當(dāng)前位置:首頁 > 嵌入式 > 嵌入式硬件

 1 開發(fā)需求與背景
  橡塑制品在我國工業(yè)中的應(yīng)用越來越普遍,尤其是耐油性的橡塑制品,更受歡迎,湖北嘉德橡塑制品有限公司是專業(yè)生產(chǎn)潛油泵、油田泵、輸油管等用的專業(yè)型橡塑制品廠家,由于橡膠硫化需要在一定的時(shí)間、溫度以及壓力下才能硫化,傳統(tǒng)的硫化控制方法靠擋車工人憑經(jīng)驗(yàn)確定,存在著許多弊端,導(dǎo)致橡膠欠硫、過硫,極大影響了橡塑制品的質(zhì)量,2002年我們?yōu)樵摴静捎勉袂度胧骄W(wǎng)絡(luò)控制器I-7188以及嵌入式受控型I-8410以及I-7000遠(yuǎn)程控制模塊集成了一套分布式橡塑硫化機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng),并且將控制信息與生產(chǎn)信息集成到公司的MIS管理系統(tǒng)中,利于公司計(jì)劃、分析,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)將系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述如下。
2 系統(tǒng)架構(gòu)與組成
2.1 方案選擇

圖1:方案選擇圖
圖1:方案選擇圖

  如圖1所示的三種控制方案中,第一種方案雖然結(jié)構(gòu)簡單,但是一旦I-8421出現(xiàn)當(dāng)機(jī),平板硫化機(jī)將無法正常運(yùn)行,同時(shí),由于許多的控制參數(shù)存放在上位機(jī)上,無疑使上位機(jī)的負(fù)擔(dān)增加,相對(duì)而言,其安全性、可靠性較差。在第二種方案中,雖然一部分控制由嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器I-7188EAD承擔(dān),但I(xiàn)-87K4無控制功能,同樣存在著可靠性、安全性不佳的隱患。第三種方案中,重要的控制參數(shù)存放在上位機(jī)上,I-7188EAD承擔(dān)著雙重作用,平板硫化機(jī)的本地控制由I-8410完成,I-7188EAD在系統(tǒng)中是主控器、I-8410是受控器,滿足RS-485通信協(xié)議的主從要求。一旦需要更改工藝參數(shù),I-7188EAD與上位機(jī)通信獲得數(shù)據(jù),為了提高系統(tǒng)的可靠性,在系統(tǒng)中增加了I-7000模塊,一旦I-8410的通信信號(hào)消失或者出現(xiàn)故障時(shí),控制功能由I-7188EAD托管、并由I-7000執(zhí)行(復(fù)用),但此時(shí)控制功能比較簡單,僅僅是溫度與壓力檢測(cè)、硫化定時(shí)而已、需手動(dòng)開啟平板客戶機(jī),無系統(tǒng)設(shè)備故障監(jiān)測(cè)、溫度的PID調(diào)節(jié)等,在第三種方案中,由兩級(jí)控制器實(shí)現(xiàn)了雙機(jī)冗余,現(xiàn)地控制同時(shí)也有兩套組成,只是一套的控制功能比較完整、備用的一套的控制功能比較簡單,均可實(shí)現(xiàn)平板硫化機(jī)的控制,從而實(shí)現(xiàn)了控制器冗余、執(zhí)行器備用/復(fù)用的功能,滿足現(xiàn)代過程控制[1]的要求,極大提高了系統(tǒng)的安全性、可靠性,滿足了用戶“高可靠性、高安全性、高科技性、高效益”的要求。
2.2 系統(tǒng)工作原理
采用第三種方案時(shí),整個(gè)工藝過程為:首先系統(tǒng)開啟、服務(wù)器、I-7188EAD、I-8410以及I-7000全部進(jìn)行一次握手信號(hào)的檢測(cè),檢查系統(tǒng)的通信是否正常,由于不同的橡塑產(chǎn)品硫化時(shí)其工藝參數(shù)不同,工藝控制服務(wù)器給I-7188EAD傳送工件號(hào),并將溫度、壓力、以及時(shí)間下放到I-7188EAD,以備控制I-7000,I-7188EAD同時(shí)也給I-8410傳送上述信息,以備I-8410按照服務(wù)器的指令進(jìn)行工藝控制。在控制過程中,I-7188EAD與I-8410始終相互傳遞“心跳”信息,一旦I-7188EAD發(fā)送10次心跳信息仍然接收不到I-8410傳送的控制信息,則I-7188EAD判斷I-8410通信失敗,發(fā)出數(shù)字信號(hào),并且托管控制系統(tǒng),以使I-7000開始工作,同時(shí)將發(fā)出控制信號(hào),使I-8410的電源斷開、1分鐘后,再次發(fā)出控制信號(hào),使I-8410重新上電,恢復(fù)正常運(yùn)行。待通信恢復(fù)正常后,I-7000退出控制,I-7000在整個(gè)控制過程中,除其備用執(zhí)行控制功能外,還要承擔(dān)蒸汽管路10個(gè)電磁閥、12路斷路器、12路吸合器的實(shí)時(shí)控制與監(jiān)測(cè),因此,系統(tǒng)作到了任何控制器均有雙重功能,節(jié)約了設(shè)備成本,并且極大地發(fā)揮了各控制器的作用,滿足了設(shè)計(jì)要求。分布式平板硫化機(jī)組控制系統(tǒng)的架構(gòu)圖見圖2所示。
圖2:分布式平板硫化機(jī)組控制系統(tǒng)的架構(gòu)圖
圖2:分布式平板硫化機(jī)組控制系統(tǒng)的架構(gòu)圖

  I-7188EAD與I-8410、I-7000采用RS-485通信,波特率設(shè)為19200bps,其中,I-7188EAD為現(xiàn)地控制單元的主控制器、I-7000以及I-8410均為受控器。I-7188EAD與控制服務(wù)器采用TCP/IP通信方式。
2.3 系統(tǒng)配置
2.3.1 I-7188EAD
  I-7188EAD為一具有PC功能的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器,也可以說是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器,它有512KB FLASH,512KB SRAM,2KB EEPROM,31B NVSRAM,內(nèi)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘,看門狗定時(shí)器、內(nèi)置MiniOS7操作系統(tǒng)、具有64位硬件唯一序列號(hào),支持用戶程序加密、含有與NE-2000兼容的10BASE-T網(wǎng)絡(luò)控制器、支持TCP/IP協(xié)議。它具有獨(dú)特的雙看門狗安全設(shè)計(jì),即軟件看門狗和硬件看門狗組成,萬一主控計(jì)算機(jī)當(dāng)機(jī),所有的輸出模塊就進(jìn)入預(yù)設(shè)的安全狀態(tài),符合工業(yè)的安全要求,使用方便,可大幅增加系統(tǒng)安全性。
2.3.2 I-8410配置
  I-8410是一款PC-Based嵌入式控制器(受控型),能擴(kuò)展4個(gè)并行控制I/O模塊,有256KB Flash ROM以及128KB SRAM、2KB EEPROM、內(nèi)置看門狗定時(shí)器利于系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行、且內(nèi)置專用MiniOS7操作系統(tǒng),適合用TC編寫控制程序,具有3個(gè)COM口,其中COM2為RS-485通信口。它同樣具有獨(dú)特的雙看門狗安全設(shè)計(jì),當(dāng)程序當(dāng)機(jī)時(shí),可瞬間重新開機(jī),且和每個(gè)I/O模塊有軟件看門狗互鎖,大幅提高系統(tǒng)安全性。所采用的模塊及其特性、作用見表1所示。
表1:I-8000功能模塊的選用、特性、作用
表1:I-8000功能模塊的選用、特性、作用

2.3.2 I-7000模塊的選用
  主要模塊為:I-7011PD可編程帶顯示的熱電偶輸入模塊、I-7012F快速模擬量輸入模塊、I-7041隔離開關(guān)量輸入模塊、I-7042隔離O.C.門輸出模塊、I-7080頻率/計(jì)數(shù)輸入模塊,其作用與I-8410選用的同類模塊相同,在此不再贅述。
3 軟件設(shè)計(jì)
3.1 I-7188EAD與I-8410之間的通信
  由于I-7188EAD與I-8410均具有控制功能,兩者之間必須相互配合,協(xié)調(diào)運(yùn)行才能使系統(tǒng)的可靠性提高,因此,本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵便是I-7188EAD與I-8410之間的通信程序。需定義兩者之間的通信方式、協(xié)議等,由于I-7188EAD與I-8410各自有RAM、ROM以及EEPROM,利于系統(tǒng)編程和存儲(chǔ)一定的數(shù)據(jù),在程序設(shè)計(jì)時(shí),其通信的心跳信號(hào)是I/O信號(hào),相互之間僅傳送必要的控制信息并加以存儲(chǔ)。在MiniOS7操作系統(tǒng)下、利用TC2.0以及各自的庫函數(shù)編寫。其流程圖見圖3所示。
圖3:I-7188EAD與I-8410之間的通信
圖3:I-7188EAD與I-8410之間的通信

3.2 I-8410的控制程序
  I-8410的控制程序比較簡單,由于泓格提供了大量的對(duì)相應(yīng)模塊控制的庫函數(shù),在用TC2.0編寫時(shí)可以直接通用,給用戶極大的方便。主要分為:模塊初始化、數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)故障判斷與提示(通過DO信號(hào)輸出給外部指示燈)、數(shù)據(jù)通信等。
3.3 工藝控制服務(wù)器程序
在控制程序設(shè)計(jì)過程中,工藝控制服務(wù)器主要與I-7188EAD進(jìn)行通信,我們采用了泓格提供的OPC服務(wù)器以及ActiveX控件,并采用了組態(tài)王組態(tài)軟件,極大方便了上位機(jī)的編程過程。在服務(wù)器上安裝有Windows2000操作系統(tǒng)、Microsoft SQL6.5,便于控制信息存放到企業(yè)管理MIS系統(tǒng)中,利于生產(chǎn)管理人員計(jì)劃、統(tǒng)計(jì)。該段程序主要有人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫存取方式設(shè)計(jì)、IE的發(fā)布與瀏覽設(shè)計(jì)、系統(tǒng)故障診斷設(shè)計(jì)、系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)以及安全性設(shè)計(jì)(防火墻的設(shè)計(jì))、報(bào)表設(shè)計(jì)、文件系統(tǒng)管理設(shè)計(jì)、文件輸出管理設(shè)計(jì)(報(bào)表輸出、打印、管理)等。
4 應(yīng)用體會(huì)與心得
  由于泓格的I-7188嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器與I-8000嵌入式控制模塊均有具有獨(dú)特的雙看門狗安全設(shè)計(jì),且和每個(gè)I/O模塊有軟件看門狗互鎖,并有專用的穩(wěn)定的MiniOS7操作系統(tǒng),大幅提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性,同時(shí)系統(tǒng)采用控制器冗余、控制執(zhí)行器復(fù)用,節(jié)約了投資成本,提高了企業(yè)和系統(tǒng)開發(fā)者的經(jīng)濟(jì)效益。本系統(tǒng)運(yùn)行一年有余,一直比較穩(wěn)定運(yùn)行,使生產(chǎn)的橡塑制品質(zhì)量提高、且次品率和廢品率大幅度下降,提高了生產(chǎn)效率,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,深受使用單位好評(píng)。總之,泓格的產(chǎn)品使系統(tǒng)集成者和系統(tǒng)使用者均可獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動(dòng)力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉