Pramoninio valdymo kompiuteris yra savotiška kompiuterinė sistema, specialiai sukurta pramoninės automatizavimo valdymo sričiai, kuriai būdingas aukštas našumas, didelis patikimumas, realaus laiko ir mastelio keitimas. Šiame darbe išsamiai pristatys pramoninio valdymo kompiuterio architektūrą, įskaitant jo aparatinės įrangos struktūrą, programinės įrangos struktūrą, ryšių protokolus, valdymo strategijas ir kitus aspektus.
1. „Hard“ programinės įrangos struktūra
Pramoninio valdymo kompiuterio aparatinės įrangos struktūra daugiausia apima šias dalis:
1.1 Centrinis apdorojimo blokas (CPU)
CPU yra pagrindinis pramoninio valdymo kompiuterio komponentas, atsakingas už programos instrukcijų vykdymą ir duomenų apdorojimą. Pramoniniai valdymo kompiuteriai paprastai naudoja aukštos kokybės, mažos galios procesorius, tokius kaip ARM, x 86 ir kitos architektūros.
1.2 Atmintis
Atmintis apima RAM (atsitiktinės prieigos atmintį) ir ROM (tik skaitymo atmintis), RAM naudojama programoms ir duomenims saugoti, o ROM naudojamas sistemos programinės įrangos ir paleidimo programoms saugoti.
1.3 Įvesties/išvesties sąsaja
Įvesties/išvesties sąsajos yra pramoninių valdymo kompiuterių sąsajos, susijusios su išoriniais įrenginiais, įskaitant skaitmenines įvesties/išvesties sąsajas, analoginės įvesties/išvesties sąsajas ir ryšio sąsajas. Skaitmeninė įvesties/išvesties sąsaja naudojama norint gauti ir siųsti perjungimo signalus, analoginė įvesties/išvesties sąsaja naudojama analoginiams signalams priimti ir siųsti, o ryšio sąsaja naudojama keičiantis duomenims su kitais įrenginiais.
1.4 maitinimo šaltinio modulis
Maitinimo tiekimo modulis suteikia stabilų maitinimo šaltinį pramoniniam valdymo kompiuteriui, paprastai naudojant perjungimo maitinimo šaltinį arba linijinį maitinimo šaltinį.
1.5 Plėtros modulis
Pramoninio valdymo kompiuteriuose paprastai yra išplėtimo moduliai, skirti išplėsti savo funkcijas, tokias kaip judesio valdymo moduliai, vaizdo apdorojimo moduliai ir kt.
1.6 Šiluminė sistema
Šilumos išsklaidymo sistema naudojama norint išsklaidyti pramoninio valdymo kompiuterio sukuriamą šilumą, kad būtų užtikrintas stabilus sistemos veikimas.
2. Programinės įrangos struktūra
Pramoninio valdymo kompiuterio programinės įrangos struktūrą sudaro šios pagrindinės dalys:
2.1 Operacinė sistema
Operacinė sistema yra pagrindinė pramoninio valdymo kompiuterio programinė įranga, atsakinga už aparatūros išteklių valdymą, planavimo užduotis, programavimo sąsajų teikimą ir pan. Įprastos pramoninės kontrolės kompiuterių operacinės sistemos yra „Linux“, „VXWorks“, „QNX“ ir pan.
2.2 realiojo laiko operacinė sistema (RTOS)
Realaus laiko operacinė sistema yra speciali operacinė sistema, turinti aukštą realiojo laiko, aukšto patikimumo ir kitų savybių, taikomų pramoninės kontrolės sričiai. Įprastos realaus laiko operacinės sistemos yra freertos, rt-thread ir pan.
2.3 Programavimo kalbos
Pramoninio valdymo kompiuteriai paprastai palaiko įvairias programavimo kalbas, tokias kaip C, C ++, „Python“ ir kt., Kad patenkintų skirtingų scenarijų programavimo poreikius.
2.4 Vairuotojas
Vairuotojas yra tiltas tarp operacinės sistemos ir aparatūros įrenginių, atsakingas už aparatūros įrenginių valdymą ir valdymą.
2.5 Programos programinė įranga
Programos programinė įranga yra pramoninio valdymo kompiuterio programinė įranga, skirta įgyvendinti konkrečias valdymo užduotis, įskaitant PLC programavimo programinę įrangą, judesio valdymo programinę įrangą, vaizdo apdorojimo programinę įrangą ir pan.
3. Ryšio protokolai
Pramoninio valdymo kompiuteriai turi bendrauti su kitais duomenų mainais ir valdymu. Bendri komunikacijos protokolai yra šie:
3.1 Serijinio ryšio protokolai
Serijinio ryšio protokolai apima RS -232, RS -485 ir kt., Tinka trumpam atstumui ir mažam tarifui.
3.2 „FieldBus“ protokolai
„FieldBus“ protokolai apima „Modbus“, „Profibus“, „Can“ ir kt., Kurie yra tinkami komunikuoti įrenginius pramoninėse vietose.
3.3 Ethernet ryšio protokolai
Ethernet komunikacijos protokolai apima TCP/IP, UDP ir kt., Kurie yra tinkami greitųjų ir tolimojo ryšio ryšiui.
3.4 Belaidžio ryšio protokolai
Belaidžio ryšio protokolai apima „Wi-Fi“, „Bluetooth“, „Zigbee“ ir kt., Taikoma belaidžio ryšio scenarijams.
4. Kontrolės strategija
Pramoninio valdymo kompiuterio kontrolės strategiją sudaro šie pagrindiniai aspektai:
4.1 Atviro ciklo valdymas
Atviro ciklo valdymas reiškia, kad valdiklis tiesiogiai išveda valdymo signalus pagal įvesties signalus be faktinių išvesties signalų atsiliepimų. Kontrolė atviroje cikle yra paprasta ir pigi, tačiau kontrolės tikslumas yra mažas.
4.2 Uždaros ciklo valdymas
Uždaros ciklo valdymas reiškia, kad valdiklis koreguoja valdymo signalą pagal skirtumą tarp įvesties signalo ir faktinio išėjimo signalo. Uždaros ciklo valdymas turi didelį valdymo tikslumą ir stabilumą.
4.3 PID valdymas
PID valdymas yra dažna uždarojo ciklo valdymo strategija, kuri realizuoja sistemos valdymą per tris proporcinių (P), integralo (I) ir diferencialo (d) parametrus.
4.4 Fuzzy valdymas
Apytikslė kontrolė yra kontrolės strategija, pagrįsta neaiškia sistemų, turinčių neapibrėžtumą ir dviprasmiškumą, logiką.
4.5 Neuroninio tinklo valdymas
Neuroninio tinklo valdymas yra valdymo strategija, pagrįsta dirbtiniu nervų tinklu, kuriai būdingi savarankiško mokymosi sugebėjimai ir pritaikomumas.
5.APPLACIJOS LAUKOS
Pramoninės kontrolės kompiuteriai yra plačiai naudojami įvairiuose pramoninės automatizavimo laukuose, tokiuose kaip:
5.1 Gamyba
Pramoninės kontrolės kompiuteriai gamybos pramonėje naudojami siekiant automatizuotos gamybos linijų valdymo ir gamybos efektyvumo bei produkto kokybės pagerinimo.
5.2 Galios pramonė
Pramoniniai valdymo kompiuteriai naudojami elektros energijos pramonėje, kad būtų galima stebėti ir valdyti elektros tinklą, kad būtų užtikrintas stabilus elektros tinklo veikimas.
5.3 Naftos chemijos pramonė
Pramoninės kontrolės kompiuteriai naudojami naftos chemijos pramonėje, siekiant suvokti gamybos proceso stebėjimą ir kontrolę, pagerinti gamybos efektyvumą ir saugumą.
5.4 Transporto pramonė
Pramoninės kontrolės kompiuteriai naudojami transporto pramonėje, kad būtų galima automatiškai valdyti eismo signalus, metro ir kitą įrangą.