Industrial Control Computer er et slags datasystem som er spesielt designet for feltet industriell automatiseringskontroll, som er preget av høy ytelse, høy pålitelighet, sanntid og skalerbarhet. Denne artikkelen vil introdusere arkitekturen til industriell kontrolldatamaskin i detalj, inkludert maskinvarestruktur, programvarestruktur, kommunikasjonsprotokoller, kontrollstrategier og andre aspekter.
1.Hardware Structure
Maskinvarestrukturen til industriell kontrolldatamaskin inkluderer hovedsakelig følgende deler:
1.1 Central Processing Unit (CPU)
CPU er kjernekomponenten i industriell kontrolldatamaskin, ansvarlig for å utføre programinstruksjoner og behandle data. Industrielle kontrolldatamaskiner bruker vanligvis høye ytelser, lav effektprosessorer, for eksempel ARM, X 86 og andre arkitekturer.
1.2 Minne
Minnet inkluderer RAM (Random Access Memory) og ROM (skrivebeskyttet minne), RAM brukes til å lagre programmer og data, og ROM brukes til å lagre firmware og oppstartsprogrammer for systemet.
1.3 Inngangs-/utgangsgrensesnitt
Inngangs-/utgangsgrensesnitt er grensesnittene for industrielle kontrolldatamaskiner for å kommunisere med eksterne enheter, inkludert digitale inngangs-/utgangsgrensesnitt, analoge inngangs-/utgangsgrensesnitt og kommunikasjonsgrensesnitt. Det digitale inngangs-/utgangsgrensesnittet brukes til å motta og sende koblingssignaler, det analoge inngangs-/utgangsgrensesnittet brukes til å motta og sende analoge signaler, og kommunikasjonsgrensesnittet brukes til å utveksle data med andre enheter.
1.4 Strømforsyningsmodul
Strømforsyningsmodulen gir en stabil strømforsyning for den industrielle kontrolldatamaskinen, vanligvis ved hjelp av kobling av strømforsyning eller lineær strømforsyning.
1.5 Utvidelsesmodul
Industrielle kontrolldatamaskiner har vanligvis ekspansjonsmoduler for å utvide funksjonene, for eksempel bevegelseskontrollmoduler, bildebehandlingsmoduler, etc.
1.6 Termisk system
Varmedissipasjonssystemet brukes til å spre varmen som genereres av den industrielle kontrolldatamaskinen for å sikre stabil drift av systemet.
2. Programvarestruktur
Programvarestrukturen til en industriell kontrolldatamaskin består av følgende hoveddeler:
2.1 Operativsystem
Operativsystemet er den grunnleggende programvaren til den industrielle kontrolldatamaskinen, som er ansvarlig for å administrere maskinvareressurser, planlegge oppgaver, gi programmering av grensesnitt og så videre. Vanlige industrielle kontrolldatamaskinoperativsystemer er Linux, VXWorks, QNX og så videre.
2.2 Operativsystem i sanntid (RTOS)
Operativsystem i sanntid er et spesielt operativsystem med høy sanntids, høy pålitelighet og andre egenskaper, som gjelder for industriell kontrollfelt. Vanlige operativsystemer i sanntid er freertoer, RT-tråd og så videre.
2.3 Programmeringsspråk
Industrielle kontrolldatamaskiner støtter vanligvis en rekke programmeringsspråk, for eksempel C, C ++, Python, etc., for å imøtekomme programmeringsbehovene til forskjellige scenarier.
2.4 Driver
Driveren er broen mellom operativsystem og maskinvareenheter, ansvarlig for å realisere kontrollen og styringen av maskinvareenheter.
2.5 Applikasjonsprogramvare
Applikasjonsprogramvare er programvaren til industriell kontrolldatamaskin for å realisere spesifikke kontrolloppgaver, inkludert PLC -programmeringsprogramvare, Motion Control -programvare, programvare for bildebehandling og så videre.
3. Kommunikasjonsprotokoller
Industrielle kontrolldatamaskiner må kommunisere med andre enheter for datautveksling og kontroll. De vanlige kommunikasjonsprotokollene er:
3.1 Seriell kommunikasjonsprotokoller
Seriell kommunikasjonsprotokoller inkluderer RS -232, RS -485, etc., som er egnet for kort avstand og kommunikasjon med lav hastighet.
3.2 Fieldbus Protocols
Fieldbus -protokoller inkluderer Modbus, Profibus, Can, etc., som er egnet for kommunikasjon av enheter på industrisider.
3.3 Ethernet kommunikasjonsprotokoller
Ethernet-kommunikasjonsprotokoller inkluderer TCP/IP, UDP, etc., som er egnet for høyhastighets og langdistansekommunikasjon.
3.4 Trådløse kommunikasjonsprotokoller
Trådløse kommunikasjonsprotokoller inkluderer Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, etc., gjeldende for trådløse kommunikasjonsscenarier.
4. Kontrollstrategi
Kontrollstrategien til en industriell kontrolldatamaskin består av følgende hovedaspekter:
4.1 Kontroll av åpen sløyfe
Kontroll med åpen sløyfe betyr at kontrolleren direkte gir kontrollsignaler i henhold til inngangssignalene uten tilbakemelding av de faktiske utgangssignalene. Open-sløyfekontroll er enkel og lave kostnader, men kontrollnøyaktigheten er lav.
4.2 Kontroll av lukket sløyfe
Kontroll av lukket sløyfe betyr at kontrolleren justerer kontrollsignalet i henhold til forskjellen mellom inngangssignalet og det faktiske utgangssignalet. Kontroll av lukket sløyfe har høy kontrollnøyaktighet og stabilitet.
4.3 PID -kontroll
PID-kontroll er en vanlig kontrollstrategi for lukket sløyfe, som innser kontrollen av systemet gjennom de tre parametrene for proporsjonal (P), integral (I) og differensial (D).
4.4 Fuzzy Control
Fuzzy Control er en kontrollstrategi basert på uklar logikk for systemer med usikkerhet og tvetydighet.
4.5 Nevralt nettverkskontroll
Neural nettverkskontroll er en kontrollstrategi basert på kunstig nevralt nettverk, som er preget av selvlæringsevne og tilpasningsevne.
5. Brukefelt
Industrielle kontrolldatamaskiner er mye brukt innen forskjellige industrielle automatiseringsfelt som:
5.1 Produksjon
Industrielle kontrolldatamaskiner brukes i produksjonsindustrien for å realisere automatisert kontroll av produksjonslinjer og forbedre produksjonseffektiviteten og produktkvaliteten.
5.2 Kraftindustri
Industrielle kontrolldatamaskiner brukes i elektrisk kraftindustri for å realisere overvåking og kontroll av strømnettet for å sikre stabil drift av strømnettet.
5.3 Petrokjemisk industri
Industrielle kontrolldatamaskiner brukes i den petrokjemiske industrien for å realisere overvåking og kontroll av produksjonsprosessen, forbedre produksjonseffektiviteten og sikkerheten.
5.4 Transportindustri
Industrielle kontrolldatamaskiner brukes i transportbransjen for å realisere automatisk kontroll av trafikksignaler, t -bane og annet utstyr.