Ohjausjärjestelmä ympäristötestauslaitteiston ydinkomponenttina, sen ohjaustarkkuus vaikuttaa suoraan laitteiston suorittaman ympäristötestin tarkkuuteen ja uskottavuuteen. Tällä hetkellä ympäristötestauslaitteiden ohjausjärjestelmän sovellus on jaettu pääasiassa yleiskäyttöiseen-käyttöön ja erikoistyyppeihin. Yksi yleiskäyttöisistä-ohjausjärjestelmistä viittaa perinteiseen ihmis-koneliitäntään (HMI) ja ohjelmoitavaan ohjaimeen (PLC) ohjausmenetelmien yhdistelmään tai teolliseen PC-konfigurointiohjelmistoon ja ohjausmenetelmien PLC-yhdistelmään. omistettu ohjain viittaa erityistä säädintä varten kehitettyjen erilaisten ympäristötestauslaitteiden ohjausominaisuuksiin. Kotimaisten erityisten ympäristölaitteiden ohjainkenttä ulkomaihin verrattuna on suhteellisen tyhjä, mikä johtuu myös kotimaisten ympäristötestauslaitteiden tarkkuudesta ja stabiilisuudesta on yleensä huonompi kuin ulkomaisten ympäristölaitteiden pääasialliset syyt, joten erityisten säätimien kehittäminen kotimaisten ympäristötestauslaitteiden kehittämiseen on huomattavan tärkeää.
1 . Suunnitteluperiaate
Tässä artikkelissa ympäristölaitteiden ohjausjärjestelmä on suunnattu pääasiassa lämpötilaluokan ympäristötestauslaitteisiin, kuten korkean lämpötilan testikammio, korkean ja matalan lämpötilan testikammio, kylmä- ja lämpöshokkitestauskammio, vakiolämpötila- ja kosteuslaatikko, kostea ja kuuma laatikko. Ja lämpötilaluokan ympäristötestauslaitteet koostuvat yleensä päälaatikosta, lämmitysjärjestelmästä, jäähdytysjärjestelmästä, tuulenkiertojärjestelmästä, pääohjausjärjestelmästä, kuten kuvassa 1 näkyy.
Koko laitteiston pääohjausobjekteja ovat: jäähdytyskompressori, elektroninen paisuntaventtiili ja kylmäpurkausmagneettiventtiilin ohjaus jäähdytysjärjestelmässä; tuulenkiertojärjestelmän keskipakotuuletin; lämmitysjärjestelmä puolijohderelessä ja AC-kontaktorissa.
Koko laitteen päämittausparametreja ovat: kompressorin pakokaasun lämpötila ja paine jäähdytysjärjestelmässä, lauhduttimen ulostulolämpötila, höyrystimen tulo- ja ulostulolämpötila, kompressorin käyttövirta ja jännite; tuulikiertojärjestelmän tuulettimen lämpötila, käyttövirta ja jännite; lämmitysjärjestelmä sähkölämmittimessä käyttöjännite ja virta; lämpötila ja kosteus laatikon sisällä ja niin edelleen.
Yllä olevissa mittausparametreissa joillakin parametreillä ja laitteiston ohjausprosessilla ei ole suoraa yhteyttä, kuten kompressorin ja puhaltimen käyttöjännite ja virta, puhaltimen nopeus ja tuulen nopeus. Nykyaikaisen tieteen ja teknologian sekä teollisuuden tietotekniikan nopean kehityksen myötä ilmailu- ja ilmailualalla, teollisissa sovelluksissa ja muilla laitteiden ja järjestelmien luotettavuuden, turvallisuuden ja taloudelliset vaatimukset ovat kuitenkin yhä korkeammat, mikä saa vikojen ennustamisen ja terveydenhallinnan (Prognostics and Health Management, PHM) on vähitellen tullut yhdeksi teollisuuslaitteiden yleisimmistä kehityssuunnista. PHM-järjestelmä on kuitenkin rakennettava laitteiston käyttöolosuhteiden kattavan seurannan ja yleiskäyttöisen PLC-ohjausjärjestelmän käytön pohjalta, liiallinen parametrien hankinta tarkoittaa PLC-moduulien kasvua, mikä ei ainoastaan paranna laitteen valmistuskustannuksia, vaan saa myös laitteen ohjausjärjestelmän volyymin turvotuksi. Tätä tarkoitusta varten tässä asiakirjassa ehdotetaan sulautettua -pohjaista ohjausjärjestelmää sulautettujen järjestelmien avulla suuren vapausasteen, alhaisten kustannusten, kohdistetun, reaaliaikaisen, ohjelman korkean integroinnin, laitteiston koko toimintaparametrien valvonnan toteuttamiseksi; ja helpompi saavuttaa monimutkaisia algoritmeja, parantaa laitteiden ohjaustarkkuutta ja vakautta, kuten laitteen sumeat PID-säätöalgoritmit, anti-impulssihäiriösuodatuksen keskiarvo, rajoittava keskimääräinen suodatus Digitaaliset suodatusalgoritmit, kuten anti-impulssihäiriön keskimääräinen suodatus, rajoittava keskimääräinen suodatusmenetelmä.
2. Ohjausjärjestelmän laitteiston suunnittelu
Ohjausjärjestelmä koostuu säätimestä ja mittaus- ja ohjausmoduulista; mitkä mittaus- ja ohjausmoduulit, mukaan lukien I / O-moduuli ja mittausmoduuli, ovat modulaarista rakennetta, moduulien lisäystä tai vähentämistä varten tarvittavien laitteiden kokoonpano; ja ohjain vain laitteen eri kokoonpanoille, jotta voit tehdä asianmukaiset ohjelmistoasetukset tai säädöt. Tämä ei ole vain alhainen{1}}laitteiden käyttöparametrien hankinta; mutta myös ohjausjärjestelmän integroinnin parantamiseksi pienennä ohjausmoduulin kokoa. Ohjausjärjestelmän laitteistokehys kuvassa 2, ohjain saada mittausmoduuli kerätään koneen parametrien mukaan I / O-moduulin I / O- ja PID-ohjauslähdön ohjausasetusten mukaisesti.
Ohjain ja I / O-moduuli, mittausmoduuli, joka perustuu 485-liitäntään Modbus-protokollaviestintään. Koska Modbus-väylää käytetään laajasti monilla aloilla, kuten instrumentointi, älykkäät korkea- ja pienjännitelaitteet, lähettimet, ohjelmoitavat ohjaimet, käyttöliittymät, invertterit, kenttäälylaitteet jne., se tekee ohjaimesta ja I/O-moduuleista, mittausmoduuleista erinomaisen laajennettavuuden ja mahdollisuuden valmistaa tuotteita itsenäisesti.
2.1 Ohjaimen laitteiston suunnittelu
Sulautettu ohjain perustuu ARM Cortex-A9 quad--ytimen mikroprosessorilaitteiston kehitysalustaan, ja se vastaa pääasiassa ohjausjärjestelmästä ihmisen-konerajapinnan toiminnassa, logiikkatoiminnoista, I/O- ja PID-ohjauksesta. Laitteistoalustassa käytetyssä Exynos4412-prosessorissa on tehokkaat-tietojenkäsittelyominaisuudet ja kattavampi laitteistoliittymä, joka tarjoaa hyvän laitteistoperustan Linuxin sulautettujen järjestelmien rakentamiseen. Ohjaimen laitteistokehitysalustan toiminnallinen lohkokaavio on esitetty kuvassa 3, jossa on WIFI, 3G-moduuli, 10M/100M mukautuva verkkokortti, 10,1 tuuman kosketusnäyttö, 4-kanavainen USB HOST ja niin edelleen.
Laitteistoalusta tukee käynnistystä eMMC- tai SD-kortilta. eMMC:tä käytetään järjestelmän kuvan polttamiseen, joten ohjain käynnistyy oletusarvoisesti eMMC:stä virran kytkemisen jälkeen; kun taas SD-kortin käynnistystoimintoa voidaan käyttää USB OTG:n kanssa laiteohjelmiston ja järjestelmäohjelmiston nopeaan päivitykseen. Wi-Fi-, wcdma 3g-, lan- ja muita verkkoliitäntöjä käytetään ohjaimen liittämiseen Internetiin eri tapauksissa, joita voidaan käyttää kauko-ohjaukseen, etävikavaroittimeen tai -hälyttimeen, kaukosäätimeen, etävikavaroittimeen tai -hälyttimeen, kaukosäätimeen, etävikavaroittimeen tai -hälytykseen, etävikavaroittimeen tai -hälytykseen, etävikavaroittimeen tai -hälytykseen sekä kaukosäätimeen. WIFI-, WCDMA 3G-, LAN- ja muita verkkorajapintoja käytetään ohjaimen liittämiseen Internetiin erilaisissa olosuhteissa tarjoamalla laitteistotukea laitteiden etäohjauksen, etävikavaroituksen tai -hälytyksen, asiantuntevan etävianmäärityksen ja muiden uusien sovellusten toteuttamiseen.
Sen varmistamiseksi, että ohjain pystyy toteuttamaan nopean{0}}reaaliaikaisen luotettavan tiedonsiirron mittaus- ja ohjauskortin kanssa, ohjaimen kaksi RS485-tietoliikennepiiriä perustuvat ADM2483:een. ADM2483 on integroitu tiedonsiirron eristävä RS485-lähetin-vastaanotinlaite, jonka suurin tiedonsiirtonopeus on jopa 500 kbit/s, jotta voidaan varmistaa, että tiedonsiirtonopeuden ja kyvyn vastustaa häiriötä opto-kytkimen eristyksen käytön välttämisen edellytyksenä on, että sen on vietävä suurempi PCB-asetelma-alue. Asettelualue. Ja ADM2483, jota käytetään rajoittamaan heilahdusnopeuden suunnittelua, paineen heilahdusnopeuden pudotuksen ohjausta sopivalla tasolla, voi vähentää BER:n luomaa väärää liitinsovitusta ja liittimiä. Viestintämoduulin liitäntäpiiri noudattaa virran ja jännitteen rajoituksen suunnittelua, kuten kuvassa 5, jännitesäädin D1, D2 ja itsepalautussulakkeet PTC1 ja PTC2 liitäntäpiiriin muodostamaan tehokkaan suojan 485-tietoliikennemoduulin sähköisen luotettavuuden parantamiseksi.
2.2 Mittaus- ja ohjausmoduulin laitteistosuunnittelu
Mittaus- ja ohjausmoduulin laitteistolohkokaavio on esitetty kuvassa 6, jossa LPC1758 on ydin, joka vastaa laitteen toimintatietojen hankinnasta, I/O-osoitteen dekoodauksesta ja I/O-ohjauksesta; laitteen asiaankuuluvat lämpötilan, virran, jännitteen, kosteuden, paineen ja muut parametrit keräyspiirin kautta ja sitten LPC1758 digitaalisen suodatuksen avulla, jotka tallennetaan FLASH:iin; ohjain voi kommunikoida LPC1758:n kanssa RS485:n kautta, lukea loogisten toimintojen vaaditut parametrit ja sitten I/O-ohjauskomennot LPC1758:n suorittamiseen toiminnan jälkeen; I/O-piirit sisältävät transistorilähdöt, relelähdöt ja sitten I/O-ohjauskomennon LPC1758-suoritukseen. Ohjain voi kommunikoida LPC1758:n kanssa RS485:n kautta, lukea tarvittavat parametrit loogista toimintaa varten ja lähettää sitten I/O-ohjauskomennot LPC1758:lle suoritettaviksi toiminnan jälkeen. I/O-piiri sisältää transistorin lähdön, relelähdön ja lähdön erikoissovelluksia varten, kuten elektronisen paisuntaventtiilin ohjaus I/O, taajuusmuuttajan ohjaus I/O ja niin edelleen.
Suodattimen näytteenottopiiri käyttää Maximin yksi-kanavaista 24-bittistä ADC MAX11210:tä, joka integroi analogiset ja referenssitulopuskurivahvistimet ja tarjoaa neljä GPIO-porttia, joita voidaan käyttää ulkoisen 16-kanavaisen analogisen kytkimen ohjaamiseen, mikä saa MAX11210:n keräämään tehokkaasti 16-kanavaisen LPC:n L/70:n analogiset signaalit70. resursseja. Näytteenottopiirin lohkokaavio on esitetty kuvassa 7. Näytteenottopiirin lohkokaavio on esitetty kuvassa 7.
Lopuksi I/O-piirin tarkkuuden ja luotettavuuden varmistamiseksi I/O-tilan ilmaisurakenne lisätään laitteistopiiriin. Lähtöpisteelle I/O-tilan tunnistuspiiri generoi vastaavan Output-sekvenssisignaalin lähtötilasta, ja kun ohjaimen komento muuttaa lähtötilaa lähetetään LPC1758:lle ja suoritetaan, lähtöpisteen tilaa muutetaan ja LPC1758 vertaa muutettua lähtösekvenssin signaalia ohjaimen antamaan lähtökomentoon varmistaakseen lähtötilan tarkkuuden; kun taas tulopisteelle se tuottaa Kun tulotilaa muutetaan, LPC1758 vertaa todellista tulotilaa tulosekvenssisignaaliin määrittääkseen, onko tulopiirissä virhe.
3. Ohjausjärjestelmän ohjelmistosuunnittelu
Täyttääkseen ohjaimen moni-laitteistorajapinnan, usean-ohjelmiston sovelluskehityksen, usean-tiedoston käytön, järjestelmän mukauttamisen ja muut vaatimukset, Linuxin sulautettu käyttöjärjestelmä, pääsovellusohjelmassa on ihmisen-koneliitäntäohjelma, tietojenkäsittelyohjelma, pehmeä PLC-ohjelma, kuten kuvassa 7. Näistä HMI-ohjelma on luotu. Windows-ympäristössä ajettava graafinen ohjelmisto graafisten elementtien, säätimien ja makrokomentojen yhdistelmällä, joka voidaan tuoda ohjaimeen USB:n kautta käyttöliittymän päivityksen toteuttamiseksi. Tietojenkäsittelyohjelma vastaa pääosin laitteiden teollisesta ohjausrekisteristä, PID-toiminnasta, laitteiden tilan seurannasta ja muista toiminnoista. Pehmeän PLC-ohjelman on kehittänyt saksalainen Infoteam OpenPCS -ohjelmisto, joka tukee kuutta IEC-kieltä, eli ST, IL, SFC, FBD, LD ja CFC, ja vastaa I/O-logiikkatoiminnasta.
Koska mittaus- ja ohjausmoduuli ei tarvitse liikaa sovelluksia ja graafisia käyttöliittymiä, valitaan uC/OS-II, joka on paljon pienempi verrattuna Linuxin sulautetun käyttöjärjestelmän organisaatioon. järjestelmä on -rikas, ja se kattaa toiminnot, kuten tehtävien ajoituksen, tehtävien hallinnan, ajanhallinnan, muistinhallinnan ja tehtävien välisen-viestinnän ja synkronoinnin [6]. Pääsovellukset ovat tiedonkeruuohjelma, I/O-tunnistusohjelma ja I/O-ohjausohjelma. Koko I/O-ohjausvirta on esitetty kuvassa 9. Jos I/O-piirissä on virhehälytys, käyttäjä voi sammuttaa ja käynnistää laitteen uudelleen tai pyytää teknistä tukea.
4 Johtopäätös
Tässä artikkelissa suunnitellulla sulautetulla ympäristötestauslaitteiston ohjausjärjestelmällä, sen säätimellä ja mittaus- ja ohjausmoduulilla on edut alhaiset kustannukset, korkea integrointi, korkea tarkkuus, laajennettavuus ja niin edelleen, mikä voi parantaa jossain määrin ympäristötestauslaitteiden ominaisuuksia, kuten pientä eräkokoa ja monia haitallisia vaikutuksia suunnitteluun ja tuotantoon. Ja hyödyntämällä täysin yrityksemme ympäristötestauslaitteiden tuotannon edut, voimme jatkuvasti parantaa ohjausjärjestelmän suunnittelun luotettavuutta ympäristötestausten avulla. Ohjausjärjestelmää käytetään nyt standardoidussa ympäristölaitteiden sarjassamme, ohjaustarkkuus ja vakaus ovat saavuttaneet kotimaisen edistyneen tason, ja laitteistokokoonpano on rikas, ja sillä on hyvä kyky laajentaa.