Analog devices UMAC-4000

Конечно, вот подробное описание, технические характеристики и информация о совместимости для контроллера движения Analog Devices UMAC-4000.

Общее описание

UMAC-4000 (Universal Motion and Automation Controller) — это высокопроизводительный программируемый контроллер движения и автоматизации, разработанный компанией Analog Devices (ранее известной как Delta Tau Data Systems). Это флагманская модель в линейке UMAC, представляющая собой мощную и гибкую платформу для управления сложными многокоординатными системами в задачах промышленной автоматизации, испытательного оборудования, робототехники и станков с ЧПУ высокой точности.

Ключевая концепция: UMAC-4000 построен по модульному принципу. Базовый блок (CPU) содержит процессор и интерфейсы связи, а все функции ввода-вывода и управления приводами реализуются с помощью съемных плат расширения, устанавливаемых в слоты на шине Turbo PMAC (проприетарная высокоскоростная шина).

Основные особенности:

• Мощный процессор: Использует DSP (цифровой сигнальный процессор) и FPGA для обработки сложных алгоритмов управления в реальном времени.
• Жесткое реальное время: Детерминированная система с предсказуемым временем отклика, что критично для точного позиционирования.
• Гибкость и масштабируемость: Конфигурация подбирается под конкретную задачу путем выбора необходимых плат (осевые, цифровые/аналоговые I/O, специализированные интерфейсы).
• Многоосевое управление: Способен управлять десятками осей (серво- и шаговыми) одновременно со сложной кинематикой и компенсацией ошибок.
• Развитое программирование: Поддерживает несколько языков: высокоуровневый язык PMAC (похожий на BASIC/C), PLC-лестничные диаграммы (в среде Workbench), а также возможность работы с внешним PC по протоколу «Master/Slave».
• Передовые функции: Встроенные функции интерполяции, компенсации люфта, адаптивного управления, сетевая синхронизация (Ethernet MACRO).

Технические характеристики

Характеристики зависят от конкретной конфигурации. Приведены параметры типового базового модуля CPU.

1. Вычислительная система:

• Процессор: Аналоговый сигнальный процессор (DSP) ADSP-21065L или более поздний, работающий на частоте 100+ МГц.
• Сопроцессор: ПЛИС (FPGA) для обработки высокоскоростных сигналов обратной связи, ШИМ и управления в реальном времени.
• Память:
  • Программная память (Flash): до 4 МБ для хранения программ и конфигураций.
  • Оперативная память (SRAM): до 4 МБ для данных и программ.
• Часы реального времени: Встроенные.

2. Интерфейсы связи (на базовом CPU):

• USB 2.0: Основной порт для конфигурации, программирования и отладки с ПК.
• Ethernet 10/100BASE-T: Для сетевого подключения, удаленного управления, связи с HMI и другими устройствами по протоколам TCP/IP, UDP, Modbus TCP.
• Опционально: Порт MACRO (Motion and Control Ring Optical) — высокоскоростная волоконно-оптическая кольцевая сеть для синхронизации нескольких контроллеров UMAC с наносекундной точностью.

3. Шина расширения:

• Тип: Turbo PMAC PCI Bus.
• Количество слотов: В стандартной стойке UMAC-4000 обычно 4 или 8 слотов для плат расширения.

4. Платы расширения (примеры):

• Осевые платы (ACC-* series):
  • ACC-24E3: Цифровая сервоосевая плата для управления сервоприводами с интерфейсом +/-10В аналогового сигнала или ШИМ. Поддержка энкодеров, резольверов.
  • ACC-24E2: Аналогична 24E3, с другими вариантами разъемов.
  • ACC-28E: Плата для управления шаговыми двигателями (микрошаг).
  • ACC-14E: Плата для управления бесщеточными серводвигателями (синусно-косинусный энкодер).
• Платы ввода-вывода (I/O):
  • ACC-65E: Цифровые входы/выходы (оптоизолированные).
  • ACC-66E: Аналоговые входы/выходы.
  • ACC-67E: Релейные выходы.
• Специализированные платы: Платы для управления гидравликой, датчиками температуры, специальные интерфейсы (SSI, BISS-C).

5. Программное обеспечение:

• PEWIN32/PEWIN64PRO: Устаревшая среда разработки для MS-DOS/Windows.
• Workbench: Современная графическая среда разработки для конфигурации, программирования, настройки и диагностики (заменила PEWIN).

6. Физические и экологические параметры:

• Форм-фактор: Монтируемая в стойку металлическая корзина (Backplane) с блоком питания.
• Питание: +24В DC или 100-240В AC (в зависимости от модели блока питания в корзине).
• Рабочая температура: 0°C до +55°C (типичная для промышленных контроллеров).

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

ВАЖНО: UMAC-4000 — это платформа. Полный парт-номер формируется из номеров базового модуля CPU, корзины (Backplane) и всех плат расширения.

1. Базовые модули (CPU) и корзины:

• UMAC-4000-CPU: Базовый вычислительный модуль (карта) для установки в корзину.
• UMAC-4000-BP04: Корзина (Backplane) на 4 слота расширения с блоком питания.
• UMAC-4000-BP08: Корзина (Backplane) на 8 слотов расширения с блоком питания.
• Комплект: Часто поставляется как комплект UMAC-4000-KIT04 или UMAC-4000-KIT08 (CPU + соответствующая корзина).

2. Совместимые/Аналогичные модели в линейке Analog Devices (Delta Tau):

• Предшественники и аналоги:

  • PMAC2: Более ранняя серия, прямая предшественница UMAC. Платы от PMAC2 часто физически и функционально совместимы со слотами UMAC-4000.
  • UMAC-3000: Менее производительная версия с процессором на базе x86. Использует те же платы расширения ACC-xxE.
  • UMAC-2000: Еще более простая версия.

• Следующее поколение (частично совместимое):

  • ACRO-4000 / ACRO-8000: Более современные компактные контроллеры. Имеют улучшенную архитектуру, но используют другие платы расширения (серии AXR, AXI). Прямой аппаратной совместимости с платами ACC-xxE от UMAC-4000 нет, но программная миграция возможна.
  • Power Brick LV / AC: Модульные интегрированные приводы с контроллером на базе архитектуры PMAC. Программно совместимы, но аппаратно — это все-в-одном решение.

• Текущие флагманские решения:

  • Alpha-4: Современный высокопроизводительный контроллер AD для самых сложных задач. Представляет собой эволюционное развитие идеологии UMAC с новой аппаратной базой.

3. Совместимость плат расширения:

• Платы серии ACC-xxE (24E3, 28E, 65E, 66E и т.д.) являются стандартными и взаимозаменяемыми для UMAC-4000, UMAC-3000 и старых корзин PMAC2 с шиной Turbo PMAC.
• Платы от UMAC-2000 и более новых ACRO/Power Brick/Alpha — несовместимы.

4. Совместимость с приводами и обратной связью: UMAC-4000 совместим с огромным количеством серво- и шаговых приводов различных производителей через:

• Аналоговое напряжение +/-10В.
• Цифровые импульсные сигналы (Pulse/Dir).
• Поддержку всех основных типов энкодеров (инкрементальные, абсолютные), резольверов, датчиков Hall.

Вывод

UMAC-4000 — это проверенная временем, мощная и невероятно гибкая платформа для создания систем автоматизации высшего класса. Ее ключевые преимущества — модульность, детерминированное быстродействие и богатый функционал. Хотя сегодня она частично заменена более новыми моделями (ACRO, Alpha), большое количество систем на базе UMAC-4000 остается в эксплуатации, а парк совместимых плат расширения и поддержка со стороны Analog Devices делают ее актуальным решением для модернизации и ремонта существующих установок.