L'ordinateur de contrôle industriel est une sorte de système informatique spécialement conçu pour le domaine du contrôle de l'automatisation industrielle, qui se caractérise par des performances élevées, une haute fiabilité, un temps réel et une évolutivité. Cet article présentera en détail l'architecture de l'ordinateur de contrôle industriel, notamment sa structure matérielle, sa structure logicielle, ses protocoles de communication, ses stratégies de contrôle et d'autres aspects.
1. Structure de logiciels
La structure matérielle de l'ordinateur de contrôle industriel comprend principalement les parties suivantes:
1.1 Unité de traitement centrale (CPU)
Le CPU est le composant central de l'ordinateur de contrôle industriel, responsable de l'exécution des instructions du programme et du traitement des données. Les ordinateurs de contrôle industriel utilisent généralement des processeurs à haute puissance à haute puissance, tels que ARM, X 86 et d'autres architectures.
1.2 Mémoire
La mémoire inclut la RAM (mémoire d'accès aléatoire) et la ROM (mémoire en lecture seule), la RAM est utilisée pour stocker des programmes et des données, et la ROM est utilisée pour stocker le micrologiciel système et les programmes de démarrage.
1.3 Interface d'entrée / sortie
Les interfaces d'entrée / sortie sont les interfaces pour les ordinateurs de contrôle industriel pour communiquer avec les périphériques externes, y compris les interfaces d'entrée / sortie numériques, les interfaces d'entrée / sortie analogiques et les interfaces de communication. L'interface d'entrée / sortie numérique est utilisée pour recevoir et envoyer des signaux de commutation, l'interface entrée / sortie analogique est utilisée pour recevoir et envoyer des signaux analogiques, et l'interface de communication est utilisée pour échanger des données avec d'autres appareils.
1.4 Module d'alimentation
Le module d'alimentation fournit une alimentation stable pour l'ordinateur de commande industriel, utilisant généralement une alimentation de commutation ou une alimentation linéaire.
1.5 Module d'extension
Les ordinateurs de contrôle industriel ont généralement des modules d'extension pour étendre leurs fonctions, tels que les modules de contrôle de mouvement, les modules de traitement d'image, etc.
1.6 Système thermique
Le système de dissipation de chaleur est utilisé pour dissiper la chaleur générée par l'ordinateur de contrôle industriel pour assurer le fonctionnement stable du système.
2. Structure logicielle
La structure logicielle d'un ordinateur de contrôle industriel se compose des principales parties suivantes:
2.1 Système d'exploitation
Le système d'exploitation est le logiciel de base de l'ordinateur de contrôle industriel, qui est responsable de la gestion des ressources matérielles, de la planification des tâches, de la fourniture d'interfaces de programmation, etc. Les systèmes d'exploitation informatiques de contrôle industriel commun sont Linux, VxWorks, QNX et ainsi de suite.
2.2 Système d'exploitation en temps réel (RTOS)
Le système d'exploitation en temps réel est un système d'exploitation spécial avec une forte fiabilité en temps réel, élevé et d'autres caractéristiques, applicables au domaine du contrôle industriel. Les systèmes d'exploitation en temps réel communs sont Freertos, RT-thread, etc.
2.3 Langages de programmation
Les ordinateurs de contrôle industriel prennent généralement en charge une variété de langages de programmation, tels que C, C ++, Python, etc., pour répondre aux besoins de programmation de différents scénarios.
2.4 Conducteur
Le pilote est le pont entre le système d'exploitation et les appareils matériels, chargés de réaliser le contrôle et la gestion des appareils matériels.
2.5 Logiciel d'application
Le logiciel d'application est le logiciel de l'ordinateur de contrôle industriel pour réaliser des tâches de contrôle spécifiques, y compris les logiciels de programmation PLC, les logiciels de contrôle de mouvement, les logiciels de traitement d'image, etc.
3. Protocoles de communication
Les ordinateurs de contrôle industriel doivent communiquer avec d'autres appareils pour l'échange et le contrôle des données. Les protocoles de communication communs sont:
3.1 Protocoles de communication en série
Les protocoles de communication série incluent RS -232, RS -485, etc., qui conviennent à une courte distance et à une communication à faible taux.
3.2 Protocoles de bus de terrain
Les protocoles de bus de terrain comprennent Modbus, Profibus, CAN, etc., qui conviennent à la communication des appareils dans les sites industriels.
3.3 Protocoles de communication Ethernet
Les protocoles de communication Ethernet incluent TCP / IP, UDP, etc., qui conviennent à la communication à grande vitesse et à longue distance.
3.4 Protocoles de communication sans fil
Les protocoles de communication sans fil comprennent le Wi-Fi, le Bluetooth, le Zigbee, etc., applicables aux scénarios de communication sans fil.
4. Stratégie de contrôle
La stratégie de contrôle d'un ordinateur de contrôle industriel se compose des principaux aspects suivants:
4.1 Contrôle de boucle ouverte
Le contrôle en boucle ouverte signifie que le contrôleur publie directement les signaux de contrôle en fonction des signaux d'entrée sans rétroaction des signaux de sortie réels. Le contrôle en boucle ouverte est simple et à faible coût, mais la précision de contrôle est faible.
4.2 Contrôle en boucle fermée
Le contrôle en boucle fermée signifie que le contrôleur ajuste le signal de commande en fonction de la différence entre le signal d'entrée et le signal de sortie réel. Le contrôle en boucle fermée a une précision et une stabilité de contrôle élevées.
4.3 Contrôle PID
Le contrôle du PID est une stratégie de contrôle en boucle fermée courante, qui réalise le contrôle du système à travers les trois paramètres de proportionnel (p), intégral (i) et différentiel (d).
4.4 Contrôle flou
Le contrôle flou est une stratégie de contrôle basée sur la logique floue pour les systèmes avec incertitude et ambiguïté.
4.5 Contrôle du réseau neuronal
Le contrôle du réseau neuronal est une stratégie de contrôle basée sur le réseau neuronal artificiel, caractérisé par la capacité d'auto-apprentissage et l'adaptabilité.
5. champs d'application
Les ordinateurs de contrôle industriel sont largement utilisés dans divers domaines d'automatisation industrielle tels que:
5.1 Fabrication
Les ordinateurs de contrôle industriel sont utilisés dans l'industrie manufacturière pour réaliser un contrôle automatisé des lignes de production et améliorer l'efficacité de la production et la qualité des produits.
5.2 Industrie de l'énergie
Les ordinateurs de contrôle industriel sont utilisés dans l'industrie électrique pour réaliser la surveillance et le contrôle du réseau électrique pour assurer le fonctionnement stable du réseau électrique.
5.3 Industrie pétrochimique
Les ordinateurs de contrôle industriel sont utilisés dans l'industrie pétrochimique pour réaliser la surveillance et le contrôle du processus de production, améliorer l'efficacité de la production et la sécurité.
5.4 Industrie du transport
Les ordinateurs de contrôle industriel sont utilisés dans l'industrie du transport pour réaliser le contrôle automatique des feux de circulation, du métro et d'autres équipements.