發布日期：2022-04-18 點擊率：92
1.引言 基于現場總線的控制系統在工業控制中已經得到廣泛的應用，現場總線是根據國際電工委員會的IEC61158標準的定義而應用于生產現場,在現場設備之間、現場設備與控制裝置之間實行雙向、串行、多節點通信的通信網絡,也被稱為開放式、數字化、多點通信的底層控制網絡。現場總線具有系統的開放性;互操作性與互用性;現場設備的智能化與功能自治性;系統結構的高度分散性;對現場環境的適應性的優點,因此，現場總線成為當今自動化領域技術發展的熱點之一。近年來已經設計出與現場總線相適應的控制模塊，其功耗小、可靠性高、易開發等的優點已經成為嵌入式系統的主要成員。所謂嵌入式應用技術，是指將一個具有完整功能的小型或微型機裝置作為一個部件或子系統，與載體有機地構成一個更可靠的技術穩定性的功能更強大和完善的系統。工業嵌入式系統的主要指標要求就是：實時性、高效率、安全穩定性與可靠性以及結構緊湊、易于剪裁、良好的開放性。實時性就是事件驅動能力與時間驅動能力，其基礎是內核的結構模式與進程管理機制;高效率包括系統的啟動速度與運行速度及消息傳遞效率等;而穩定性與可靠性包括穩定性、安全性與容錯能力等有關的性能指標。以前的大部分工業嵌入式操作系統都是建立在DOS之上，但是DOS系統無論在實時性、安全性、分布式網絡支持、可視化編程還是在易用性等諸多方面都不能滿足工業應用要求，可供嵌入式應用的圖形操作系統有多種，比如Windows CE、Palm OS、Black berry和EPOC等，而Palm OS、Black berry和EPOC一般只應用在手持設備上。適合工業環境應用（過程）標準的系統，目前有Windows CE和LINUX等幾種。本文的所介紹的嵌入式控制系統是基于Linux圖形操作系統。 2.嵌入式控制系統 一般性定義，廣義上的嵌入式控制系統是指非PC系統,有計算機功能但又不稱之為計算機的設備和器材;狹義的嵌入式控制系統是把PLC功能、測量功能、PID調節（如溫度）功能、人機+界面功能、現場總線通訊功能和高級語言編程及庫函數集成的結合體。此系統包括控制面板和相關支持硬件（微處理器、IO端口等外設器件、擴展模塊、存儲器等）及應用軟件。 2.1 控制面板（以德國EPIS公司產品為例）設計多樣化,用戶可以選用已有的控制器面板,也可以訂制面板,使其與其設備或系統環境相匹配。顯示器類型是LCD顯示器，同時配有點陣式顯示和圖形顯示。整個系統面板從144＊72mm到255＊183mm,適合在各種設備上應用。 2.2 相關支持硬件 嵌入式微處理器是嵌入式系統的核心。它對實時和多任務有很強的支持能力,能完成多任務并有較短的中斷響應時間,使內部的代碼和實時操作系統的執行時間減少到最低限度;具有強大功能的存儲區保護和擴展功能;可擴展的處理器結構,能更方便、迅速地擴展出滿足于應用的高性能配置;嵌入式微處理器的低功耗。 IO端口 數字輸入口和輸出口數量可選擇,各端口最多可擴展到512路。輸入電壓是24VDC,分為標準速度口（從高變低為3.5ms,從低變高為2.8ms）和快速輸入口（響應速度為20μs），同時配有高速輸入口,額定電壓是5V或24V,響應時間為1.1μs。數字輸出口采用24V光電隔離結構,每路電流最大500mA,配有短路保護和過載保護;繼電器輸出口有一常開點和一常閉點,轉換電壓最大48 VDC,轉換電流最大1A,轉換容量最大30W,運行時間3ms。模擬量輸入口和輸出口的數量各自可擴展到40路。其模擬量輸入口包括電壓輸入和電流輸入兩種方式,同時可以接收溫度傳感器信號,內部A/D轉換器15位.,轉換時間為20μs。特殊功能口:多路高速計數器輸入口,最大輸入頻率是25kHz;增量編碼器輸入口,最大輸入頻率是1M Hz;25位絕對值編碼器輸入口;模擬量輸出口內部D/A轉換器是11位,轉換時間為100ms。</f
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