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2017
09-16

模拟工控机的模拟(1):什么是工控机

模拟工控机的模拟(1):什么是工控机 - 第1张  | Processing编程艺术


我认为语义上广义的工控机,应该泛指所有参与到工业控制上的计算机。比如如果你做了一个Arduino参与控制了造船厂里的龙门吊,那这个Arduino也该被视为工控机!

狭义上的工控机指可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)。从语义上讲虽与ARM,PIC等单片机并无不同,但它专指由机电产品大厂生产的规格化的产品。常见品牌有西门子,霍尼韦尔,三菱,欧姆龙等。(上图就盗链自三菱电机中国官网。)

工控机起源于基于继电器的控制系统,主要目的就是用计算机软件编程代替继电器硬件接线,在控制传感器及控制器方面的历史比当前流行的嵌入式或各种迷你板更为久远。除了极少的应用于小规模控制的一体机型号,工控机产品主要是用途各异可拼接的活动模块,包括电源,处理器,通信卡,输入输出点等,它们可以随设计任意拼接组合。

用通俗话语来说,可能会有工控机用于强电,单片机用于弱电的说法。但这个说法非常不严谨,首先你可能根本无法找到对于强电和弱电的标准定义(但高压低压的分界是有的),其次工业现场的电规格非常多,常用的就有三相交流660V,三相交流380V,单相交流220V,单相交流110V,直流110V,直流36V,直流24V,直流12V,直流电压信号0-10V,直流电流信号4-20mA,直流电压毫伏信号,以及各类高低频通信信号。这些信号是同时出现在一个系统里的,而这些信号都能汇总到工控机做统一处理。(… …当然工控机本来就是各类单片机做出来的)


常见的工控机系统由几块底板组成,主底板上装有处理器和主通讯卡,其他底板上装有输入输出模块和从通讯卡,比如它可能是这样的:

 

模拟工控机的模拟(1):什么是工控机 - 第2张  | Processing编程艺术

 

这里电源一般能够适配各种工频电,底板则即负责给板上模块供电又负责板上模块间的通信,通信模块对应不同协议的通信方式把信息处理成这个系列工控机的通信方式再交由底板通信给各个模块,处理器通过这些通信直接读写各个输入模块的状态。通信一般都由模块在硬件层面实现,用户只需要设定地址等参数就能开始工作。

图中所谓上位机,意思就是在控制流程上位于工控机上位的控制机,它可以是一个机械仪表和按钮组成的操作板,也可以是一块触摸屏,但一般情况下,实际上就是一台运行Windows系统的桌面电脑。这里我们的电脑上会运行一个软件,通过和网卡模块通信直接操作处理器的内存达到控制目的。


给工控机系统编程时,一般先用厂家提供的编程软件给工控机编程,然后用原厂提供的专用软件或各大小野厂的泛用软件在桌面系统上画出用户界面,然后用软件提供的控件读写工控机处理器的内存。

这个方式和我们熟悉的Processing + Arduino几乎是完全一样的。在 Processing + Arduino 里,我们先用Arduino IDE给Arduino迷你板编程,然后用PDE在电脑上画一个窗口和迷你板用串口或网络通信读写Arduino的内存。

实际上很多工控机处理器本身就是自带串口或网口插口的,且可以作为服务器运行,只要能找到厂家的通信文档,找到对应命令的数据表达方式,Processing 完全可以通过自带的Serial 和Network 库成为一个漂亮的工控机上位机软件!

传统工控机上位机软件的特点,总的来说,就是,操作别扭,表现形式单调,扩展性差,界面丑。而这些正是Processing 所善于克服的。



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作者:constrain
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