Industriel kontrolcomputer er et slags computersystem, der er specielt designet til området for industriel automatiseringskontrol, der er kendetegnet ved høj ydeevne, høj pålidelighed, realtid og skalerbarhed. Denne artikel introducerer arkitekturen af industriel kontrolcomputer i detaljer, herunder dens hardwarestruktur, softwarestruktur, kommunikationsprotokoller, kontrolstrategier og andre aspekter.
1.hardware -struktur
Hardwarestrukturen for industriel kontrolcomputer inkluderer hovedsageligt følgende dele:
1,1 Central Behandling Enhed (CPU)
CPU er kernekomponenten i industriel kontrolcomputer, der er ansvarlig for at udføre programinstruktioner og behandling af data. Industrielle kontrolcomputere bruger normalt højtydende processorer med lav effekt, såsom ARM, X 86 og andre arkitekturer.
1.2 Hukommelse
Hukommelse inkluderer RAM (tilfældig adgangshukommelse) og ROM (skrivebeskyttet hukommelse), RAM bruges til at gemme programmer og data, og ROM bruges til at gemme systemfirmware- og opstartprogrammer.
1.3 Input/Output -interface
Input/output -grænseflader er grænsefladerne til industrielle kontrolcomputere til at kommunikere med eksterne enheder, herunder digitale input/output -grænseflader, analoge input/output -grænseflader og kommunikationsgrænseflader. Den digitale input/output -grænseflade bruges til at modtage og sende switching -signaler, den analoge input/output -grænseflade bruges til at modtage og sende analoge signaler, og kommunikationsgrænsefladen bruges til at udveksle data med andre enheder.
1.4 Strømforsyningsmodul
Strømforsyningsmodulet leverer en stabil strømforsyning til den industrielle kontrolcomputer, normalt ved hjælp af switching strømforsyning eller lineær strømforsyning.
1,5 ekspansionsmodul
Industrielle kontrolcomputere har normalt ekspansionsmoduler til at udvide deres funktioner, såsom bevægelseskontrolmoduler, billedbehandlingsmoduler osv.
1.6 Termisk system
Varmeafledningssystemet bruges til at sprede den varme, der genereres af den industrielle kontrolcomputer for at sikre, at systemets stabile drift.
2. softwarestruktur
Softwarestrukturen for en industriel kontrolcomputer består af følgende hoveddele:
2.1 Operativsystem
Operativsystemet er den grundlæggende software til den industrielle kontrolcomputer, der er ansvarlig for styring af hardware -ressourcer, planlægningsopgaver, levering af programmeringsgrænseflader og så videre. Almindelige industrielle kontrolcomputeroperativsystemer er Linux, VXWorks, QNX og så videre.
2.2 Operativsystem i realtid (RTOS)
Operativsystem i realtid er et specielt operativsystem med høj realtid, høj pålidelighed og andre egenskaber, der gælder for området industriel kontrol. Almindelige operativsystemer i realtid er Freertos, RT-Thread og så videre.
2.3 Programmeringssprog
Industrielle kontrolcomputere understøtter normalt en række programmeringssprog, såsom C, C ++, Python osv., For at imødekomme programmeringsbehovene i forskellige scenarier.
2.4 Chauffør
Driver er broen mellem operativsystem og hardwareenheder, der er ansvarlig for at realisere kontrol og styring af hardwareenheder.
2.5 Applikationssoftware
Applikationssoftware er softwaren til industriel kontrolcomputer til at realisere specifikke kontrolopgaver, herunder PLC -programmeringssoftware, bevægelseskontrolsoftware, billedbehandlingssoftware og så videre.
3. kommunikationsprotokoller
Industrielle kontrolcomputere skal kommunikere med andre enheder til dataudveksling og kontrol. De almindelige kommunikationsprotokoller er:
3.1 Seriel kommunikationsprotokoller
Seriel kommunikationsprotokoller inkluderer Rs -232, Rs -485 osv., Som er egnede til kort afstand og lav hastighedskommunikation.
3.2 Fieldbus -protokoller
Fieldbus -protokoller inkluderer Modbus, Profibus, Can osv., Som er egnede til kommunikation af enheder på industrielle steder.
3.3 Ethernet -kommunikationsprotokoller
Ethernet-kommunikationsprotokoller inkluderer TCP/IP, UDP osv., Som er egnede til højhastigheds- og langdistance-kommunikation.
3.4 Trådløse kommunikationsprotokoller
Trådløse kommunikationsprotokoller inkluderer Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee osv., Gældende til trådløse kommunikationsscenarier.
4. Kontrolstrategi
Kontrolstrategien for en industriel kontrolcomputer består af følgende hovedaspekter:
4.1 Open-loop-kontrol
Open-loop-kontrol betyder, at controlleren direkte udsender styresignaler i henhold til indgangssignalerne uden feedback af de faktiske outputsignaler. Open-loop-kontrol er enkel og lave omkostninger, men kontrolnøjagtigheden er lav.
4.2 Kontrol af lukket sløjfe
Kontrol af lukket sløjfe betyder, at controlleren justerer styresignalet i henhold til forskellen mellem indgangssignalet og det faktiske udgangssignal. Kontrol af lukket sløjfe har høj kontrolnøjagtighed og stabilitet.
4.3 PID -kontrol
PID-kontrol er en almindelig lukket loop-kontrolstrategi, der indser styringen af systemet gennem de tre parametre for proportional (P), integreret (I) og differentiel (D).
4.4 Fuzzy kontrol
Fuzzy kontrol er en kontrolstrategi baseret på uklar logik for systemer med usikkerhed og tvetydighed.
4.5 Neural netværkskontrol
Neural netværkskontrol er en kontrolstrategi baseret på kunstigt neuralt netværk, der er kendetegnet ved selvlæringsevne og tilpasningsevne.
5. Anvendelsesfelter
Industrielle kontrolcomputere bruges i vid udstrækning inden for forskellige industrielle automatiseringsfelter, såsom:
5.1 Fremstilling
Industrielle kontrolcomputere bruges i fremstillingsindustrien til at realisere automatiseret kontrol af produktionslinjer og forbedre produktionseffektiviteten og produktkvaliteten.
5.2 Magt Industri
Industrielle kontrolcomputere bruges i den elektriske kraftindustri til at realisere overvågning og kontrol af elnettet for at sikre den stabile drift af strømnettet.
5.3 Petrokemisk industri
Industrielle kontrolcomputere bruges i den petrokemiske industri til at realisere overvågning og kontrol af produktionsprocessen, forbedre produktionseffektiviteten og sikkerheden.
5.4 Transportindustri
Industrielle kontrolcomputere bruges i transportindustrien til at realisere den automatiske kontrol af trafiksignaler, metro og andet udstyr.