Računalo za industrijsko upravljanje svojevrsni je računalni sustav posebno dizajniran za područje kontrole industrijske automatizacije, što karakterizira visoke performanse, visoka pouzdanost, u stvarnom vremenu i skalabilnost. Ovaj će rad detaljno uvesti arhitekturu industrijskog kontrolnog računala, uključujući njegovu strukturu hardvera, strukturu softvera, komunikacijske protokole, strategije kontrole i druge aspekte.
1.Hardware Struktura
Hardverska struktura industrijskog upravljačkog računala uglavnom uključuje sljedeće dijelove:
1.1 Središnja jedinica za obradu (CPU)
CPU je temeljna komponenta računala za industrijsku kontrolu, odgovorna za izvršavanje programskih uputa i obradu podataka. Industrijska kontrolna računala obično koriste procesore visoke performanse, niske snage, poput ARM, x 86 i druge arhitekture.
1.2 Memorija
Memorija uključuje RAM (memorija nasumičnog pristupa) i ROM (memorija samo za čitanje), RAM se koristi za pohranjivanje programa i podataka, a ROM se koristi za pohranu programa firmvera i pokretanja sustava.
1.3 Ulazno/izlazno sučelje
Ulazna/izlazna sučelja su sučelja za industrijska kontrolna računala za komunikaciju s vanjskim uređajima, uključujući digitalno ulazno/izlazna sučelja, analogna ulazna/izlazna sučelja i komunikacijska sučelja. Digitalno ulazno/izlazno sučelje koristi se za primanje i slanje preklopnih signala, analogno ulazno/izlazno sučelje koristi se za primanje i slanje analognih signala, a komunikacijsko sučelje koristi se za razmjenu podataka s drugim uređajima.
1.4 modul napajanja
Modul napajanja osigurava stabilno napajanje za industrijsko upravljačko računalo, obično pomoću prebacivanja napajanja ili linearnog napajanja.
1.5 Ekspanzijski modul
Računala za industrijsku kontrolu obično imaju module za širenje za širenje njihovih funkcija, poput modula za upravljanje kretanjem, modula za obradu slike itd.
1.6 Toplinski sustav
Sustav rasipanja topline koristi se za rasipanje topline koju generira industrijsko upravljačko računalo kako bi se osigurao stabilan rad sustava.
2. Struktura softvera
Softverska struktura računala za industrijsko upravljanje sastoji se od sljedećih glavnih dijelova:
2.1 Operativni sustav
Operativni sustav osnovni je softver računala za industrijsku kontrolu, koji je odgovoran za upravljanje hardverskim resursima, zadatke zakazivanja, pružanje programskih sučelja i tako dalje. Uobičajeni operativni sustavi za industrijsku kontrolu su Linux, VxWorks, QNX i tako dalje.
2.2 Operativni sustav u stvarnom vremenu (RTOS)
Operativni sustav u stvarnom vremenu poseban je operativni sustav s visokom pouzdanošću u stvarnom vremenu i drugim karakteristikama, primjenjivim na područje industrijske kontrole. Uobičajeni operativni sustavi u stvarnom vremenu su freertos, rt-navoj i tako dalje.
2.3 programski jezici
Industrijska kontrolna računala obično podržavaju različite programskih jezika, kao što su C, C ++, Python itd., Kako bi zadovoljili potrebe programiranja različitih scenarija.
2.4 vozač
Vozač je most između operativnog sustava i hardverskih uređaja, odgovoran za realizaciju kontrole i upravljanja hardverskim uređajima.
2.5 aplikacijski softver
Aplikacijski softver softver je industrijskog upravljačkog računala za ostvarivanje određenih kontrolnih zadataka, uključujući softver za programiranje PLC -a, softver za upravljanje pokretima, softver za obradu slike i tako dalje.
3. Komunikacijski protokoli
Računala za industrijsku kontrolu trebaju komunicirati s drugim uređajima za razmjenu podataka i kontrolu. Uobičajeni protokoli komunikacije su:
3.1 Protokoli serijske komunikacije
Protokoli serijske komunikacije uključuju Rs -232, rs -485, itd., Koji su prikladni za komunikaciju s kratkom udaljenom i niskom stopom.
3.2 Protokoli Fieldbus
Protokoli FieldBus uključuju Modbus, Profibus, CAN itd., Koji su prikladni za komunikaciju uređaja na industrijskim mjestima.
3.3 Ethernet komunikacijski protokoli
Protokoli za komunikaciju Ethernet uključuju TCP/IP, UDP itd., Koji su prikladni za komunikaciju velike brzine i na daljinu.
3.4 Protokoli bežične komunikacije
Protokoli bežične komunikacije uključuju Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee itd., Primjenjivi na scenarije bežične komunikacije.
4. Strategija kontrole
Strategija kontrole računala za industrijsku kontrolu sastoji se od sljedećih glavnih aspekata:
4.1 kontrola otvorene petlje
Kontrola otvorene petlje znači da regulator izravno izlazi kontrolne signale u skladu s ulaznim signalima bez povratnih informacija stvarnih izlaznih signala. Kontrola otvorene petlje je jednostavna i niska troškova, ali točnost kontrole je niska.
4.2 Kontrola zatvorene petlje
Kontrola zatvorene petlje znači da regulator podešava upravljački signal u skladu s razlikom između ulaznog signala i stvarnog izlaznog signala. Kontrola zatvorene petlje ima visoku kontrolu točnost i stabilnost.
4.3 PID kontrola
PID kontrola je uobičajena strategija kontrole zatvorene petlje, koja ostvaruje kontrolu sustava kroz tri parametra proporcionalnih (P), integralnih (i) i diferencijala (D).
4.4 nejasna kontrola
Fuzzy Control je strategija kontrole koja se temelji na nejasnoj logici za sustave s neizvjesnošću i dvosmislenošću.
4.5 Kontrola neuronske mreže
Kontrola neuronske mreže je strategija kontrole koja se temelji na umjetnoj neuronskoj mreži, koju karakterizira sposobnost samouktiranja i prilagodljivosti.
5. Polja aplikacije
Industrijska kontrolna računala široko se koriste u različitim industrijskim automatizacijskim poljima kao što su:
5.1 Proizvodnja
Industrijska kontrolna računala koriste se u proizvodnoj industriji za ostvarivanje automatizirane kontrole proizvodnih linija i poboljšanja učinkovitosti proizvodnje i kvalitete proizvoda.
5.2 Elektrana
Industrijska kontrolna računala koriste se u industriji električne energije kako bi se ostvarila nadzor i kontrola električne mreže kako bi se osiguralo stabilan rad električne mreže.
5.3 Petrokemijska industrija
Računala za industrijsku kontrolu koriste se u petrokemijskoj industriji za ostvarivanje praćenja i kontrole proizvodnog procesa, poboljšati učinkovitost i sigurnost proizvodnje.
5.4 prijevozna industrija
Industrijska kontrolna računala koriste se u prometnoj industriji za ostvarivanje automatske kontrole prometnih signala, podzemne željeznice i druge opreme.