Vadības sistēma kā vides pārbaudes iekārtas galvenā sastāvdaļa, tās kontroles precizitāte tieši ietekmē iekārtas veiktā vides testa precizitāti un uzticamību. Pašlaik vides testēšanas iekārtu kontroles sistēmas pielietojums galvenokārt ir sadalīts vispārīgā-nolūka un specializētā veidā. Viena no vispārīgajām-nolūka vadības sistēmām attiecas uz tradicionālo cilvēka-mašīnas saskarnes (HMI) un programmējamā kontrollera (PLC) vadības metožu kombināciju vai rūpniecisko datoru konfigurācijas programmatūru un PLC vadības metožu kombināciju; speciālais kontrolieris attiecas uz dažādu vides testēšanas iekārtu vadības raksturlielumiem, kas izstrādāti īpašajam kontrolierim. Iekšzemes speciālo vides iekārtu kontroliera lauks attiecībā pret ārvalstīm ir salīdzinoši tukšs, ko izraisa arī vietējās vides pārbaudes iekārtu precizitāte un stabilitāte parasti ir zemāka par galvenajiem ārvalstu vides aprīkojuma iemesliem, tāpēc īpašu kontrolieru izstrādei vietējās vides pārbaudes iekārtu izstrādei ir liela nozīme.
1 . Dizaina princips
Šajā rakstā vides aprīkojuma vadības sistēma galvenokārt ir orientēta uz temperatūras klases vides pārbaudes iekārtām, piemēram, augstas temperatūras pārbaudes kameru, augstas un zemas temperatūras testa kameru, aukstā un termiskā trieciena pārbaudes kameru, pastāvīgas temperatūras un mitruma kastīti, mitru un karstu kasti. Un temperatūras klases vides pārbaudes aprīkojums parasti sastāv no galvenās kastes, apkures sistēmas, saldēšanas sistēmas, vēja cirkulācijas sistēmas, galvenās vadības sistēmas, kā parādīts 1.
Visa aprīkojuma galvenie vadības objekti ir: saldēšanas kompresors, elektroniskais izplešanās vārsts un aukstās izplūdes solenoīda vārsta vadība saldēšanas sistēmā; vēja cirkulācijas sistēmas centrbēdzes ventilators; apkures sistēma cietvielu relejā un maiņstrāvas kontaktorā.
Visas ierīces galvenie mērījumu parametri ietver: kompresora izplūdes gāzu temperatūru un spiedienu saldēšanas sistēmā, kondensatora izplūdes temperatūru, iztvaicētāja ieplūdes un izplūdes temperatūru, kompresora darba strāvu un spriegumu; vēja cirkulācijas sistēmas ventilatora temperatūra, darba strāva un spriegums; apkures sistēma elektriskā sildītāja darba spriegums un strāva; temperatūra un mitrums kastes iekšpusē un tā tālāk.
Iepriekš minētajos mērījumu parametros dažiem parametriem un iekārtas vadības procesam nav tiešas saistības, piemēram, kompresora un ventilatora darba spriegumam un strāvai, ventilatora ātrumam un vēja ātrumam. Tomēr, strauji attīstoties mūsdienu zinātnei un tehnoloģijām un rūpnieciskās informācijas tehnoloģijām, aviācijas, aviācijas, rūpniecisko lietojumu un citās jomās iekārtu un sistēmu uzticamības, drošības un ekonomiskās prasības kļūst arvien augstākas, liekot prognozēt neveiksmes, un veselības pārvaldība (Prognostika un veselības pārvaldība, PHM) pakāpeniski ir kļuvusi par vienu no galvenajiem rūpniecisko iekārtu attīstības virzieniem. Tomēr PHM sistēma ir jāveido, pamatojoties uz visaptverošu iekārtu darbības apstākļu uzraudzību un vispārējas nozīmes PLC vadības sistēmas izmantošanu, pārāk daudz parametru iegūšanas nozīmē PLC moduļu pieaugumu, kas ne tikai uzlabo iekārtas ražošanas izmaksas, bet arī liek iekārtu vadības sistēmas apjomam kļūt uzpūstam. Šim nolūkam šajā dokumentā tiek piedāvāta iegulta{4}}vadības sistēma, izmantojot iegultās sistēmas, lai izstrādātu augstu brīvības pakāpi, zemas izmaksas, mērķtiecīgu, reāllaika, augstas pakāpes programmas integrāciju, visa aprīkojuma darbības parametru uzraudzību; un vieglāk sasniegt sarežģītus algoritmus, uzlabot iekārtas vadības precizitāti un stabilitāti, piemēram, iekārtas izplūdušo PID vadības algoritmus, pretimpulsu traucējumu filtrēšanas vidējo vērtību, ierobežojošo vidējo filtrēšanu Digitālās filtrēšanas algoritmi, piemēram, pret-impulsu traucējumu vidējā filtrēšana, ierobežojošā vidējā filtrēšanas metode.
2. Vadības sistēmas aparatūras projektēšana
Vadības sistēma sastāv no kontrollera un mērīšanas un vadības moduļa; kurš mērīšanas un vadības modulis, ieskaitot I/O moduli un mērīšanas moduli, ir modulāra konstrukcija, moduļu palielināšanai vai samazināšanai nepieciešamā aprīkojuma konfigurācija; un kontrolieris tikai dažādām ierīces konfigurācijām, lai veiktu atbilstošus programmatūras iestatījumus vai pielāgojumus. Tas ir ne tikai zemas{1}}iekārtu darbības parametru iegādes izmaksas; bet arī, lai uzlabotu vadības sistēmas integrāciju, samazinātu vadības moduļa izmēru. Vadības sistēmas aparatūras sistēma, kas parādīta 2. attēlā, kontrolieris, lai iegūtu mērījumu moduli, tiks savākti ar mašīnas parametriem, saskaņā ar vadības iestatījumiem I / O modulī I / O un PID kontroles izvadei.
Kontrolieris un I / O modulis, mērīšanas modulis, kura pamatā ir 485 interfeisa Modbus protokola komunikācija. Tā kā Modbus kopne tiek plaši izmantota daudzās jomās, piemēram, mērinstrumentos, viedās augstsprieguma un zemsprieguma ierīcēs, raidītājos, programmējamos kontrolleros, HMI, invertoros, lauka inteliģentās ierīcēs utt., tas nodrošina kontrolieri un I/O moduļus, mērīšanas moduļus ar lielu paplašināšanu un iespēju kļūt par produktiem neatkarīgi.
2.1 Kontrollera aparatūras dizains
Iegultā kontrollera pamatā ir ARM Cortex{0}}A9 četrkodolu- mikroprocesoru aparatūras izstrādes platforma, un tas galvenokārt ir atbildīgs par vadības sistēmu cilvēka-mašīnas saskarnes darbībā, loģiskajām darbībām, I/O un PID vadību. Aparatūras platformā izmantotajam procesoram Exynos4412 ir augstas -veiktspējas datu apstrādes iespējas un pilnīgāks aparatūras interfeiss, kas nodrošina labu aparatūras pamatu Linux iegulto sistēmu izveidei. Kontroliera aparatūras izstrādes platformas funkcionālā blokshēma ir parādīta 3. attēlā ar iebūvētu-WIFI, 3G moduli, 10 M/100 M adaptīvo tīkla karti, 10,1 collas skārienjutīgu LCD, 4 kanālu USB HOST un tā tālāk.
Aparatūras platforma atbalsta startēšanu no eMMC vai SD kartes. eMMC tiek izmantots, lai ierakstītu sistēmas attēlu, tāpēc kontrolleris pēc noklusējuma sāk darboties no eMMC pēc ieslēgšanas; savukārt SD kartes palaišanas funkciju var izmantot kopā ar USB OTG, lai veiktu ātru programmaparatūras un sistēmas programmatūras jaunināšanu. Kontroliera pieslēgšanai internetam dažādos gadījumos tiek izmantotas wifi, wcdma 3g, lan un citas tīkla saskarnes, kuras var izmantot tālvadības pultij, tālvadības brīdinājumam vai trauksmei, tālvadības pultij, tālvadības brīdinājumam vai trauksmei, tālvadības pultij, tālvadības brīdinājumam vai trauksmei, tālvadības brīdinājumam vai trauksmei, tālvadības brīdinājumam vai trauksmei un tālvadības pultij. Kontroliera pieslēgšanai internetam dažādos apstākļos tiek izmantotas WIFI, WCDMA 3G, LAN un citas tīkla saskarnes, nodrošinot aparatūras atbalstu iekārtu tālvadības realizācijai, attālinātai kļūdu brīdināšanai vai trauksmei, ekspertu attālinātai traucējummeklēšanai un citām jaunām lietojumprogrammām.
Lai nodrošinātu, ka kontrolieris var nodrošināt ātrdarbīgu -reāllaika-uzticamu saziņu ar mērīšanas un vadības paneli, kontroliera divu RS485 sakaru ķēžu dizains ir balstīts uz ADM2483. ADM2483 ir integrēta sakaru izolācijas RS485 raiduztvērēja ierīce ar augstāko saziņas ātrumu līdz 500 kb/s, lai nodrošinātu, ka sakaru ātrumam un spējai pretoties traucējumiem, izvairoties no opto-savienotāja izolācijas dizaina izmantošanas, ir nepieciešams aizņemt lielāku PCB izkārtojuma laukumu. Izkārtojuma zona. Un ADM2483, ko izmanto, lai ierobežotu šūpošanās ātruma konstrukciju, spiediena svārstību ātruma krituma kontroli atbilstošā līmenī, var samazināt nepareizu spaiļu saskaņošanu un savienotājus, ko rada BER. Sakaru moduļa interfeisa ķēdē tiek izmantots strāvas un sprieguma ierobežojuma dizains, kā parādīts 5. attēlā, sprieguma regulators D1, D2 un paš-atkopšanas drošinātāji PTC1 un PTC2 saskarnes ķēdei, lai izveidotu efektīvu aizsardzību un uzlabotu 485 sakaru moduļa elektrisko uzticamību.
2.2 Mērīšanas un vadības moduļa aparatūras projektēšana
Mērīšanas un vadības moduļa aparatūras blokshēma ir parādīta 6. attēlā ar LPC1758 kā kodolu, kas atbild par ierīces darbības datu iegūšanu, I/O adreses dekodēšanu un I/O vadību; attiecīgā temperatūra, strāva, spriegums, mitrums, spiediens un citi ierīces parametri caur uztveršanas ķēdi un pēc tam ar LPC1758 digitālo filtrēšanu, kas saglabāti FLASH; kontrolieris var sazināties ar LPC1758, izmantojot RS485, nolasīt nepieciešamos parametrus loģiskām darbībām un pēc tam ievadīt I/O vadības komandas LPC1758 izpildei pēc darbības; I/O shēmas ietver tranzistora izejas, releja izejas un pēc tam I/O vadības komandu LPC1758 izpildei. Kontrolieris var sazināties ar LPC1758, izmantojot RS485, nolasīt nepieciešamos parametrus loģiskai darbībai un pēc tam nosūtīt ievades/izvades vadības komandas uz LPC1758 izpildei pēc operācijas.I/O ķēdē ietilpst tranzistora izeja, releja izeja un izeja īpašiem lietojumiem, piemēram, elektroniskā izplešanās vārsta vadības I/O, frekvences pārveidotāja vadības I/O un tā tālāk.
Filtra paraugu ņemšanas shēmā tiek izmantots Maxim viena -kanāla 24 bitu ADC MAX11210, kas integrē analogos un atsauces ievades bufera pastiprinātājus un nodrošina četrus GPIO portus, ko var izmantot, lai kontrolētu ārēju 16 kanālu analogo slēdzi, kas liek MAX11210 efektīvi savākt 16 kanālu LPC1/7O signālus uz8. resursus. Izlases shēmas blokshēma ir parādīta 7. attēlā. Izlases shēmas blokshēma ir parādīta 7. attēlā.
Visbeidzot, lai nodrošinātu I/O ķēdes precizitāti un uzticamību, aparatūras ķēdei tiek pievienots I/O stāvokļa noteikšanas dizains. Izvades punktam I/O stāvokļa noteikšanas ķēde ģenerē atbilstošo Izvades secības signālu no izejas stāvokļa, un, kad uz LPC1758 tiek nosūtīta un izpildīta kontrollera komanda mainīt izvades stāvokli, izvades punkta stāvoklis tiek mainīts, un LPC1758 salīdzina mainīto izvades secības signālu ar kontroliera izdoto izejas komandu, lai nodrošinātu izvades precizitāti; tā kā ievades punktam tas rada Kad tiek mainīts ievades stāvoklis, LPC1758 salīdzina faktisko ievades stāvokli ar ievades secības signālu, lai noteiktu, vai ievades ķēdē ir kļūda.
3. Vadības sistēmas programmatūras projektēšana
Lai atbilstu kontrollera daudz-aparatūras saskarnei, vairāku-programmatūras programmu lietojumprogrammu izstrādei, vairāku-failu darbībai, sistēmas pielāgošanai un citām prasībām, Linux iegultās operētājsistēmas galvenajai lietojumprogrammai ir cilvēka-mašīnas saskarnes programma, datu apstrādes programma, mīkstā PLC programma, kā parādīts 7. attēlā. Tostarp HMI programma ir ģenerē grafiskā programmatūra, kas darbojas Windows vidē, apvienojot grafiskos elementus, vadīklas un makro komandas, kuras var importēt kontrolierī, izmantojot USB, lai realizētu HMI atjaunināšanu. Datu apstrādes programma galvenokārt ir atbildīga par iekārtu rūpnieciskās kontroles ierakstu, PID darbību, iekārtu statusa uzraudzību un citām funkcijām. Mīksto PLC programmu izstrādā Infoteam OpenPCS programmatūra no Vācijas, kas atbalsta sešas IEC valodas, proti, ST, IL, SFC, FBD, LD un CFC, un ir atbildīga par I/O loģikas darbību.
Tā kā mērīšanas un vadības modulim nav nepieciešams pārāk daudz lietojumprogrammu un grafisko saskarņu, tiek izvēlēta uC/OS-II, kas ir daudz mazāka salīdzinājumā ar Linux iegultās operētājsistēmas organizāciju. Sistēma ir -bagāta ar funkcijām, kas aptver tādas funkcijas kā uzdevumu plānošana, uzdevumu pārvaldība, laika pārvaldība, atmiņas pārvaldība un savstarpējā-uzdevumu komunikācija un sinhronizācija [6]. Galvenās lietojumprogrammas ir datu iegūšanas programma, I/O noteikšanas programma un I/O vadības programma. Visa I/O vadības plūsma ir parādīta 9. attēlā. Ja ir I/O ķēdes kļūdas trauksme, lietotājs var izvēlēties izslēgt un restartēt ierīci vai pieprasīt tehnisko atbalstu.
4 Secinājums
Šajā dokumentā izstrādātajai iegultās vides pārbaudes iekārtu vadības sistēmai, tās kontrolierim un mērīšanas un vadības modulim ir zemu izmaksu, augstas integrācijas, augstas precizitātes, paplašināšanas un tā tālāk priekšrocības, kas zināmā mērā var uzlabot vides pārbaudes iekārtu īpašības, piemēram, mazu partijas izmēru un daudzas negatīvās ietekmes uz projektēšanu un ražošanu. Un, pilnībā izmantojot mūsu uzņēmuma vides pārbaudes iekārtu ražošanas priekšrocības, mēs varam nepārtraukti uzlabot vadības sistēmas dizaina uzticamību, veicot vides pārbaudes. Vadības sistēma tagad tiek izmantota mūsu standartizētajā vides aprīkojuma sērijā, vadības precizitāte un stabilitāte ir sasniegusi vietējo augstāko līmeni, un aparatūras konfigurācija ir bagāta, ar labu spēju paplašināties.