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工业控制系统的发展将面临着严峻的挑战

(文章滥觞:OFweek)

针对工业4.0的工厂自动化系统平日主要包括三个层级的设备,用于驱动实时通信和节制:1. 在现场层级,I/O模块、制动器和驱动器认真工厂内的物理运作;2. 在节制层级,可编程逻辑节制器(PLC)或谋略机数控(CNC)认真从现场级汇集信息并向现场发出指令;3. 在操作员层级,人机界面(HMI)设备与操作员交互通信,同时操作员可以发出指令。

每一个层级都必要经优化的硬件和软件办理规划来办理各自所面临的严酷设计寻衅。此中,涉及到节制层级的寻衅尤其难以办理。

因为经由过程一个节制器所支持的节点数量正在徐徐增添,除了能耗、长电源应用寿命和靠得住性要求等与所有工业自动化设计相关的寻衅外,节制级设备的设计职员还面临着某些特定的寻衅。更多的支持节点数量意味着全部工厂办理规划内所需的节制器数量就应该越少,以创建一个性价比更高的自动化办理规划,或者这些增添的节点都可以在工厂在得以利用,从而实现更高的自动化程度。然而,跟着支持的节点数量越来越多,处置惩罚器的机能也必须要同比提升,并且在此环境下仍旧维持足够低的功耗,这样才可以避免增添封装的尺寸。此外,大年夜多半PLC在设计时都不必要添加风扇,是以功率损耗是设计方面的一个关键。

因为PLC和CNC同时节制工厂内的大年夜量节点或功能,以是它们运营的实时性至关紧张。对付一个办理规划而言,实现精准的准时必要两个部分:一个是实时操作系统,另一个则是针对工业通信的机动光阴感知外设。实时操作系统(RTOS)在这些设备中被用于决策和节制延时,以满意关键准时的需求。商用RTOS在工业节制领域中的广泛利用已经长达数年,同时其在RT Linux®办理规划中的兴趣也在赓续增添,这些办理规划在添加了工业自动化利用所需的光阴感知和决策能力的同时,还具有Linux大年夜型开源社区的整个上风。

对付实时办理规划的通信外设部分而言,主要的需求是经由过程一个纵然在必要增添节点数量的环境下,也能实现低延迟和较短协议周期光阴的措施来支持工业现场的总线协议。当在单个设计中必须支持多个现场总线标定时,这会变成一个加倍繁杂的难题。

为了使终端产品与EtherCAT、PROFINET、以太网/IP等多个大概已经在工厂中应用的标准兼容,多协议支持是必须的。经由过程硬件 (ASIC) 来满意多协议支持是对照繁杂的,其缘故原由在于每个协议都可能必要属于其自己的专门ASIC,是以每个支持的现场总线都必要不合的电路板设计。假如采纳可编程措施的话,问题可能会变得简单一些。在这些措施中,只需进行软件或固件变动即可实现现场总线协议的变化。

为了使这个实时通信办理规划加倍方便快捷,节制器必要大年夜量外设接口,这是由于它们必要在多个层级上与工厂内的现场总线收集、连接I/O的背板、制动器、驱动器或者其它节制器,以及那些应用OPC UA等协议进行数据采集来实现工厂诊断功能的办事器进行通信。所有这统统都必要用到大年夜量的外设接口,分外是以太网接口。此外,还必要一个机动的且可编程的通信办理规划。

(责任编辑:fqj)

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