Индустриалният контрол на контрола е вид компютърна система, специално проектирана за областта на индустриалния контрол на автоматизацията, която се характеризира с висока производителност, висока надеждност, реално време и мащабируемост. Този документ ще въведе подробно архитектурата на компютъра за индустриален контрол, включително неговата хардуерна структура, софтуерна структура, комуникационни протоколи, стратегии за контрол и други аспекти.
1. ХАРДЕРНА СТРУКТУРА
Хардуерната структура на компютъра за индустриален контрол включва главно следните части:
1.1 Централна обработка (CPU)
Процесорът е основният компонент на компютъра за индустриален контрол, отговарящ за изпълнението на инструкциите на програмата и обработката на данни. Компютрите за промишлено управление обикновено използват високоефективни процесори с ниска мощност, като ARM, X 86 и други архитектури.
1.2 Памет
Паметта включва RAM (памет за произволен достъп) и ROM (памет само за четене), RAM се използва за съхраняване на програми и данни, а ROM се използва за съхраняване на системни програми за фърмуер и стартиращи програми.
1.3 Вход/изходен интерфейс
Входните/изходните интерфейси са интерфейсите за индустриални контролни компютри да комуникират с външни устройства, включително цифрови входни/изходни интерфейси, аналогови входни/изходни интерфейси и комуникационни интерфейси. Цифровият вход/изходен интерфейс се използва за получаване и изпращане на превключващи сигнали, аналоговият вход/изходен интерфейс се използва за получаване и изпращане на аналогови сигнали, а комуникационният интерфейс се използва за обмен на данни с други устройства.
1.4 Модул за захранване
Модулът за захранване осигурява стабилно захранване за компютъра за промишлено управление, обикновено използвайки превключващо захранване или линейно захранване.
1.5 Модул за разширяване
Компютрите за промишлено управление обикновено имат модули за разширяване за разширяване на своите функции, като модули за управление на движението, модули за обработка на изображения и др.
1.6 Термична система
Системата за разсейване на топлината се използва за разсейване на топлината, генерирана от компютъра за промишлено управление, за да се гарантира стабилната работа на системата.
2. Софтуерна структура
Софтуерната структура на компютър за индустриален контрол се състои от следните основни части:
2.1 Операционна система
Операционната система е основният софтуер на компютъра за индустриален контрол, който е отговорен за управлението на хардуерни ресурси, планиране на задачи, осигуряване на програмиране на интерфейси и т.н. Общите компютърни операционни системи за индустриален контрол са Linux, VxWorks, QNX и т.н.
2.2 Операционна система в реално време (RTOS)
Операционната система в реално време е специална операционна система с висока реално време, висока надеждност и други характеристики, приложими в областта на индустриалния контрол. Общите операционни системи в реално време са Freertos, RT-Thread и т.н.
2.3 Езици за програмиране
Компютрите за промишлено управление обикновено поддържат различни езици за програмиране, като C, C ++, Python и др., За да задоволят нуждите на програмирането на различни сценарии.
2.4 Драйвер
Драйверът е мостът между операционната система и хардуерните устройства, отговорен за реализирането на контрола и управлението на хардуерните устройства.
2.5 Приложения софтуер
Application Software е софтуерът на индустриалния контролен компютър за реализиране на специфични контролни задачи, включително PLC софтуер за програмиране, софтуер за контрол на движението, софтуер за обработка на изображения и т.н.
3. Протоколи за комуникация
Компютрите за индустриален контрол трябва да комуникират с други устройства за обмен и контрол на данните. Общите комуникационни протоколи са:
3.1 Протоколи за серийна комуникация
Протоколите за серийна комуникация включват RS -232, RS -485 и т.н., които са подходящи за комуникация на кратко разстояние и ниска скорост.
3.2 Протоколи Fieldbus
Протоколите на Fieldbus включват Modbus, Profibus, Can и т.н., които са подходящи за комуникация на устройства в индустриални обекти.
3.3 Ethernet Communication Protocols
Протоколите за комуникация на Ethernet включват TCP/IP, UDP и др., Които са подходящи за високоскоростна и комуникация на дълги разстояния.
3.4 Протоколи за безжична комуникация
Протоколите за безжична комуникация включват Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee и др., Приложими за сценарии за безжична комуникация.
4. Стратегия за контрол
Контролната стратегия на компютър за индустриален контрол се състои от следните основни аспекти:
4.1 Контрол с отворен контур
Контролът с отворен контур означава, че контролерът директно извежда контролните сигнали според входните сигнали без обратна връзка на действителните изходни сигнали. Контролът с отворен контур е прост и ниска цена, но точността на управление е ниска.
4.2 Управление на затворен контур
Управлението на затворен контур означава, че контролерът настройва контролния сигнал според разликата между входния сигнал и действителния изходен сигнал. Контролът със затворен контур има висока точност на управление и стабилност.
4.3 PID контрол
PID контролът е обща стратегия за контрол на затворен контур, която осъществява контрола на системата чрез трите параметъра на пропорционална (P), интеграл (I) и диференциал (D).
4.4 Fuzzy Control
Fuzzy Control е контролна стратегия, базирана на размита логика за системи с несигурност и неяснота.
4.5 Контрол на невронната мрежа
Невронната мрежа контрол е контролна стратегия, базирана на изкуствена невронна мрежа, която се характеризира със способността и адаптивността на самообучение.
5. Полета за прилагане
Компютрите за промишлено управление се използват широко в различни области за индустриална автоматизация като:
5.1 Производство
Компютрите за индустриален контрол се използват в производствената индустрия за реализиране на автоматизиран контрол върху производствените линии и подобряване на производствената ефективност и качеството на продукта.
5.2 Промишленост на електроенергия
Компютрите за промишлено управление се използват в електроенергийната промишленост за реализиране на мониторинга и контрола на електрическата мрежа, за да се гарантира стабилната работа на електропровода.
5.3 нефтохимическа индустрия
Компютрите за индустриален контрол се използват в нефтохимическата индустрия за реализиране на мониторинга и контрола на производствения процес, подобряване на ефективността и безопасността на производството.
5.4 Транспортна индустрия
Компютрите за промишлено управление се използват в транспортната индустрия за реализиране на автоматичния контрол на сигналите за движение, метрото и друго оборудване.