산업 제어 컴퓨터는 산업 자동화 제어 분야를 위해 특별히 설계된 일종의 컴퓨터 시스템으로, 고성능, 높은 신뢰성, 실시간 및 확장 성이 특징입니다. 이 백서는 하드웨어 구조, 소프트웨어 구조, 통신 프로토콜, 제어 전략 및 기타 측면을 포함하여 산업 제어 컴퓨터의 아키텍처를 자세히 소개합니다.
1. 하드웨어 구조
산업 제어 컴퓨터의 하드웨어 구조에는 주로 다음 부분이 포함됩니다.
1.1 중앙 처리 장치 (CPU)
CPU는 프로그램 지침 및 처리 데이터를 실행하는 산업 제어 컴퓨터의 핵심 구성 요소입니다. 산업 제어 컴퓨터는 일반적으로 ARM, X 86 및 기타 아키텍처와 같은 고성능 저전력 프로세서를 사용합니다.
1.2 메모리
메모리에는 RAM (Random Access Memory) 및 ROM (읽기 전용 메모리)이 포함되며 RAM은 프로그램 및 데이터를 저장하는 데 사용되며 ROM은 시스템 펌웨어 및 시작 프로그램을 저장하는 데 사용됩니다.
1.3 입력/출력 인터페이스
입력/출력 인터페이스는 산업 제어 컴퓨터가 디지털 입력/출력 인터페이스, 아날로그 입력/출력 인터페이스 및 통신 인터페이스를 포함한 외부 장치와 통신하는 인터페이스입니다. 디지털 입력/출력 인터페이스는 스위칭 신호를 수신하고 보내는 데 사용되며 아날로그 입력/출력 인터페이스는 아날로그 신호를 수신하고 보내는 데 사용되며 통신 인터페이스는 다른 장치와 데이터를 교환하는 데 사용됩니다.
1.4 전원 공급 장치 모듈
전원 공급 장치 모듈은 일반적으로 스위칭 전원 공급 장치 또는 선형 전원 공급 장치를 사용하여 산업 제어 컴퓨터에 안정적인 전원 공급 장치를 제공합니다.
1.5 확장 모듈
산업 제어 컴퓨터는 일반적으로 모션 제어 모듈, 이미지 처리 모듈 등과 같은 기능을 확장하기위한 확장 모듈이 있습니다.
1.6 열 시스템
열 소산 시스템은 시스템의 안정적인 작동을 보장하기 위해 산업 제어 컴퓨터에 의해 생성 된 열을 소산하는 데 사용됩니다.
2. 소프트웨어 구조
산업 제어 컴퓨터의 소프트웨어 구조는 다음과 같은 주요 부분으로 구성됩니다.
2.1 운영 체제
운영 체제는 산업 제어 컴퓨터의 기본 소프트웨어로 하드웨어 리소스 관리, 작업 예약, 프로그래밍 인터페이스 제공 등을 담당합니다. 일반적인 산업 제어 컴퓨터 운영 체제는 Linux, VXWorks, QNX 등입니다.
2.2 실시간 운영 체제 (RTO)
실시간 운영 체제는 실시간, 높은 신뢰성 및 기타 특성을 갖춘 특수 운영 체제로 산업 제어 분야에 적용됩니다. 일반적인 실시간 운영 체제는 Freertos, RT-Shread 등입니다.
2.3 프로그래밍 언어
산업 제어 컴퓨터는 일반적으로 다양한 시나리오의 프로그래밍 요구를 충족시키기 위해 C, C ++, Python 등과 같은 다양한 프로그래밍 언어를 지원합니다.
2.4 드라이버
드라이버는 운영 체제와 하드웨어 장치 간의 브리지이며 하드웨어 장치의 제어 및 관리를 실현하는 책임이 있습니다.
2.5 응용 프로그램 소프트웨어
Application Software는 PLC 프로그래밍 소프트웨어, 모션 제어 소프트웨어, 이미지 처리 소프트웨어 등을 포함한 특정 제어 작업을 실현하기위한 산업 제어 컴퓨터의 소프트웨어입니다.
3. 통신 프로토콜
산업 제어 컴퓨터는 데이터 교환 및 제어를 위해 다른 장치와 통신해야합니다. 일반적인 통신 프로토콜은 다음과 같습니다.
3.1 직렬 통신 프로토콜
일련의 통신 프로토콜에는 Rs -232, rs -485 등이 포함되며, 이는 단기 거리 및 낮은 속도 통신에 적합합니다.
3.2 Fieldbus 프로토콜
FieldBus 프로토콜에는 산업 현장에서의 장치의 통신에 적합한 Modbus, Profibus, CAN 등이 포함됩니다.
3.3 이더넷 통신 프로토콜
이더넷 통신 프로토콜에는 고속 및 장거리 통신에 적합한 TCP/IP, UDP 등이 포함됩니다.
3.4 무선 통신 프로토콜
무선 통신 프로토콜에는 Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee 등이 포함되며 무선 통신 시나리오에 적용됩니다.
4. 제어 전략
산업 제어 컴퓨터의 제어 전략은 다음과 같은 주요 측면으로 구성됩니다.
4.1 오픈 루프 제어
오픈 루프 제어는 컨트롤러가 실제 출력 신호의 피드백없이 입력 신호에 따라 제어 신호를 직접 출력 함을 의미합니다. 오픈 루프 제어는 단순하고 저렴한 비용이지만 제어 정확도는 낮습니다.
4.2 폐쇄 루프 제어
폐 루프 제어는 컨트롤러가 입력 신호와 실제 출력 신호 사이의 차이에 따라 제어 신호를 조정 함을 의미합니다. 폐 루프 제어는 제어 정확도와 안정성이 높습니다.
4.3 PID 제어
PID 제어는 일반적인 폐쇄 루프 제어 전략으로, 비례 (p), 적분 (i) 및 차동 (d)의 세 가지 매개 변수를 통해 시스템의 제어를 실현합니다.
4.4 퍼지 제어
퍼지 제어는 불확실성과 모호성이있는 시스템에 대한 퍼지 논리를 기반으로 한 제어 전략입니다.
4.5 신경망 제어
신경망 제어는 인공 신경망을 기반으로하는 제어 전략이며, 이는 자기 학습 능력과 적응성을 특징으로합니다.
5. 응용 프로그램 필드
산업 제어 컴퓨터는 다음과 같은 다양한 산업 자동화 분야에서 널리 사용됩니다.
5.1 제조
산업 제어 컴퓨터는 제조 산업에서 생산 라인의 자동화 된 제어를 실현하고 생산 효율성 및 제품 품질을 향상시키는 데 사용됩니다.
5.2 전력 산업
산업 제어 컴퓨터는 전력망의 안정적인 작동을 보장하기 위해 전력망의 모니터링 및 제어를 실현하기 위해 전력 산업에서 사용됩니다.
5.3 석유 화학 산업
산업 제어 컴퓨터는 석유 화학 산업에서 생산 공정의 모니터링 및 제어를 실현하고 생산 효율성 및 안전성을 향상시키는 데 사용됩니다.
5.4 교통 산업
산업 제어 컴퓨터는 운송 산업에서 교통 신호, 지하철 및 기타 장비의 자동 제어를 실현하기 위해 사용됩니다.