Industrial Control Computer är ett slags datorsystem som är speciellt utformat för området industriell automatiseringskontroll, som kännetecknas av hög prestanda, hög tillförlitlighet, realtid och skalbarhet. Denna artikel kommer att introducera arkitekturen för industriell kontrolldator i detalj, inklusive dess hårdvarustruktur, programvarastruktur, kommunikationsprotokoll, kontrollstrategier och andra aspekter.
1.Hardware -struktur
Hårdvarustrukturen för industriell kontrolldator innehåller huvudsakligen följande delar:
1.1 Central Bearbetning Enhet (CPU)
CPU är kärnkomponenten i industriell kontrolldator, ansvarig för att utföra programinstruktioner och bearbeta data. Industriella kontrolldatorer använder vanligtvis högpresterande processorer med låg effekt, såsom ARM, X 86 och andra arkitekturer.
1.2 Minne
Minnet inkluderar RAM (slumpmässigt åtkomstminne) och ROM (skrivskyddsminne), RAM används för att lagra program och data, och ROM används för att lagra system firmware och startprogram.
1.3 Input/utgångsgränssnitt
Ingångs-/utgångsgränssnitt är gränssnitten för industriella kontrolldatorer för att kommunicera med externa enheter, inklusive digital ingångs-/utgångsgränssnitt, analoga ingångs-/utgångsgränssnitt och kommunikationsgränssnitt. Det digitala ingångs-/utgångsgränssnittet används för att ta emot och skicka omkopplingssignaler, det analoga ingångs-/utgångsgränssnittet används för att ta emot och skicka analoga signaler, och kommunikationsgränssnittet används för att utbyta data med andra enheter.
1.4 Strömförsörjningsmodul
Strömförsörjningsmodulen tillhandahåller en stabil strömförsörjning för den industriella kontrolldatorn, vanligtvis med hjälp av växling av strömförsörjning eller linjär strömförsörjning.
1.5 Expansionsmodul
Industriella kontrolldatorer har vanligtvis expansionsmoduler för att utöka sina funktioner, såsom rörelsekontrollmoduler, bildbehandlingsmoduler, etc.
1.6 Termiskt system
Värmeavledningssystemet används för att sprida värmen som genereras av den industriella kontrolldatorn för att säkerställa systemets stabila drift.
2. Programvarustruktur
Programvarans struktur för en industriell kontrolldator består av följande huvuddelar:
2.1 Operativsystem
Operativsystemet är den grundläggande programvaran för den industriella kontrolldatorn, som ansvarar för att hantera hårdvaruresurser, schemalägga uppgifter, tillhandahålla programmeringsgränssnitt och så vidare. Common Industrial Control Computer Operating Systems är Linux, VXWorks, QNX och så vidare.
2.2 Realtidsoperativsystem (RTO)
Operativsystem i realtid är ett speciellt operativsystem med hög realtid, hög tillförlitlighet och andra egenskaper, som är tillämpliga på industriell kontroll. Vanliga operativsystem i realtid är FreeToS, RT-thread och så vidare.
2.3 Programmeringsspråk
Industriella kontrolldatorer stöder vanligtvis olika programmeringsspråk, såsom C, C ++, Python, etc., för att tillgodose programmeringsbehovet i olika scenarier.
2.4 förare
Driver är bron mellan operativsystem och hårdvaruenheter, ansvarig för att förverkliga kontrollen och hanteringen av hårdvaruenheter.
2.5 Applikationsprogramvara
Applikationsprogramvara är programvaran för industriell kontrolldator för att realisera specifika kontrolluppgifter, inklusive PLC -programmeringsprogramvara, programvara för rörelsekontroll, programvara för bildbehandling och så vidare.
3. Kommunikationsprotokoll
Industriella kontrolldatorer måste kommunicera med andra enheter för datautbyte och kontroll. De vanliga kommunikationsprotokollen är:
3.1 Seriella kommunikationsprotokoll
Seriella kommunikationsprotokoll inkluderar Rs -232, Rs -485, etc., som är lämpliga för kort avstånd och låg hastighetskommunikation.
3.2 FieldBus -protokoll
FieldBus -protokoll inkluderar Modbus, Profibus, CAN etc. som är lämpliga för kommunikation av enheter på industriområden.
3.3 Ethernet -kommunikationsprotokoll
Ethernet-kommunikationsprotokoll inkluderar TCP/IP, UDP, etc., som är lämpliga för höghastighets- och långdistanskommunikation.
3.4 Trådlösa kommunikationsprotokoll
Trådlösa kommunikationsprotokoll inkluderar Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, etc., som är tillämpliga på trådlösa kommunikationsscenarier.
4. Kontrollstrategi
Kontrollstrategin för en industriell kontrolldator består av följande huvudaspekter:
4.1 Open-loop-kontroll
Open-loop-kontroll innebär att styrenheten direkt matar ut styrsignaler enligt insignalerna utan återkoppling av de faktiska utgångssignalerna. Open-loop-kontroll är enkel och låg kostnad, men kontrollnoggrannheten är låg.
4.2 Kontroll av sluten slinga
Stängd slingkontroll innebär att styrenheten justerar styrsignalen beroende på skillnaden mellan insignalen och den faktiska utsignalen. Stängd slingkontroll har hög kontrollnoggrannhet och stabilitet.
4.3 PID -kontroll
PID-kontroll är en vanlig kontrollstrategi med sluten slinga, som inser kontrollen av systemet genom de tre parametrarna för proportionella (p), integrerade (I) och differentiella (d).
4.4 Fuzzy Control
Fuzzy Control är en kontrollstrategi baserad på fuzzy logik för system med osäkerhet och tvetydighet.
4.5 Neural nätverkskontroll
Neural Network Control är en kontrollstrategi baserad på konstgjorda neurala nätverk, som kännetecknas av självlärande förmåga och anpassningsförmåga.
5. Application Fields
Industriella kontrolldatorer används ofta inom olika industriella automatiseringsområden som:
5.1 Tillverkning
Industriella kontrolldatorer används i tillverkningsindustrin för att realisera automatiserad kontroll av produktionslinjer och förbättra produktionseffektiviteten och produktkvaliteten.
5.2 Kraft Industri
Industriella kontrolldatorer används i elkraftsindustrin för att realisera övervakningen och kontrollen av kraftnätet för att säkerställa stabila driften av kraftnätet.
5.3 Petrokemisk industri
Industriella kontrolldatorer används i den petrokemiska industrin för att förverkliga övervakningen och kontrollen av produktionsprocessen, förbättra produktionseffektiviteten och säkerheten.
5.4 Transportindustrin
Industriella kontrolldatorer används i transportbranschen för att realisera automatisk kontroll av trafiksignaler, tunnelbana och annan utrustning.