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常见问题:基于pc的运动控制器的硬件和软件部分是什么?

通过丽莎Eitel|2015年7月3日,

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Steve Meyer,特约编辑

从物理上讲,基于pc的控制器与大多数个人计算机一样由相同种类的硬件组成——处理器、一些内存和接口总线。接口总线是一种高速专用总线,为处理器提供所有类型的信息。

Beckhoff-DIN-rail-mountable-controller

在个人计算机中,硬件输入输出由键盘和监视器组成。键盘是一组低压机械开关,通过编码器将开关输入转换为PC可以处理的符号和字母数字字符。显示器是具有颜色和亮度属性的像素数组。

pc机通过各种网络通信,可以导入和显示各种类型的数据,包括音频和视频信息。个人计算机中的各种类型的存储器支持程序执行,用于视频支持和其他任务的短期存储需求。

使用工业计算机进行控制应用需要与个人计算机相同的输入和输出……添加了与工厂地板上发现的各种设备类型的接口.

在制造业中常见的输入和输出包括离散传感器、按钮、先导灯、机械开关、各种类型的传感器、电动机、液压执行器等。硬盘存储器存储长期值,如配方值或生产指标。更重要的是,像个人计算机一样,工业计算机具有复杂的通信能力,具有多个端口,可以承载标准以太网或专有协议。

基于pc的控制器软件有两个主要组成部分:

•操作系统(OS),管理PC的内部处理和资源

•用户应用软件,它在特定机器或过程控制系统中创建目标行为。

控制编程语言从不同的计算机科学学科(C, C+, Visual Basic,等等)到更特定于应用程序的语言如IEC 61131中认可的五种经典语言——梯形图语言、指令表语言、功能框图语言、结构化德克萨斯语言和顺序功能图语言。

由于工业环境的原因,工业pc和桌面pc有很大的不同。工厂的地面条件因地点的不同而不同,但对于想要向工业销售控制产品的供应商来说,高标准的环境阻力是必须的。工厂车间经常意味着工作温度高,环境中有污垢和灰尘,电气噪音和冲击和振动。

为了使PC硬件能够足够坚固地用于工业控制,一些设备制造商对他们的控制板进行了热设计,使其在50°C的环境中可以在没有风扇的情况下安全地运行。

控制设备制造商不得不迁移操作系统以保证可靠性和稳定运行。过去的Windows版本不适合主机控制软件,这就产生了对实时操作系统(RTOS)的需求。随着Linux等稳定操作系统的广泛部署,编程工控解决方案极其稳定。更多在跳跃之后。

这款来自贝加莱自动化的APC820集成了一个驱动器和PC与酷睿2双核处理器和一个智能显示连接多达四个人机界面。

因为基于pc的控制通常涉及大容量芯片组和较少的定制或专有结构,它们往往是非常划算的。随着基于PC平台的计算能力的提高,即使是最苛刻的控制系统也可以使用PC实现。协调运动控制,如机器人,通常是非常苛刻的,已经托管在基于PC的控制非常成功。

一些电脑控制的背景-用简单的英语

传统的工业控制随着电子硬件和编程环境的出现而发展。首先是1950年代的cnc,然后是1960年代的plc。一旦电子设备的功能得到扩展,控制硬件领域就变得非常混乱。所以今天,工程师可以在PC上编写任何应用程序。

pc控制工程师面临的主要挑战是首先开发出一个稳定的操作系统,因为Windows不够强大。今天,Linux和更新的Windows版本符合这个要求。

接下来,pc控制工程师必须使硬件在环境上足够稳定,以适应工业环境。典型的环境包括温度从-40°到100°F,高湿度,大量的冲击和振动,灰尘和污垢,以及化学污染。把那一代的台式机带到工厂车间是不可能的,特别是如果他们使用当时的软盘。

事实上,硬件和软件在过去20年里一起进步,因此两者的新迭代慢慢地改变了pc控制工程的规则。

对于原始设备制造商和终端用户来说,这意味着在成本不断下降的情况下,性能不断提高。在大多数情况下,消费级电子产品加速了工业pc的进步。

工业pc已经存在很长时间了。事实上,贝克霍夫的全部PLC生产线采用英特尔双核处理器。

更重要的是,在当今基于pc的控制技术中,任何处理器都可以处理任意数量的任务,无论是PLC、运动、CNC还是DCS任务——因为硬件并不关心。相反,最终用户会关心,因为他们需要熟悉的编程工具。这就是梯子逻辑继续存在的主要原因……尽管事实上,如今普通手机的计算能力比最大的Contrologix 5000还要强。

运动控制技巧


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关于作者

丽莎Eitel

Lisa Eitel自2001年以来一直在电影行业工作。她的研究领域包括电机、驱动、运动控制、动力传输、线性运动、传感和反馈技术。她拥有机械工程学士学位,是Tau Beta Pi工程荣誉协会的入选者;女工程师协会成员;也是FIRST机器人七叶树地区赛的评委。除了她的motioncontroltips.com的贡献,她还领导了设计世界的季度运动问题的生产。

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