Промышленное управление компьютером является своего рода компьютерной системой, специально разработанной для области управления промышленной автоматизацией, которая характеризуется высокой производительностью, высокой надежностью, в режиме реального времени и масштабируемости. В этой статье подробно рассказывается о архитектуре компьютера промышленного управления, включая ее аппаратную структуру, структуру программного обеспечения, протоколы связи, стратегии управления и другие аспекты.
1. Структура Hardware
Аппаратная структура компьютера промышленного управления в основном включает в себя следующие детали:
1.1 Центральная обработка (ЦП)
ЦП является основным компонентом компьютера промышленного управления, ответственным за выполнение инструкций по программе и данных обработки. Промышленные компьютеры управления обычно используют высокопроизводительные процессоры с низкой мощностью, такие как ARM, x 86 и другие архитектуры.
1.2 память
Память включает в себя оперативную память (память о случайном доступе) и ROM (память только для чтения), RAM используется для хранения программ и данных, а ROM используется для хранения системных прошивок и программ запуска.
1.3 Интерфейс ввода/вывода
Входные/выходные интерфейсы представляют собой интерфейсы для промышленных компьютеров управления для связи с внешними устройствами, включая цифровые интерфейсы ввода/вывода, аналоговые интерфейсы ввода/вывода и интерфейсы связи. Интерфейс цифрового ввода/вывода используется для приема и отправки сигналов переключения, аналоговый интерфейс ввода/вывода используется для приема и отправки аналоговых сигналов, а интерфейс связи используется для обмена данными с другими устройствами.
1.4 Модуль источника питания
Модуль источника питания обеспечивает стабильный источник питания для компьютера промышленного управления, обычно используя блок питания переключения или линейный источник питания.
1.5 Модуль расширения
Промышленные компьютеры управления обычно имеют модули расширения для расширения их функций, таких как модули управления движением, модули обработки изображений и т. Д.
1.6 Тепловая система
Система рассеяния тепла используется для рассеивания тепла, генерируемого промышленным компьютером управления, для обеспечения стабильной работы системы.
2. Структура программного обеспечения
Структура программного обеспечения компьютера промышленного управления состоит из следующих основных частей:
2.1 Операционная система
Операционная система является основным программным обеспечением компьютера промышленного управления, который отвечает за управление аппаратными ресурсами, задачи планирования, предоставление интерфейсов программирования и так далее. Обычные операционные системы управления промышленным управлением - это Linux, VXWorks, QNX и так далее.
2.2 Операционная система в реальном времени (RTO)
Операционная система в режиме реального времени-это специальная операционная система с высокой высокой, высокой надежностью и другими характеристиками, применимыми к области промышленного контроля. Обычными операционными системами в реальном времени являются Freertos, RT-Thread и так далее.
2.3 Языки программирования
Компьютеры промышленного управления обычно поддерживают различные языки программирования, такие как C, C ++, Python и т. Д., Для удовлетворения потребностей в программировании различных сценариев.
2.4 Драйвер
Driver - это мост между операционной системой и аппаратными устройствами, ответственным за реализацию управления и управления аппаратными устройствами.
2.5 Прикладное программное обеспечение
Прикладное программное обеспечение - это программное обеспечение компьютера промышленного управления для реализации конкретных задач управления, включая программное обеспечение для программирования PLC, программное обеспечение управления движением, программное обеспечение для обработки изображений и так далее.
3. Протоколы связи
Компьютеры промышленного управления должны общаться с другими устройствами для обмена данными и управления. Общие протоколы связи:
3.1 Протоколы последовательной связи
Протоколы последовательной связи включают rs -232, rs -485 и т. Д., Которые подходят для короткого расстояния и низкой скорости связи.
3.2 Fieldbus Protocols
Протоколы Fieldbus включают Modbus, Profibus, Can и т. Д., Которые подходят для передачи устройств на промышленных площадках.
3.3 Протоколы связи Ethernet
Протоколы коммуникации Ethernet включают TCP/IP, UDP и т. Д., Которые подходят для высокоскоростной и длинной связи.
3.4 Протоколы беспроводной связи
Протоколы беспроводной связи включают Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee и т. Д., Применимые к сценариям беспроводной связи.
4. Стратегия управления
Стратегия управления компьютером промышленного управления состоит из следующих основных аспектов:
4.1 Управление открытой петлей
Управление с открытой петлей означает, что контроллер напрямую выводит контрольные сигналы в соответствии с входными сигналами без обратной связи фактических выходных сигналов. Управление открытой петлей простой и недорогой, но точность управления низкой.
4.2 Контроль с закрытой петлей
Управление с замкнутой связью означает, что контроллер регулирует контрольный сигнал в соответствии с разницей между входным сигналом и фактическим выходным сигналом. Контроль с замкнутым контуром обладает высокой точностью и стабильностью контроля.
4.3 Управление PID
Управление PID является общей стратегией управления с замкнутым контуром, которая реализует управление системой через три параметра пропорциональных (P), интегральных (I) и дифференциальных (D).
4.4 Нечеткий контроль
Нечеткий контроль - это стратегия управления, основанную на нечеткой логике для систем с неопределенностью и двусмысленностью.
4.5 контроль нейронной сети
Контроль нейронной сети-это стратегия управления, основанную на искусственной нейронной сети, которая характеризуется способностью самообучения и адаптивностью.
5. Поля применения
Промышленные компьютеры управления широко используются в различных областях промышленной автоматизации, таких как:
5.1 Производство
Компьютеры промышленного управления используются в производственной отрасли для реализации автоматического управления производственными линиями и повышения эффективности производства и качества продукции.
5.2 Силовая отрасль
Компьютеры промышленного управления используются в электроэнергетической отрасли для реализации мониторинга и управления энергосистемой, чтобы обеспечить стабильную работу энергосистемы.
5.3 нефтехимическая промышленность
Компьютеры промышленного управления используются в нефтехимической промышленности для реализации мониторинга и контроля производственного процесса, повышения эффективности производства и безопасности.
5.4 Транспортная промышленность
Компьютеры промышленного управления используются в транспортной отрасли для реализации автоматического контроля транспортных сигналов, метро и другого оборудования.