FM821
FM系列高速主控制器模块
1. 概述
FM821是FM系列硬件的控制器模块，是系统的核心控制部件，主要工作是收集I/O模块上报的现场数据，根据组态的控制方案完成对现场设备的控制，同时负责提供数据到上层操作员站显示，支持快速运算周期。
FM821控制器模块，支持两路冗余以太网和上位机进行通讯，实时上传过程数据以及诊断数据。可以在线下装和更新工程，且不会影响现场控制，支持单路IO-BUS总线和从站I/O模块进行通讯。
FM821控制器模块支持双冗余配置使用，冗余配置时，当一个控制器模块出问题时，原工作控制器模块会自动切换到备用控制器模块上工作，且不会对现场控制进行扰动。FM821控制器模块兼容和利时FM系列I/O模块。
两块控制器模块和6个两两冗余的电源模块安装在8槽主控机笼FM320上，就构成了一个基本的控制器单元。
通过主控底座的背板总线，完成两个控制器模块之间的冗余连接，控制器模块通过I/O-BUS可以连接最多100个I/O模块。控制总线拓扑结构为总线型；同时支持远程I/O机柜。
基本的控制器单元如下图1-1所示：
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图1-1 FM821控制器单元
FM821主控模块为盒式插件结构，前面板有模块状态指示灯、掉电保护开关、复位按钮及电池仓旋钮。后面板的96针插头实现与FM320 8槽主控机笼的连接，通讯接口、站地址、域地址、电源接口均位于FM320机笼的背板上。
2. 使用说明
2.1．状态指示灯与前面板说明
FM821主控制器前面板上丰富的状态灯，现场实时显示电源、网络、通道的工作状态，为维护人员提供直观和快捷的故障提示。
表2-1 状态指示灯说明
灯名称 RUN STANDBY ERROR PROJECT SYNC
颜色 绿 黄 红 绿 黄
状态
亮 灭 亮 灭 亮 灭 亮 闪 灭 亮
含义
正常运行 停止运行 主控单元为从 主控单元为主
主控故障或未完成初始化 主控单元正常运行 主控有工程 工程下装或备份 主控没有工程 同步通路正常
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SNET1 黄
SNET2 黄
CNET 黄
闪 灭 亮 闪 灭 亮 闪 灭 亮 闪 灭 同步数据正常
同步通路故障（单主控） 系统网1链接正常
系统网1链接正常并处于数据交换 系统网1故障 系统网2链接正常
系统网2链接正常并处于数据交换 系统网2故障 控制网节点正常
控制网节点正常且有数据交换 控制网节点故障
图2-1 FM821主控前面板图
2.2．安装与固定
主控单元采用“模块+机笼”组合的结构，安装在机柜中。
步骤一：将FM821主控沿FM320主控机笼导轨槽插入相应槽位（#1和#2号导轨），使FM821主控后面板的96针插头与FM320内的96针插座紧密连接。
步骤二：确认插入正确并牢固后，固定前面板上的紧固螺钉。 安装好的FM821主控模块如图2-2所示：
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图2-2 安装好FM821主控模块的机笼前视图
2.3．系统配置
FM821主控模块安装在FM320主控机笼中，通过机笼后面的相关接口可以组成如图2-3所示的系统架构。参照FM系统的机柜设计，单机柜情况下，一共可以连接6列IO模块。通过冗余网段集线器，实现操作员站、工程师站、服务器站与各个现场控制站的以太网通讯。
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图2-3 FM821主控模块与IO模块的DP网络连接图
相关的FM系统机柜安装，如图2-4所示：
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FM系统机柜前视图 FM系统机柜后视图
图2-4 FM系统机柜安装效果图
2.4. FM320机笼接口
FM320的机笼接口详见《FM320 8槽主控机笼模块使用说明书》。
2.5. 站地址与域地址设定
FM821主控单元的站地址和域地址设定都是通过FM320背板上的拨码开关设置，请参见《FM320 8槽主控机笼模块使用说明书》。
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3. 其他特殊功能说明
3.1. 诊断功能
故障诊断对象是主控制器的基础硬件以及各个功能块，最终达到诊断整个控制器的目标。控制器支持以下几种类型的诊断：
• 本机DP收发器故障诊断、从站DP收发器故障诊断、时钟诊断、电源工
作故障诊断、掉电保护诊断。 • 温度状态诊断、。
• 冗余网连接状态诊断、系统网连接状态诊断、模块连接状态诊。 • 掉电保护电池容量不足。
3.2. 控制器冗余
主控单元是操作员与现场设备传输信息的枢纽，极为重要，所以一般采用冗余配置的方式来提高系统的可靠性。
在FM320主控机笼的相应槽位上插入两个FM821主控单元，并正确设置FM320背板上的拨码开关，就构成了冗余配置。在冗余方式下，一个控制器处于工作状态（主机），另一个控制器处于备用状态（从机）。
注意
• •
必须保证两个拨码开关的设置一致并与实际相符。 在设置拨码开关时，需在主控模块断电的情况下进行。
两个冗余配置的主控单元分为主机和从机。主机参与实时工作，主机与从机每周期交互同步数据，从机使用同步数据跟随主机运行。当主机出现致命故障并且从机工作正常时，则进行主从切换。主从切换为无扰切换，不会造成输出的突变。若从机也故障，则不进行切换。
在冗余配置下，系统上电后，FM821自动判定主从状态。指示灯STANDBY
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标识模块的主从状态。
3.3 掉电保护
主控制器在实时运行时，有一些重要数据（retain型）需要保存，并且要求在系统掉电时这些数据仍能保持，所以模块内部底板上设有掉电保护电路。掉电保护电路由位于前面板的掉电保护开关手动控制。
当掉电保护开关拨至“ON”时，掉电保护设置有效，主控制器掉电时数据保持不丢失。重新上电后，被保护数据自动恢复到当前值。当掉电保护开关拨至“OFF”时（默认状态），掉电保护无效，重新上电后，数据恢复为初始值。
掉电保护电路由低功耗的SRAM、供电电路、控制电路及备用电池组成。供电电路保证在系统正常时由电源给SRAM供电，系统掉电时自动转换到由备用电池给SRAM供电；控制电路保证在电源供电时SRAM正常读写，电池供电时SRAM处于保护状态，特别防止在系统上电/掉电过程中的瞬间干扰信号对SRAM芯片的写入而改变SRAM中的数据。
控制器的后备电池装在控制器BAT电池仓中，内装有掉电保护电池，可更换。电池安装在电池盒中，电池盒卡在电池仓盖里，电池、电池盒和电缆是一个不可拆分的整体，更换时要一同更换。
3.4 系统复位
FM821模块的前面板上有复位按钮，每按下RESET按钮一次，FM821模块将重新启动。当工程正在运行时，如果需要更换主控的站地址或者域地址，改变拨码开关后，可使用系统复位按钮使更改的设置生效。
系统复位功能一般不推荐使用。
3.5 工程下装
下装时应注意下图3-1所示，应勾选下方的”High”。
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图3-1 下载工程界面
4. 工程应用
4.1. 应用注意事项
(1) 系统电源和现场电源冗余配置，并严格分开，分别由隔离电源单独供电，
确保现场侧与系统侧隔离。
(2) 保证底座的系统接地保护点和现场接地保护点已可靠接地。
4.2. 故障处理
(1) 冗余配置情况下，如果出现通讯故障，控制器模块会发生切换。切换后如
果活动模块和备用模块的ERROR灯都闪烁，则是外部线路故障，如果切换后只有备用模块ERROR灯闪烁，活动模块通道灯不闪烁，则是备用模块的内部线路故障。
(2) 故障识别并恢复后，插拔备用模块，以便清除故障记忆。
(3) 更换保险丝时，严禁徒手操作，要求使用专用工具（尖嘴钳）更换保险丝。
5. 性能指标
FM821主控制器模块的性能指标如下表所示：
系统供电电源 输入电压 功耗 热插拔 复位
21.6～26.4V 6Wmax@24V 支持
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复位方式 掉电保护 设置方式 掉电保护手段 工程单独下载 选择方式
控制器地址设定方式 站地址 域地址 运算周期 软件可调 系统网 以太网 数量 带宽 吞吐率 冗余 冗余模式 数据同步链路 带宽 吞吐率 控制网 协议类型 DP主卡数量 工作方式 协议版本 通讯速率 I/O模块起始地址 诊断信息 系统网
支持外部按钮复位
前面板提供1路开关BAT 后备电池（使用年限至少3年）。
底板上提供1路拨码开关
7位 5位
最快50ms
100BASE-TX 2路，冗余工作 100Mbps 10M Bytes/s
主从热备冗余 全双工工业以太网 100Mbps 7M Bytes/s
Profibus-dp协议，DPV1版本 2个，主从热备 单网工作 DPV1
187.5 Kbps、500Kbps、1.5Mbps可组态配置，针对FM IO模块最高支持500Kbps
普通I/O模块地址范围为1～125
诊断导致系统网持续（5S以上）无法工作的故障
诊断范围包括电源、时钟、内存以及其他各类会导致系统控制异
控制器内部硬件 常的存储器和功能部件，主机在以上故障下会自动复位降从，从机会报警，并不再升主
控制网故障诊断 温度状态监测 掉电保护监测 物理特性 尺寸（W *D*H） 安装方式
诊断由于本机带来的控制网故障
监测CPU周围的温度，监测范围-40oC~+125C 监测掉电保护电池的剩余电量
o
305mm*177.8mm*71.12mm.
模块通过导轨安装在机笼上，采用螺钉固定在端子模块底座的安
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装方式
外壳防护等级 重量（不含包装） 环境指标 工作环境温度 工作环境相对湿度 储存环境温度 储存环境相对湿度
-20℃~60℃ 5%~95%，无凝结 -40℃~80℃ 5%~95%，无凝结
IEC60529，IP20（防12mm以上异物进入，不防水） 约0.45kg
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