Setiap pengawal atur cara dibina di sekeliling kitaran imbasan: baca input, laksanakan atur cara pengguna, tulis output dan ulang tanpa henti selagi bekalan 24 V wujud. Kebanyakan ingatan kerja ini ialah SRAM pantas yang meruap, yang kehilangan kandungannya sebaik sahaja kuasa dialih keluar — namun sebuah barisan pengeluaran menjangka pembilangnya, gegelung selak, nilai resipi dan jam berjalan bertahan melalui penutupan waktu malam, brown-out atau kerendahan bekalan seketika, dan sebuah mesin alat menjangka parameternya, ofset alat dan kedudukan rujukan sifar paksi turut bertahan. Oleh itu, pengekalan bukan ciri pilihan tetapi subsistem yang ditakrifkan dengan profil beban dan ekonomi kegagalannya sendiri. Kertas pertama mengenai pengekalan nikel-logam hidrida untuk kawalan PLC dan CNC ini menerangkan dengan tepat apa yang mesti diingati dan mengapa, serta membedah beban arus sangat rendah yang mengekalkan SRAM CMOS dan jam masa nyata hidup apabila bekalan utama hilang. Pengawal sebenar menambat perbincangan: satu keluarga PLC kecil menawarkan sama ada RAM dengan kapasitor untuk kira-kira dua minggu pengekalan pada 25 °C, atau RAM dengan bateri untuk kira-kira lima tahun; sebuah PLC kompak yang meluas digunakan bergantung pada superkapasitor dalaman untuk kira-kira 50 hingga 100 jam pengekalan jam dan kad bateri pilihan sehingga 200 hari; sebuah CPU mewah menyatakan masa sandaran sekitar enam minggu pada 40 °C dan kawasan data terkekal yang diukur dalam megabait; dan kawalan CNC telah lama menggunakan sel litium primer 3.6 V, sesetengahnya dengan tetingkap hot-swap hanya lima minit. Angka-angka ini membingkai tiga seni bina pengekalan — kapasitor, bateri dan ingatan tidak meruap sepenuhnya — yang pemilihan dan reka bentuknya dibincangkan dalam kertas kedua.
Semasa operasi, CPU melaksanakan atur cara pengguna — ditulis dalam bahasa IEC 61131-3 dalam sebuah PLC — daripada ingatan kerja, mengemas kini imej input/output, bendera dalaman, pemasa, pembilang dan daftar data pada setiap imbasan. SRAM pantas diutamakan kerana ia mempunyai ketahanan kitaran tanpa had dan pemasaan tulis pantas, tetapi ia meruap: alih keluar bekalan dan bit-bitnya mereput dalam milisaat. Kod atur cara biasanya dicerminkan dalam flash, tetapi keadaan hidup mesin — kiraan terkumpul, kelompok separa, nilai setpoint yang dimasukkan pengendali — hanya wujud dalam storan meruap itu.
Oleh itu, pengawal menetapkan julat retentif (selak) yang kandungannya mesti bertahan apabila kuasa hilang, berbeza daripada tag tidak retentif yang dibenarkan untuk diset semula. CPU modular moden boleh mengekalkan beberapa megabait data sedemikian; pereka menanda tag mana yang retentif dan perkakasan mesti mengekalkan sel-sel tersebut, serta jam masa nyata, hidup sepanjang gangguan.
Jam masa nyata (RTC) mengekalkan cap masa, log peristiwa, rutin terjadual dan pembilang syif yang betul sepanjang kehilangan kuasa. Ia litar yang sangat kecil — reka bentuk papan menggunakan cip RTC khusus seperti DS3231 atau PCF2129 dengan input sandaran — tetapi ia beroperasi berterusan dan ketepatannya ditentukan secara berasingan, lazimnya dalam lingkungan beberapa puluh saat sebulan pada 25 °C (satu PLC kompak menyatakan lebih/kurang 90 saat sebulan, keluarga modular sekitar 27).
Oleh kerana RTC tidak pernah berhenti, tarikan mikroampenya disepadukan sepanjang keseluruhan selang tanpa kuasa dan kerap mendominasi anggaran tenaga pengekalan bersama arus sedia SRAM. Sumber yang dapat mengekalkan SRAM besar selama berhari-hari tetapi tidak dapat mengekalkan pengayun berjalan tetap gagal aplikasi itu; itulah sebabnya penentuan saiz pengekalan sentiasa menjumlahkan arus sedia SRAM, RTC dan sebarang litar penyeliaan, bukan mengira ingatan sahaja.
Kawalan CNC meningkatkan taruhan. Selain program tangga, ia menyimpan parameter sistem, penalaan servo, geometri alat dan ofset haus, pampasan ralat pic dan, bagi paksi dengan pengekod mutlak, kedudukan rujukan pulang-sifar mesin. Kehilangan ingatan bersandar bateri ini bermakna memasukkan semula parameter dan menghoming semula setiap paksi — berjam-jam masa henti mahir dan risiko perlanggaran jika sesuatu ofset dipulihkan dengan salah. Inilah sebabnya jadual penyelenggaraan CNC menganggap bateri ingatan sebagai alat ganti kritikal.
Kawalan popular menggunakan pek litium primer — sel 3.6 V, 1,750 mAh atau pek berkembar 6 V ialah barang servis biasa — dan beberapa menyatakan tetingkap pendek beberapa minit di mana sel habis mesti ditukar semasa kawalan masih dikuasakan, sebelum ingatan CMOS mereput. Kekangan hot-swap ini ialah akibat langsung daripada ketiadaan takungan tenaga bebas dalam reka bentuk pengekalan.
Industri mengekalkan ingatan meruap dalam tiga cara. Kapasitor atau superkapasitor menyimpan cas yang mencukupi untuk SRAM dan RTC sepanjang gangguan singkat — sebuah PLC kecil memperoleh kira-kira dua minggu daripada kapasitor, pengawal kompak sekitar 50 hingga 100 jam jam daripada superkapasitor dalaman yang dicas semasa beroperasi — dengan kelebihan hayat kitaran yang hampir tidak terhad dan tiada alat ganti, tetapi kelemahan ufuk yang diukur dalam hari dan mengecut pada suhu tinggi. Bateri primer atau boleh cas semula memanjangkan pengekalan kepada bulan atau tahun. Laluan ketiga menyingkirkan terus ingatan meruap, menggunakan flash, FRAM atau MRAM supaya data selak secara intrinsik tidak meruap; satu keluarga PLC modular moden mengiklankan CPU tanpa bateri atas dasar inilah, dan satu siri kompak mengekalkan jamnya selama sepuluh hari daripada kapasitor besar yang dicas dalam tiga puluh minit pertama operasi.
Rajah animasi pertama menyusun data yang mesti dikekalkan oleh pengawal secara berlapis; yang kedua membandingkan secara kualitatif bagaimana tiga seni bina mengekalkan data itu apabila masa tanpa kuasa bertambah dari minit ke tahun, menunjukkan titik persilangan yang perlu direka bentuk oleh pereka.
Pengekalan mempunyai dua fasa elektrik. Pada saat kegagalan, seorang penyelia — pengesan voltan dan watchdog kelas TPS3823 atau MAX6369 — mengesan rel yang runtuh, menegaskan amaran tidak boleh topeng dan memberi CPU selang penampan singkat, selalunya daripada kapasitor, untuk menamatkan imbasan dan menyiram daftar kritikal ke dalam domain terkekal. Selepas itu, hanya tinggal beban sedia paras mikroampere bagi SRAM terkekal dan RTC, dikekalkan sepanjang gangguan panjang oleh sumber pengekalan.
Pecahan ini — fasa simpan teratur yang singkat dan berarus lebih tinggi, serta fasa pengekalan yang sangat panjang dan berarus ultra-rendah — menentukan pemilihan sumber. Kapasitor cemerlang pada fasa pertama tetapi tidak dapat merentas bulan; bateri merentas ekor panjang tetapi mesti dimasukkan dengan bersih dan dipantau; ingatan tidak meruap mengendalikan kegigihan tetapi flash mempunyai ketahanan tulis terhingga, yang dikuantifikasikan oleh satu keluarga PLC pada kira-kira 100,000 kemas kini, menjadikannya kurang sesuai untuk data yang ditulis semula pada setiap imbasan.
Analisis menghasilkan spesifikasi yang jelas: sumber yang menampung jumlah beban mikroampere sedia SRAM dan RTC sepanjang selang tanpa kuasa sasaran pada suhu kes terburuk; takungan penampan singkat untuk simpan teratur apabila kuasa gagal; penukaran bersih yang tidak pernah mengganggu rel pengekalan; hayat perkhidmatan boleh ramal dengan strategi pemantauan atau penggantian; dan, bagi CNC, sokongan untuk pertukaran bateri selamat tanpa kehilangan ingatan. Kertas kedua menukar ini kepada reka bentuk pengekalan konkrit dan membandingkan nikel-logam hidrida boleh cas semula secara jujur dengan superkapasitor, litium primer dan ingatan tidak meruap sepenuhnya; kertas ketiga memetakan bukti IEC 61131-2, EMC, alam sekitar dan piawai bateri di sebalik pengawal yang patuh.
Menyedari pengekalan sebagai subsistem dua fasa yang didominasi mikroampere ialah minda yang memisahkan pengawal yang menghidup semula ke keadaan betul, dengan masa yang betul dan kedudukan paksi yang betul, daripada pengawal yang menyambut pengendali dengan ingatan dikosongkan dan satu syif pengeluaran hilang.
Weijiang Power mereka bentuk dan mengeluarkan sel nikel-logam hidrida tertutup dan pek industri yang dipadankan untuk peralatan terpencil, luar grid dan berkaitan keselamatan, dan menyokong rakan kongsi OEM dengan fail prestasi IEC 61951-2, bukti keselamatan IEC 62133-2, pencirian beban denyut, ujian julat suhu luas dan pengesahan bersama pengecas/pek. Beritahu kami kitar tugas anda, arus puncak, julat suhu, sasaran autonomi dan piawaian yang mesti dipenuhi produk anda, dan jurutera kami akan menentukan gabungan sel-dan-pek yang melindungi masa jalan, kebolehpercayaan dan hayat perkhidmatan. Lihat rangkaian di halaman produk.
