Комп'ютер промислового управління-це своєрідна комп'ютерна система, спеціально розроблена для поля контролю промислової автоматизації, яка характеризується високою продуктивністю, високою надійністю, в режимі реального часу та масштабованості. У цьому документі детально представить архітектуру комп'ютера промислового управління, включаючи його апаратну структуру, структуру програмного забезпечення, протоколи зв'язку, стратегії управління та інші аспекти.
1. Структура програмного забезпечення
Апаратна структура комп'ютера промислового управління в основному включає такі частини:
1.1 Центральний одиниця обробки (процесор)
CPU є основною складовою комп'ютера промислового управління, відповідальним за виконання інструкцій з програм та даних про обробку. Комп'ютери промислового управління зазвичай використовують високопродуктивні процесори з низькою потужністю, такі як ARM, x 86 та інші архітектури.
1.2 Пам'ять
Пам'ять включає оперативну пам’ять (пам'ять випадкового доступу) та ROM (пам'ять лише для читання), RAM використовується для зберігання програм та даних, а ROM використовується для зберігання програмного забезпечення та програм для запуску.
1.3 Інтерфейс введення/виводу
Інтерфейси введення/виводу - це інтерфейси для комп'ютерів промислового управління для спілкування із зовнішніми пристроями, включаючи цифрові вхідні/вихідні інтерфейси, аналогові вхідні/вихідні інтерфейси та інтерфейси зв'язку. Цифровий інтерфейс введення/виводу використовується для отримання та надсилання комутаційних сигналів, інтерфейс аналогового введення/виводу використовується для отримання та надсилання аналогових сигналів, а інтерфейс зв'язку використовується для обміну даними з іншими пристроями.
1.4 Модуль живлення
Модуль живлення забезпечує стабільний джерело живлення для комп'ютера промислового управління, як правило, використовуючи джерело живлення або лінійне джерело живлення.
1,5 модуль розширення
Комп'ютери промислового контролю зазвичай мають модулі розширення для розширення своїх функцій, таких як модулі управління рухом, модулі обробки зображень тощо.
1.6 Теплова система
Система розсіювання тепла використовується для розсіювання тепла, що утворюється комп'ютером промислового управління для забезпечення стабільної роботи системи.
2. Структура програмного забезпечення
Структура програмного забезпечення комп'ютера промислового управління складається з таких основних частин:
2.1 Операційна система
Операційна система - це основне програмне забезпечення комп'ютера промислового контролю, яке відповідає за управління апаратними ресурсами, завданнями планування, наданням інтерфейсів програмування тощо. Загальні операційні системи промислового управління - це Linux, Vxworks, QNX тощо.
2.2 Операційна система в режимі реального часу (RTOS)
Операційна система в режимі реального часу-це спеціальна операційна система з високою в режимі реального часу, високою надійністю та іншими характеристиками, що застосовується до сфери промислового контролю. Загальними операційними системами в режимі реального часу є Freertos, RT-Thread тощо.
2.3 Мови програмування
Комп'ютери промислового контролю зазвичай підтримують різноманітні мови програмування, такі як C, C ++, Python тощо, щоб задовольнити потреби програмування різних сценаріїв.
2,4 драйвер
Драйвер - це міст між пристроями операційної системи та апаратних засобів, відповідальним за реалізацію контролю та управління апаратними пристроями.
2.5 Програмне забезпечення для додатків
Програмне забезпечення Application - це програмне забезпечення комп'ютера промислового управління для реалізації конкретних завдань управління, включаючи програмне забезпечення для програмування PLC, програмне забезпечення для управління рухом, програмне забезпечення для обробки зображень тощо.
3. Протоколи зв'язку
Комп'ютери промислового контролю повинні спілкуватися з іншими пристроями для обміну та контролю даних. Загальні протоколи комунікації:
3.1 Протоколи серійної комунікації
Протоколи послідовного зв'язку включають RS -232, RS -485 тощо, які підходять для невеликої відстані та низької швидкості зв'язку.
3.2 Протоколи Fieldbus
Протоколи Fieldbus включають Modbus, Profibus, CAN тощо, які підходять для спілкування пристроїв на промислових сайтах.
3.3 Протоколи зв'язку Ethernet
Протоколи зв'язку Ethernet включають TCP/IP, UDP тощо, які підходять для високошвидкісного та великого відстані.
3.4 Протоколи бездротового зв'язку
Протоколи бездротового зв'язку включають Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee тощо, що застосовуються до сценаріїв бездротового зв'язку.
4. Стратегія контролю
Стратегія контролю комп'ютера промислового контролю складається з таких основних аспектів:
4.1 Контроль відкритих циклів
Контроль з відкритим циклом означає, що контролер безпосередньо виводить контрольні сигнали відповідно до вхідних сигналів без зворотного зв'язку фактичних вихідних сигналів. Контроль з відкритим циклом-це проста і низька вартість, але точність контролю низька.
4.2 Контроль із закритою циклом
Контроль із закритою циклом означає, що контролер регулює контрольний сигнал відповідно до різниці між вхідним сигналом та фактичним вихідним сигналом. Контроль із закритою циклом має високу точність контролю та стабільність.
4.3 Під управління
Контроль PID-це загальна стратегія управління замкнутим циклом, яка реалізує контроль системи через три параметри пропорційної (P), інтегральної (I) та диференціальної (d).
4.4 Нечіткий контроль
Нечіткий контроль - це стратегія управління, заснована на нечіткій логіці для систем з невизначеністю та неоднозначністю.
4.5 Контроль нейронної мережі
Контроль нейронної мережі-це стратегія управління, заснована на штучній нейронній мережі, яка характеризується здібностями та пристосованості самозапису.
5. Поля застосування
Комп'ютери промислового контролю широко використовуються в різних галузях промислової автоматизації, таких як:
5.1 Виробництво
Комп'ютери промислового контролю використовуються у виробничій галузі для реалізації автоматизованого контролю виробничих ліній та підвищення ефективності виробництва та якості продукції.
5.2 Енергетична промисловість
Комп'ютери промислового управління використовуються в електроенергетичній галузі для реалізації моніторингу та контролю енергетичної мережі для забезпечення стабільної роботи електромережі.
5.3 Петрохімічна промисловість
Комп'ютери промислового контролю використовуються в нафтохімічній галузі для реалізації моніторингу та контролю виробничого процесу, підвищення ефективності виробництва та безпеки.
5.4 Транспортна промисловість
Комп'ютери промислового контролю використовуються в транспортній галузі для реалізації автоматичного контролю сигналів дорожнього руху, метро та іншого обладнання.