意大利MWM控制單元N860000可編程

一、產品定位與系統邊界
N860000 是 MWM Schmieranlagen 旗艦級可編程控制單元，面向中油-氣/脂潤滑系統，將“泵循環管理、傳感器監控、現場總線通訊”集成在 124 mm×90 mm×55 mm 的鋁合金殼體內，防護等級 IP 20，工作溫度 0–55 ℃。與 F301000、N880 系列共用同一 IDE，但 I/O 密度、運算資源及通訊協議棧全面升級，因此可視為“分布式潤滑系統的大腦”。
二、硬件架構——“CPU + FPGA + 模擬陣列”三層異構
計算核心
• 32-bit ARM Cortex-M7 @ 240 MHz，帶雙精度 FPU，專用于梯形圖/結構化文本實時運算；
• 片上 2 MB Flash / 512 kB SRAM，掉電保持 64 kB，可存儲 5000 條歷史報警；
• 外擴 8 MB QSPI NOR，用于用戶程序與配方文件 U 盤式升級（FAT32）。
可編程邏輯層
• Lattice LFE5U-25F FPGA，負責 8 路高速計數（1 MHz）、PWM 油泵驅動及 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）交換數據，中斷延遲 < 5 µs，確保“壓力突變→停泵”閉環 < 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 流量計或 PT100 溫度；
• 4 路 0–10 V / 4–20 mA 可選輸出，驅動比例閥或變頻器；
• 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 + 微內核
實時內核
• 采用 MWM-LK（基于 FreeRTOS 10.5）雙任務級：
– Level 1：1 ms 周期任務，跑邏輯、PID、報警；
– Level 2：100 µs 周期任務，跑泵 PWM、高速計數、緊急停機。
可編程范式
• 支持梯形圖（LD）、結構化文本（ST）、功能塊（FBD）；
• 提供“潤滑工藝宏塊”——PumpSeq、LubeCycle、AlarmMgr，用戶只需填寫參數即可生成完整潤滑程序。
非易失策略
• 雙映像區（A/B）+ CRC32 校驗，升級失敗自動回滾；
• 用戶變量/配方存放于 FRAM，寫入壽命 10^12 次，無需電池。
四、通訊與邊緣計算
物理層
• 標配 RS-485（Modbus RTU）+ CANopen（DS 405）；
• 選配 Ethernet（10/100 M）支持 MQTT、OPC UA，TLS 1.2 加密。
“潤滑數字孿生”
• 內置 JSON-RPC 服務器，周期上傳泵沖程、系統壓力、溫度；
• 云端算法可遠程改寫 PID 參數或潤滑周期，N860000 支持 OTA 差分升級（≈ 64 kB/次）。
五、典型工作流程
初始化：FPGA 自檢→ADC 零點校準→Modbus 地址沖突檢測；
主循環：
• 每 1 s 計算“泵需求指數” = f(壓力下降斜率，溫度，運行時間)；
• 若指數 > 閾值，則 Level 2 任務立即提升 PWM 占空比 5 %，并記錄事件；
異常處理：壓力 > 110 % 額定值 → 100 µs 內關泵 + 繼電器報警輸出；同時通過 MQTT 推送“OVER_PRESSURE”消息。
六、調試與維護
• 前面板 USB-C 兼作 Console，Baud 115200，可實時 trace 內核任務棧；
• 支持邏輯分析儀模式：FPGA 把 8 路數字量時序以 1 Msps 速率經 USB 灌流到 PC，用于捕捉微秒級抖動；
• 遠程診斷：通過 OPC UA 訂閱變量 “/Diagnostics/StackUsage”，內存泄漏一目了然。

意大利MWM控制單元N860000可編程