意大利MWM控制單元N860000可編程

一、產(chǎn)品定位與系統(tǒng)邊界
N860000 是 MWM Schmieranlagen 旗艦級(jí)可編程控制單元，面向中油-氣/脂潤滑系統(tǒng)，將“泵循環(huán)管理、傳感器監(jiān)控、現(xiàn)場總線通訊"集成在 124 mm×90 mm×55 mm 的鋁合金殼體內(nèi)，防護(hù)等級(jí) IP 20，工作溫度 0–55 ℃。與 F301000、N880 系列共用同一 IDE，但 I/O 密度、運(yùn)算資源及通訊協(xié)議棧全面升級(jí)，因此可視為“分布式潤滑系統(tǒng)的大腦"。
二、硬件架構(gòu)——“CPU + FPGA + 模擬陣列"三層異構(gòu)
計(jì)算核心
• 32-bit ARM Cortex-M7 @ 240 MHz，帶雙精度 FPU，專用于梯形圖/結(jié)構(gòu)化文本實(shí)時(shí)運(yùn)算；
• 片上 2 MB Flash / 512 kB SRAM，掉電保持 64 kB，可存儲(chǔ) 5000 條歷史報(bào)警；
• 外擴(kuò) 8 MB QSPI NOR，用于用戶程序與配方文件 U 盤式升級(jí)（FAT32）。
可編程邏輯層
• Lattice LFE5U-25F FPGA，負(fù)責(zé) 8 路高速計(jì)數(shù)（1 MHz）、PWM 油泵驅(qū)動(dòng)及 4 路 16-bit 逐次逼近 ADC 的順序采樣；
• FPGA 與 MCU 通過 16-bit 并行總線（FMC 接口）交換數(shù)據(jù)，中斷延遲 < 5 µs，確保“壓力突變→停泵"閉環(huán) < 200 µs。
模擬前端
• 8 路差分輸入，±0.1 % 精度，可接 0–10 bar 壓力、4–20 mA 流量計(jì)或 PT100 溫度；
• 4 路 0–10 V / 4–20 mA 可選輸出，驅(qū)動(dòng)比例閥或變頻器；
• 8 路繼電器輸出 8 A@250 VAC，100 k 次電氣壽命。
三、軟件模型——IEC-61131-3 + 微內(nèi)核
實(shí)時(shí)內(nèi)核
• 采用 MWM-LK（基于 FreeRTOS 10.5）雙任務(wù)級(jí)：
– Level 1：1 ms 周期任務(wù)，跑邏輯、PID、報(bào)警；
– Level 2：100 µs 周期任務(wù)，跑泵 PWM、高速計(jì)數(shù)、緊急停機(jī)。
可編程范式
• 支持梯形圖（LD）、結(jié)構(gòu)化文本（ST）、功能塊（FBD）；
• 提供“潤滑工藝宏塊"——PumpSeq、LubeCycle、AlarmMgr，用戶只需填寫參數(shù)即可生成完整潤滑程序。
非易失策略
• 雙映像區(qū)（A/B）+ CRC32 校驗(yàn)，升級(jí)失敗自動(dòng)回滾；
• 用戶變量/配方存放于 FRAM，寫入壽命 10^12 次，無需電池。
四、通訊與邊緣計(jì)算
物理層
• 標(biāo)配 RS-485（Modbus RTU）+ CANopen（DS 405）；
• 選配 Ethernet（10/100 M）支持 MQTT、OPC UA，TLS 1.2 加密。
“潤滑數(shù)字孿生"
• 內(nèi)置 JSON-RPC 服務(wù)器，周期上傳泵沖程、系統(tǒng)壓力、溫度；
• 云端算法可遠(yuǎn)程改寫 PID 參數(shù)或潤滑周期，N860000 支持 OTA 差分升級(jí)（≈ 64 kB/次）。
五、典型工作流程
初始化：FPGA 自檢→ADC 零點(diǎn)校準(zhǔn)→Modbus 地址沖突檢測；
主循環(huán)：
• 每 1 s 計(jì)算“泵需求指數(shù)" = f(壓力下降斜率，溫度，運(yùn)行時(shí)間)；
• 若指數(shù) > 閾值，則 Level 2 任務(wù)立即提升 PWM 占空比 5 %，并記錄事件；
異常處理：壓力 > 110 % 額定值 → 100 µs 內(nèi)關(guān)泵 + 繼電器報(bào)警輸出；同時(shí)通過 MQTT 推送“OVER_PRESSURE"消息。
六、調(diào)試與維護(hù)
• 前面板 USB-C 兼作 Console，Baud 115200，可實(shí)時(shí) trace 內(nèi)核任務(wù)棧；
• 支持邏輯分析儀模式：FPGA 把 8 路數(shù)字量時(shí)序以 1 Msps 速率經(jīng) USB 灌流到 PC，用于捕捉微秒級(jí)抖動(dòng)；
• 遠(yuǎn)程診斷：通過 OPC UA 訂閱變量 “/Diagnostics/StackUsage"，內(nèi)存泄漏一目了然。

意大利MWM控制單元N860000可編程