethernet（10/100 M）支持 MQTT、OPC UA，TLS 1.2 加密。
“润滑数字孪生"
• 内置 JSON-RPC 服务器，周期上传泵冲程、系统压力、温度；
• 云端算法可远程改写 PID 参数或润滑周期，N860000 支持 OTA 差分升级（≈ 64 kB/次）。
五、典型工作流程
初始化：FPGA 自检→ADC 零点校准→Modbus 地址冲突检测；
主循环：
• 每 1 s 计算“泵需求指数" = f(压力下降斜率，温度，运行时间)；
• 若指数 > 阈值，则 Level 2 任务立即提升 PWM 占空比 5 %，并记录事件；
异常处理：压力 > 110 % 额定值 → 100 µs 内关泵 + 继电器报警输出；同时通过 MQTT 推送“OVER_PRESSURE"消息。
六、调试与维护
• 前面板 USB-C 兼作 Console，Baud 115200，可实时 trace 内核任务栈；
• 支持逻辑分析仪模式：FPGA 把 8 路数字量时序以 1 Msps 速率经 USB 灌流到 PC，用于捕捉微秒级抖动；
• 远程诊断：通过 OPC UA 订阅变量 “/Diagnostics/StackUsage"，内存泄漏一目了然。

意大利MWM控制单元N860000可编程