Kontrolsystem som den mest kernekomponent i miljøtestudstyret, dets kontrolpræcision påvirker direkte nøjagtigheden og troværdigheden af miljøtesten udført af udstyret. På nuværende tidspunkt er anvendelsen af kontrolsystem for miljøtestudstyr hovedsageligt opdelt i generelle-formål og specialiserede typer. Et af de generelle-kontrolsystemer refererer til den traditionelle menneskelige-maskingrænseflade (HMI) og programmerbar controller (PLC) kombination af kontrolmetoder eller industriel pc-konfigurationssoftware og PLC-kombination af kontrolmetoder; dedikeret controller refererer til kontrolkarakteristika for forskelligt miljøtestudstyr udviklet til den specielle controller. Indenlandsk specielt miljøudstyrs controller felt i forhold til udlandet er relativt tomt, hvilket også er forårsaget af det indenlandske miljøtestudstyrs nøjagtighed og stabilitet er generelt ringere end hovedårsagerne til udenlandsk miljøudstyr, så udviklingen af specielle controllere til udvikling af indenlandsk miljøtestudstyr er af betydelig betydning.
1 . Designprincip
I dette papir er miljøudstyrskontrolsystemet hovedsageligt orienteret til temperaturklassen miljøtestudstyr, såsom højtemperaturtestkammer, høj- og lavtemperaturtestkammer, koldt og termisk stødtestkammer, konstant temperatur og fugtighedsboks, fugtig og varm boks. Og temperaturklassens miljøtestudstyr består normalt af hovedboksen, varmesystemet, kølesystemet, vindcirkulationssystemet, hovedkontrolsystemet, som vist i figur 1.
De vigtigste kontrolobjekter for hele udstyret omfatter: kølekompressor, elektronisk ekspansionsventil og styring af koldudledningsmagnetventil i kølesystemet; centrifugal ventilator af vindcirkulationssystem; varmesystem i solid state relæ og AC kontaktor.
De vigtigste måleparametre for hele enheden omfatter: temperaturen og trykket af kompressorens udstødningsgas i kølesystemet, kondensatorens udløbstemperatur, fordamperens indgangs- og udgangstemperatur, kompressorens driftsstrøm og spænding; vindcirkulationssystem blæsertemperatur, driftsstrøm og spænding; varmesystem i den elektriske varmelegeme driftsspænding og strøm; temperatur og luftfugtighed inde i kassen og så videre.
I ovenstående måleparametre har nogle af parametrene og udstyrets kontrolproces ikke en direkte sammenhæng, såsom kompressorens og blæserens driftsspænding og strøm, blæserhastighed og vindhastighed. Men med den hurtige udvikling af moderne videnskab og teknologi og industriel informationsteknologi, inden for rumfart, luftfart, industrielle applikationer og andre områder af udstyr og systemer til pålidelighed, er sikkerheds- og økonomiske krav stadig højere, hvilket foranlediger fejlforudsigelse og sundhedsstyring (Prognostics and Health Management, PHM) er efterhånden blevet en af de almindelige udviklingsretninger for industrielt udstyr. PHM-systemet skal dog bygges på grundlag af omfattende overvågning af udstyrets driftsbetingelser og brugen af et almindeligt--PLC-styringssystem, for meget parameterindsamling betyder stigningen i PLC-moduler, hvilket ikke kun forbedrer produktionsomkostningerne for udstyret, men også gør, at udstyrskontrolsystemets volumen bliver oppustet. Til dette formål foreslår dette papir et indlejret-baseret kontrolsystem, gennem brug af indlejrede systemer til at udvikle en høj grad af frihed, lave omkostninger, målrettet, real-tid, høj grad af integration af programmet, realiseringen af udstyrets samlede driftsparametre overvågning; og lettere at opnå komplekse algoritmer, for at forbedre kontrolnøjagtigheden og stabiliteten af udstyret, såsom uklare PID-kontrolalgoritmer for udstyret, gennemsnittet af anti-impulsinterferensfiltreringen, den begrænsende gennemsnitsfiltrering Digitale filtreringsalgoritmer såsom anti-impulsinterferensgennemsnitsfiltrering, begrænsende gennemsnitsfiltreringsmetode.
2. Kontrolsystem hardware design
Kontrolsystem består af en controller og måle- og kontrolmodul; hvilket måle- og kontrolmodul, herunder I/O-modul og målemodul, er modulært design, konfigurationen af det udstyr, der kræves til den modulære stigning eller reduktion; og controlleren kun for forskellige konfigurationer af enheden for at foretage de passende softwareindstillinger eller justeringer. Dette er ikke kun billig-anskaffelse af udstyrs driftsparametre; men også for at forbedre integrationen af kontrolsystemet, reducere størrelsen af kontrolmodulet. Styresystemets hardwareramme vist i figur 2, kontrolleren til at opnå målemodulet vil blive indsamlet af maskinens parametre i henhold til kontrolindstillingerne på I/O-modulet for I/O- og PID-kontroloutput.
Controller og I/O-modul, målemodul baseret på 485 interface Modbus protokol kommunikation. Da Modbus bus er meget udbredt inden for mange områder såsom instrumentering, intelligente høj- og lavspændingsapparater, transmittere, programmerbare controllere, HMI'er, invertere, feltintelligente enheder osv., gør det controlleren og I/O-modulerne, målemodulerne har stor udvidelsesmuligheder og mulighed for at blive produkter selvstændigt.
2.1 Controller hardware design
Den indlejrede controller er baseret på ARM Cortex-A9 quad-mikroprocessorhardwareudviklingsplatformen, er hovedsageligt ansvarlig for kontrolsystemet i driften af den menneskelige-maskinegrænseflade, logiske operationer, I/O- og PID-styring. Exynos4412-processoren, der bruges i hardwareplatformen, har høj-databehandlingskapacitet og en mere komplet hardwaregrænseflade, som giver et godt hardwaregrundlag til at bygge Linux-indlejrede systemer. Det funktionelle blokdiagram af controllerens hardwareudviklingsplatform er vist i figur 3 med indbygget WIFI, 3G-modul, 10M/100M adaptivt netværkskort, 10,1-tommer touch LCD, 4-kanals USB HOST og så videre.
Hardwareplatformen understøtter opstart fra eMMC eller SD-kort. eMMC bruges til at brænde systembilledet, så controlleren starter fra eMMC som standard efter tænding; mens SD-kort opstartsfunktion kan bruges med USB OTG til at realisere hurtig opgradering af firmware og systemsoftware. wifi, wcdma 3g, lan og andre netværksgrænseflader bruges til at forbinde controlleren til internettet i forskellige tilfælde, som kan bruges til fjernbetjening, fjernadvarsel om fejl eller alarm, fjernbetjening, fjernadvarsel om fejl eller alarm, fjernbetjening, fjernadvarsel om fejl eller alarm, fjernadvarsel om fejl eller alarm, fjernadvarsel om fejl eller alarm og fjernbetjening. WIFI, WCDMA 3G, LAN og andre netværksgrænseflader bruges til at forbinde controlleren til internettet under forskellige omstændigheder, hvilket giver hardwaresupport til realisering af fjernstyring af udstyr, fjernfejladvarsel eller alarm, ekspert fjernfejlfinding og andre nye applikationer.
For at sikre, at controlleren kan realisere høj-realtid-pålidelig kommunikation med måle- og kontrolkortet, er controllerens to RS485-kommunikationskredsløbsdesign baseret på ADM2483. ADM2483 er en integreret kommunikationsisolering RS485-transceiverenhed, den højeste kommunikationshastighed på op til 500 kbps, for at sikre, at kommunikationshastigheden og evnen til at modstå interferens under forudsætningen af at undgå brugen af opto-koblingsisolationsdesign skal optage et større PCB-layoutområde. Layout område. Og ADM2483, der bruges til at begrænse svingningshastighedsdesignet, kan tryksvingningshastighedsfaldskontrollen på et passende niveau reducere den forkerte terminaltilpasning og stik, der genereres af BER. Kommunikationsmodulets grænsefladekredsløb anvender designet af strøm- og spændingsbegrænsning, som vist i figur 5, spændingsregulator D1, D2 og selv{15}}gendannelse sikringer PTC1 og PTC2 til grænsefladekredsløbet for at danne en effektiv beskyttelse for at forbedre den elektriske pålidelighed af 485-kommunikationsmodulet.
2.2 Hardwaredesign af måle- og kontrolmodul
Hardwareblokdiagrammet for måle- og kontrolmodulet er vist i figur 6, med LPC1758 som kernen, ansvarlig for indsamlingen af enhedsdriftsdata, I/O-adressedekodning og I/O-styring; den relevante temperatur, strøm, spænding, fugtighed, tryk og andre parametre for enheden gennem akkvisitionskredsløbet og derefter af LPC1758 digital filtrering, gemt i FLASH; controlleren kan kommunikere med LPC1758 gennem RS485, læse de nødvendige parametre for logiske operationer og derefter I/O-kontrolkommandoer til LPC1758-udførelse efter operation; I/O-kredsløb inkluderer transistorudgange, relæudgange og derefter I/O-kontrolkommandoen til LPC1758-udførelsen. Regulatoren kan kommunikere med LPC1758 gennem RS485, læse de nødvendige parametre for logisk drift og derefter sende I/O-kontrolkommandoerne til LPC1758 til udførelse efter operationen.I/O-kredsløb omfatter transistorudgang, relæudgang og udgang til specielle applikationer, såsom elektronisk ekspansionsventilstyring I/O, frekvensomformerstyring I/O og så videre.
Filtersampling-kredsløbet bruger Maxims enkelt-kanals 24-bit ADC MAX11210, som integrerer analoge og referenceindgangsbufferforstærkere og giver fire GPIO-porte, der kan bruges til at styre en ekstern 16-kanals analog switch, hvilket får MAX11210 til effektivt at opsamle 16-kanals I7-signalressourcerne på L7/PC-resourcerne58. Prøvekredsløbsblokdiagrammet er vist i figur 7. Prøvekredsløbsblokdiagrammet er vist i figur 7.
Til sidst, for at sikre nøjagtigheden og pålideligheden af I/O-kredsløbet, tilføjes I/O-tilstandsdetektionsdesignet til hardwarekredsløbet. For outputpunktet genererer I/O-tilstandsdetektionskredsløbet det tilsvarende outputsekvenssignal fra outputtilstanden, og når controllerens kommando om at ændre outputtilstanden sendes til LPC1758 og udføres, ændres outputpunktets tilstand, og LPC1758 sammenligner det ændrede outputsekvenssignal med outputkommandoen udstedt af controlleren for at sikre nøjagtigheden af outputtet; hvorimod det for inputpunktet producerer Når inputtilstanden ændres, sammenligner LPC1758 den faktiske inputtilstand med inputsekvenssignalet for at bestemme, om inputkredsløbet er i fejl.
3. Design af kontrolsystemsoftware
For at opfylde controllerens multi-hardwaregrænseflade, multi-softwareprogramudvikling, multi-fildrift, systemtilpasning og andre krav, det indlejrede Linux-operativsystem, har hovedapplikationsprogrammet et menneskeligt-maskininterfaceprogram, databehandlingsprogram, blødt PLC-program, som vist i figur 7. Blandt dem genereres HMI-programmet ved at den grafiske software kører under Windows-miljøet gennem kombinationen af grafiske elementer, kontroller og makrokommandoer, som kan importeres til controlleren via USB for at realisere opdateringen af HMI. Databehandlingsprogrammet er hovedsageligt ansvarlig for udstyrs industriel kontrolpost, PID-drift, udstyrsstatusovervågning og andre funktioner. Det bløde PLC-program er udviklet af Infoteam OpenPCS-software fra Tyskland, som understøtter seks IEC-sprog, nemlig ST, IL, SFC, FBD, LD og CFC, og er ansvarlig for I/O-logikdrift.
Da måle- og kontrolmodulet ikke har brug for for mange applikationer og grafiske grænseflader, vælges uC/OS-II, som er meget mindre i forhold til Linux-indlejret operativsystemorganisation. systemet er rigt på funktioner- og dækker funktioner såsom opgaveplanlægning, opgavestyring, tidsstyring, hukommelsesstyring og inter-opgavekommunikation og synkronisering [6]. De vigtigste applikationer er dataopsamlingsprogram, I/O-detektionsprogram og I/O-kontrolprogram. Hele I/O-kontrolflowet er vist i figur 9. Hvis der er en I/O-kredsløbsfejlalarm, kan brugeren vælge at slukke og genstarte enheden eller anmode om teknisk support.
4 Konklusion
Det indlejrede kontrolsystem for miljøtestudstyr designet i dette papir, dets controller og måle- og kontrolmodul har fordelene ved lave omkostninger, høj integration, høj præcision, udvidelsesmuligheder og så videre, hvilket til en vis grad kan forbedre egenskaberne ved miljøtestudstyr såsom lille batchstørrelse og mange varianter af de negative virkninger på design og produktion. Og ved fuldt ud at udnytte fordelene ved vores virksomheds produktion af miljøtestudstyr kan vi løbende forbedre pålideligheden af kontrolsystemets design gennem miljøtestning. Kontrolsystemet bruges nu i vores standardiserede serie af miljøudstyr, kontrolnøjagtighed og stabilitet har nået det indenlandske avancerede niveau, og hardwarekonfigurationen er rig, med en god evne til at udvide.