采用嵌入式操作系统与PLC架构的PC
GE公司PAC和PLC产品概述
PACSystems和PLC 新产品介绍1 /©2005 GE Fanuc Automation, Inc. GE Fanuc /内容GE公司PAC和PLC产品概述PAC Rx3i90-30 VersaMax VersaPoint I/O PAC Rx7i90-70VersaMax Micro VersaMax IP2 /©2005 GE Fanuc Automation, Inc. GE Fanuc /GE公司PAC和PLC产品概述GE Fanuc从事自动化产品的开发和生产已有数十年的历史。
其产品包括在全世界已有数十万套安装业绩的PLC系统，包括90-30，90-70，Versamax系列等。
近年来，GE Fanuc在世界上率先推出PAC系统，作为新一代控制系统，PAC系统以其无以伦比的性能和先进性引导着自动化产品的发展方向！©2005 GE Fanuc Automation, Inc.3 / GE Fanuc /GE Fanuc自动化设备一览Pane l C一个全系列的自动化产品……Q u ickPa nelControl CIM P LICITY StationCustom IPC sVersa Max DP Dat a P a nelQ u ickPa nelQ u ickPanel ViewSer i es 90-70PACS y ste m s RX7iVersa Max Nano Ve rsaM axMic r oVe rsaPoin tVersa Max PLCSeries 90-30Versa Max I/OPACS y stems RX3iFie l d Contro l Versa Max IPGenius I/O…为每一个应用需求4 /©2005 GE Fanuc Automation, Inc. GE Fanuc /Proficy Machine Edition (ME) 特点适用于GE Fanuc所有PAC/ PL C的编程支持在线下载支持面向对象的Cla ss功能趋势图功能，可记录600分钟实时趋势，非常方便调试对PAC系统支持测试编辑模式©2005 GE Fanuc Automation, Inc.5 / GE Fanuc /PAC-Programmable Automation Controller新一代控制系统特点PAC系统为继PL C、DCS 之后的新一代控制系统克服了PLC/DCS长期过于封闭化、专有化的导致其技术发展缓慢的缺点采用标准的嵌入式系统架构设计开放式标准背板总线VME/PCI，成熟的通用的实时多任务操作系统VxWorks消除了PLC/DCS与PC机间不断扩大的技术差距的瓶颈CP U模块均为P III处理器，即将推出Pentium M处理器CPU即将支持FBD，可用于过程控制，尤其适用于混合型集散控制系统(Hybrid DCS)编程语言符合IEC1131Rx3i 6 /©2005 GE Fanuc Automation, Inc. Rx7i GE Fanuc /PAC Rx7i©2005 GE Fanuc Automation, Inc.7 / GE Fanuc /特点高性能处理器：PIII 300/700 MHz更高性能处理器：Pentium 600/1600 MHz (即将推出)CP U内置10/100M自适应以太网卡，并内置双口交换机V ME64 背板总线支持32K DI, 32K DO, 32K AI, 32K AO5 M W o rd的中间寄存器10 M用户编程内存＋10 M闪存(用于程序永久存储)在CPU 中支持中文变量名、中文注释下载和上装在CPU支持文档存储支持多种编程语言:梯形图 C 语言（效率为梯形图的6～10倍，32位C语言）FBD功能块图(DCS) 用户定义功能块ST 结构化文本指令表符号变量编程以太网编程©2005 GE Fanuc Automation, Inc.8 / GE Fanuc /特点支持多种现场总线支持Modbus主/从支持串行总线支持Profibus DP 总线主/从支持DeviceNet 总线主/从支持Genius总线（包括双网冗余）支持工业以太网，（包括SRTP TCP/IP、EGD、MO DBUS TCP/IP)支持以太网远程I/O站支持双机热备，专用热备CPU：IC698CRE020支持大量第三方VME总线模块，如IO模块、通讯模块、单板计算机SBC 模块等大量VME模块资源，构成标准化的嵌入式系统内置web-server功能，可以通过以太网在计算机上通过IE浏览PL C的状态真正的实时多任务控制系统，支持16个中断优先级©2005 GE Fanuc Automation, Inc.9 / GE Fanuc /Rx7i 的双机热备系统Rx7i 双机热备系统－Genius 总线I/O 站支持冗余以太网光纤同步总线， 可支持冗余Rx7i 双机热备系统－以太网总线I/O 站支持冗余以太网光纤同步总线， 可支持冗余Geni us 协议支持冗余Rx7i 双机热备系统特点 CPU 、电源、机架、总 线均为热备冗余Switch每个远程I/O 切换时间为毫秒级 完全无扰动切换站可带7个扩 展机架共可28个 G en iu s 远程I/O站2.1G冗余同步总线速率每个扫描周期同步两次同步总线支持冗余热备内置双口交换机以太网远程I/O 站扩展机架，Rx7i的先进性能-满足高速实时通讯要求当您的控制系统有以下需求时，如何满足….？需要控制通讯网络能够在高干扰环境中正常工作需要通讯网络节点间距离达到10KM?需要在各控制器之间实现实时的、确定性的数据通讯需要高速的、确定性的数据采集需要实时传输海量数据至HM I/S C ADA?11 /©2005 GE Fanuc Automation, Inc. GE Fanuc /Rx7i控制交换内存－Control M emory e Xchange ( CMX ) 什么是CMX?CMX是GE Fanuc 极具竞争力的先进的产品- GE Fanuc独有产品- 基于GE Fanuc的专利技术- 已有大量应用，证明为成熟的产品- 用于需要确定性、实时数据传输通讯的控制系统超高速的传输，可传输大量实时数据典型应用钢铁铝厂汽车厂高速生产线/照相机厂国防/军事/仿真©2005 GE Fanuc Automation, Inc.12 /GE Fanuc /Rx7i控制交换内存－Control M emory e Xchange ( CMX ) PACSystem s RX7i 模块:- I C698CMX016－RX7i CMX- 可以兼容GE Fanuc VMIC 5565系列产品- I C698RMX016 －RX7i 双机热备系统同步总线- 在Proficy ME软件中简单配置即可，使用非常方便或可使用VMIC 反射内存模块5565系列:- V MIVME 5565 (RX7i, S90-70, VME)- V MIPCI 5565 (用于有PCI插槽的PC机)- V MIPMC 5565 (用于有PMC插槽的单板计算机SBC)- 反射内存产品中性能最先进的系列- 需跳线配置13 /©2005 GE Fanuc Automation, Inc. GE Fanuc /Rx7i控制交换内存－Control M emory e Xchange ( CMX ) 什么是CMX?超高速的、确定性通讯网络:- 2.12 G波特率- 传输速率为43 Mbyte/s 到174 Mbyte/s- 网络容量可至256 节点一种光纤通讯网络:- GE Fanuc专用的光纤通讯网络- 多模光纤传输距离可达300m- 单模光纤传输距离可达10km*- L C 光纤接头*用于GE Fanuc VMIC 5565模块14 /©2005 GE Fanuc Automation, Inc. GE Fanuc /CMX – 确定性实时网络在t +1.350µs 时 数据传至 CMX4CMX4在t = 0时 写 光纤环网在t + 900ns 时 数 数据CMX1CMX2CMX3 据传输至CMX3在t + 450 n s 时 数据传输至CMX2©2005 GE Fanuc Automation, Inc.15 /GE Fanuc /CMX 网络实例 – Data Sever 网络结构PCI-5565IC697CM X016iFIXCIMPLICITYHMIPCI-5565IC697CM X016On SBC©2005 GE Fanuc Automation, Inc.CIMPLICI TY HMI on SBC16 /GE Fanuc /CMX 网络实例 – Data Sever 结构监控计算机PC监控计算机PC17 /GE Fanuc /PAC Rx3i©2005 GE Fanuc Automation, Inc.18 / GE Fanuc /PAC Rx3i控制系统特点高性能处理器：PIII 300 MHz背板PCI总线速率：27M Byte/s = 216 M bps支持32K DI, 32K DO, 32K AI, 32K AO5 M W o rd的中间寄存器10 M用户编程内存＋10 M闪存(用于程序永久存储)在CPU 中支持中文变量名、中文注释下载和上装在CPU支持文档存储（ME5.5支持）支持多种编程语言:梯形图 C 语言（效率为梯形图的6～10倍, 32位C语言）FBD功能块图(DCS) 用户定义功能块ST 结构化文本指令表符号变量编程以太网编程（易于进行远程编程和维护，例如可在北京对上海的Rx3i进行编程和修改）©2005 GE Fanuc Automation, Inc.19 / GE Fanuc /PAC Rx3i控制系统特点所有模块支持带电插拔支持冗余电源支持多种现场总线两条背板总线，216M PCI总线＋90－30 背板总线支持PCI总线模块和所有90－30 I/O模块支持Modbus主/从支持串行总线支持Profibus DP 总线主/从支持Genius总线（包括双网冗余）支持工业以太网，（包括SRTP TCP/IP、EGD、MO DBUS TCP/IP)支持以太网远程I/O站支持双机热备（即将推出）,并将推出专用热备CPU：IC695CPM310真正的实时多任务控制系统，支持16个中断优先级©2005 GE Fanuc Automation, Inc.All Rights Res e rved20 / GE Fanuc /功能强大的Rx3i 控制系统—结构图iFixiFixCimplicityCimplicit y编程软件编程软件I/O 模块HUB HUBROUTERROUTER工业以太网 双绞线/光纤S232,串口协议 Modbus 主/从协议支持冗余Pr 可支持I /O 站bus从站设备以太网远程I/O站ModGenius远程I/O站21 /扩展机架可扩展7个机架©2005 GE Fanuc Automation, Inc.GE Fanuc / All Rights Res e rvedRx3i 的多功能电源模块I C695PSD140特点同一机架可支持至4个电源模块支持1～4个 电源模块功能冗余热备电源模式所有电源模块支持带电热插 拔，方便在线更换和维修 故障电源模块LED 指示，自 动登录故障表提高控制系统可用性，为用户提供更加稳定的、安全的、鲁棒的控制系统，减少系统停机时间多电源供电模式在同一背板可支持更多耗电量大的模块，如通讯模块、运动控制模块、继电器模块©2005 GE Fanuc Automation, Inc.All Rights Res e rved22 /GE Fanuc /1.支持所有90-30的近百种I/O 模块2.Rx3i 的新的高性能I/O 模块(见下表)IC695MDL660 IC695ALG600IC695ALG608/IC695ALG616IC695ALG704/IC695ALG708-32点DI 模块-高密度带接线端子 -点级/模块级故障诊 断功能，故障代码寄 存器，可精确定位故 障点及原因-8点通用型AI 模块 -16位分辨率-每点均可独立设置为 电流、电压、热电偶、 RTD 、电阻 型信号 -输入信号可选择为整型 量或实型量-每点可设置转换为工程 单位浮点数-每点可设置高低限报警 -每点可设置变化速率高 低限报警-点级/模块级故障诊断 功能，故障代码寄存 器，可精确定位故障点 及原因-8点/16点AI 模块 -16位分辨率-每点均可独立设置为 电流、电压 -支持±10V, ± 5V, 0-5V, 0-10V, 1-5V, 4-20mA, 0-20mA , ± 20mA 输入-输入信号可选择为整型量或实型量 -每点可设置转换为工程单位浮点数 -每点可设置高低限报警-每点可设置变化速率高低限报警 -可选择单端/差分输入模式-可选择8/12/16/40/200/500Hz 滤波 -点级/模块级故障诊断功能，故障 代码寄存器，可精确定位故障点及 原因©2005 GE Fanuc Automation, Inc.All Rights Res e rved-4点/8点AO 模块 -16位分辨率-每点均可独立设置为 电流、电压 -支持±10V, 0-10V, 4-20m A, 0- 20mA 输出-输出信号可选择为整型量或实型 量-每点可设置工程单位浮点数输出 -每点可设置高低限报警-每点可设置变化速率高低限报警 -可选择单端/差分输入模式-可选择8/12/16/40/200/500Hz 滤 波-点级/模块级故障诊断功能，故 障代码寄存器，可精确定位故障点 及原因23 /GE Fanuc /PAC系统功能块图(FBD)编程(即将推出)非常适用于过程控制系统（PCS）、混合型集散控制系统(DCS)支持RX7i、Rx3i系统24 /©2005 GE Fanuc Automation, Inc.GE Fanuc /All Rights Res e rvedRx3i的双机热备系统(即将推出)Rx3i双机热备系统－Genius总线I/O站支持冗余以太网Rx3i双机热备系统－以太网总线I/O站支持冗余以太网Genius同步总线可支持冗余Geni us协议支持冗余Rx3i双机热备系统特点CPU、电源、机架、总线均为热备冗余Switch每个远程I/O切换时间为毫秒级完全无扰动切换站可带7个扩展机架共可支持28个Genius远程I/O站同步总线支持冗余热备即将推出双机热备专用IC695CPM310，无需注册！内置双口交换机以太网远程I/O站扩展机架，90-30 PLC©2005 GE Fanuc Automation, Inc.26 / GE Fanuc /90-30 PLC控制系统特点高性能处理器：Petium586 133 MHz支持2048 DI, 2048 DO,支持128－32640 AI, 128－32640 AO支持多种编程语言:梯形图 C 语言（效率为梯形图的6～10倍, 8位C语言）指令表IL以太网编程，支持工业以太网，（包括SRTP TCP/IP、EGD、MO DBUS TCP/IP)支持冗余电源支持多种现场总线，支持Modbus主从支持Profibus DP 总线主/从支持Genius总线（包括双网冗余）支持以太网远程I/O站支持双机热备系统支持串行总线支持DeviceNet 总线主/从27 /©2005 GE Fanuc Automation, Inc. GE Fanuc /90-30 PLC控制系统－新型CPU90-30 PLC系列拥有从低端到高端十几种CPU可供选择，包括IC693CPU311/313/323/331/350/351/352/360/363/364/374等，以下为最新推出的3种新CPUIC693CPU374Plus-586/133MHz微处理器-内置10/100MHz以太网卡，及双口交换机-全新的内置以太网卡设计，尤其适用于以太网网络负载量大，容易拥挤阻塞的应用-内置web-server功能，可以通过web浏览PLC的状态，包括故障表和实时数据值-0.15ms/k指令-支持EGD协议-支持SRTP TCP/IP协议，(包括16个客户连接和20个服务器连接)IC693CPU366-内置Profibus Master通讯端口-比单独的 PROFIBUS模块具有更高的性能，速度快44%-使用Proficy ME进行简单配置即可，无需编程-支持Profibus V1-支持所有的标准Profibus通讯速率，9.6K-12M bps-强大的网络故障诊断功能-支持125个DP从站-支持Sync和Freeze模式©2005 GE Fanuc Automation, Inc.IC693CPU367-内置Profibus Slave通讯端口-比单独的 PROFIBUS模块具有更高的性能，速度快44%-使用Proficy ME进行简单配置即可，无需编程-支持Profibus V1读、写、报警信息-支持所有的标准Profibus通讯速率，9.6K-12M bps-强大的网络故障诊断功能28 /GE Fanuc /90-30的双机热备系统90-30双机热备系统－Genius 总线I/O 站支持冗余以太网90-30双机热备系统－以太网总线I/O站支持冗余以太网Genius 同步总线可支持冗余Geni us 协议支持冗余90-30双机热备系统特点 CPU 、电源、机架、总 线均为热备冗余Switch每个远程I/O 切换时间为毫秒级 完全无扰动切换站可带7个扩 展机架共可28个 G en iu s 远程I/O站同步总线支持冗余热备内置双口交换机以太网远程I/O 站扩展机架，90-30的双机热备系统(以太网总线I/O站)在台北Chih-Tan水厂的成功应用CIMPLICITY 冗余服务器中控室光纤Annunciato r Report PrinterFiber Opt i c sCIMC远程站S9030S9030 CPU 36HUBHUB S9030 CPU 364主机架主机架IO扩展机架扩展机架Po we rlowRIO #1 #12MeterModbus30 /90-70 PLC©2005 GE Fanuc Automation, Inc.31 / GE Fanuc /90-70 PLC控制系统特点高性能处理器：486 96 MHz支持12K DI, 12K DO,支持128－8192 AI, 128－8192 AO支持多种编程语言:梯形图 C 语言（效率为梯形图的6～10倍, 8位C语言）指令表IL背板为标准VME总线，支持大量第三方VME总线模块，如IO模块、通讯模块、单板计算机SBC模块等大量VME模块资源，以太网编程，支持工业以太网，（包括SRTP TCP/IP、EGD)支持双机热备冗余控制系统，支持三重化表决安全控制系统GMR(TM R)支持多种现场总线，支持Modbus主从支持Profibus DP 总线主/从支持串行总线支持DeviceNet 总线主/从支持Genius总线（包括双网冗余）支持以太网远程I/O站©2005 GE Fanuc Automation, Inc.32 / GE Fanuc /90-70 PLC 控制三重化表决冗余系统 双机热备冗余系统 支持硬件浮点数 通讯协处理器 高速CPU 布尔协处理器12 k DI, 12K DO>= 1MB 用户内存©2005 GE Fanuc Automation, Inc.GE Fanuc /90-70的双机热备系统90-70双机热备系统－Genius 总线I/O 站支持冗余以太网同步总线，可支持冗余90-70双机热备系统－以太网总线I/O 站支持冗余以太网同步总线，可支持冗余Geni us 协议支持冗余90-70双机热备系统特点 CPU 、电源、机架、总 线均为热备冗余Switch每个远程I/O 切换时间为毫秒级 完全无扰动切换站可带7个扩 展机架共可28个 G en iu s 远程I/O站每个扫描周期同步两次同步总线冗余热备内置双口交换机以太网远程I/O 站扩展机架，GMR 安全控制系统GE Fanuc 安全控制系统> GMR (Genius Modular Redundancy)> Proficy ME 已通过TUV6认证，可用于GMR 编程> 3选2表决> 失效安全和容错> 典型应用于ESD 、 Fire & GAS 、锅炉/汽机保护系统> 用于高可靠性要求场合GE Fanuc Safety System35 /©2005 GE Fanuc Automation, Inc.GE Fanuc /GE Fanuc TUV Certificate for GMR36 /GE Fanuc /GE Fanuc GMR TUV证书可在TUV网站查证©2005 GE Fanuc Automation, Inc.37 / GE Fanuc /VersaMax P LC and Versamax I/O©2005 GE Fanuc Automation, Inc.38 / GE Fanuc /VersaMax P LC VersaMax PLC:2048 DI, 2048 DO128-32K AI, 128-32K AO可扩展至64个I/O模块CPU001/ CPU002/ CPU005内置2串口IC200CPUE05内置10M以太网口＋2串口Proficy ME编程电源模块I/O 模块DIN导轨内置串口支持Serial I/O内置串口支持SNP从内置串口支持Modbus R TU主/从支持Profibus D P从支持DeviceNet主/从CPU单元IC200CPUE05©2005 GE Fanuc Automation, Inc. I/O底座39 /GE Fanuc /VersaMax I/O VersaMax NIU:DeviceNetProfibus-DPGenius Bus－－支持双网EthernetModbus TCP/IPEGD 以太网全局变量电源模块I/O 模块I/O底座DIN导轨网络接口单元NIU每个NIU可带64个模块！40 /©2005 GE Fanuc Automation, Inc. GE Fanuc /Versamax MicroVersaMax Nano VersaMax Micro最新推出64点VersaMax Micro!©2005 GE Fanuc Automation, Inc.41 / GE Fanuc /VersaMax M icro 64 特点内置40 DI, 24 DO可扩展至176点I/O使用Proficy ME 编程内置100KHz高速计数器(4个A型或1个B型) 内置65KHz脉冲串输出(4个) R S-232/485扩展口，带2AI点USB扩展口32K字的数据内存，48K字节的程序内存；内置闪存，并支持编程存/取3.2K数据到闪存内置RS232串口可支持Modbus RTU主/从、SNP主/从、Serial I/O读写可外加选项串口2，RS232(带2AI)/ RS485 (带2AI)/ US B，并支持以上协议支持所有VersaMax Micro扩展模块4DI / 4DO 8DI 16DI 8DO 16DO 8DI/ 6DO16DI/ 12DO；；4AI/ 2AO 4RTD 4RTD/ 2AOry Mle；；；支持单独128KB闪存模块，用于直接下载程序，无需PC机符合UL, C-UL(Cl ass1 Di v2), CE标准，即将通过RoHS环保标准认证m M e。
cpu提供嵌入式方案
CPU提供嵌入式方案引言嵌入式系统是在特定应用领域中执行特定功能的计算机系统。
在嵌入式系统中，CPU起着核心的作用，它是整个系统的大脑。
本文将介绍CPU在嵌入式领域中提供的方案，包括硬件方案和软件方案。
硬件方案定制化嵌入式CPU定制化嵌入式CPU是针对特定应用领域和需求量身定制的硬件解决方案。
这种方案可以根据嵌入式系统的要求进行裁剪和优化，以提供更高的性能和更低的功耗。
定制化嵌入式CPU的主要优势在于其高度专业化的设计。
通过定制化，可以针对嵌入式系统的特定需求，在硬件层面进行优化。
例如，在军事应用中，需要高度安全和可靠性的CPU；而在物联网应用中，需要低功耗和小尺寸的CPU。
定制化嵌入式CPU可以满足不同应用领域的需求。
然而，定制化嵌入式CPU也面临着一些挑战。
首先，定制化的设计需要投入更多的时间和资源。
其次，定制化的CPU可能会面临市场竞争的风险，如果需求量不足或市场变化快速，定制化CPU的成本可能会较高。
通用嵌入式CPU通用嵌入式CPU是基于通用处理器架构设计的CPU。
这种方案的优势在于其广泛应用和成熟的技术生态系统。
通用嵌入式CPU通常采用标准的指令集架构（如ARM、x86等），并可以兼容现有软件和工具链，降低开发和维护成本。
通用嵌入式CPU的性能和功耗通常比定制化嵌入式CPU更平均。
它们适用于那些对性能要求不高或需求量较小的应用。
通用嵌入式CPU还具有较好的可扩展性，在产品迭代和升级时更加方便。
然而，通用嵌入式CPU也存在一些限制。
首先，由于其通用性，无法满足某些特定嵌入式应用的需求。
其次，与定制化嵌入式CPU相比，通用嵌入式CPU的功耗可能会较高。
软件方案除了硬件方案外，CPU还提供了多种软件方案来支持嵌入式系统的开发和运行。
嵌入式操作系统嵌入式操作系统是专门为嵌入式系统设计的轻量级操作系统。
它具有快速启动、低资源占用和高实时性的特点。
嵌入式操作系统可以有效管理嵌入式系统的资源，提供丰富的函数库和驱动程序，简化开发工作。
微型计算机控制技术课后答案及解析
习题一1，微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成?各部分的作用是什么？答:CPU，接口电路及外部设备组成。
CPU,这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理.接口电路，微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
外部设备:这是实现微机和外界进行信息交换的设备2，微型计算机控制系统软件有什么作用?说出各部分软件的作用。
答：软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。
整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。
就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件1)系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序.对用户来说，系统软件只是作为开发应用软件的工具，是不需要自己设计的。
2)应用软件:它是面向用户本身的程序，即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。
3，常用工业控制机有几种？它们各有什么用途？4，操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别和联系？答：(1)操作指导控制系统:在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。
计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值,供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作用。
(2)直接数字控制系统(DDC系统）:DDC（Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。
DDC系统是闭环系统,是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。
（3)计算机监督控制系统(SCC系统）：SCC(Supervisory Computer Control）系统比DDC 系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。
基于嵌入式PC的发动机试验台控制系统的研究
ＳｕｈａｔＵ ｉｒｉ Ｋｙ ｂｒｔ ｙｏ ａｕｅ ｅｔ ｎ ｏ ｔ ｌｆＣ Ｅ Ｍｉｉｒ ｄｃｔ ｎ ｏｔｅｓ ｎｖ ｓｙ， ｅ ｏａｏ Ｍｅｓｒｍ ｎ ｄＣ ｎｒ Ｓ ｎｓｙｏ Ｅ ｕａｉ ，№ ｎ ２ ０ ９ ｅｔ ｒ ｆ ａ ｏｏ ｔ ｆ ｏ ｇ ０６ １
［ ｓ ａ ｔ Ａ —ｅｔ ｔｄ ｌｔｅｓ ｕｔｒｌｍ ｄｌ ｆ ｎ ｉｅｔ ｔｒ ｓｃｒ ｅ ｕ ｏ ｉ ｐｏｉｇｔｅｐ ｒ Ａｂｔ ｃ ］ ｎｉ ｄｐｈｓ ｙｏ ｈ ｔ ｃ ａ ｏ ｅ ｏ ｇ ｅ ｅ ａｒ ｄｏｔ ｒ ｍ ｒｖｎ ｈ ｅ— ｒ ｎ ｕ ｌ ｒ ｕ ｅ ｎ ｓ ｉ ｉ ｆ
［ 要］ 为提高发动机试验 台控制 系统的性能 ， 发动机试验 台的结构模 型进行 了深入 的研究 。针对该 多变 摘 对
量复杂系统的特点， 依据其结构模型为发动机试验台设计了基于自然、 Ｍ、 ／ 、 ｎ Ｍ ｎ Ｐ和 Ｍ Ｐ５种控制模式的多回 ／ ／
路控制器 。充分利用 了嵌入式 Ｐ ｃ可通 过 Ｐ １４总线实现 各功 能模块 之 间任意搭 接 的特点 ， 发 了基 于 Ｐ １４总 Ｃ０ 开 Ｃ０
ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｈ ｅｔｒｓ ｌ ｈ ｗ ｔａ ｈ ｏ ｔ ｌ ｒｈ ｓｇ ｏ ｏ ｔ ｌｃ ｐ ｂｌｙ ａ ｄ ｒｂ ｓｎ ｓ． ｅ ｅｏ ｅ ．Ｔ ｅｔｓ ｅｕｔ ｓ ｏ ｈ ｔ ｅｃ ｎｒ ｌ ａ ｏ ｄ ｃ ｎｒ ａ ａ ｉｔ ｎ ｏ ｕ ｔｅｓ ｓ ｔ ｏｅ ｏ ｉ
线 的发动机试验 台电涡流测 功机控制器 。试验结果表 明 ： 该控制 器具 有 良好的控制 能力 和鲁 棒性 。
关 键词 ： 发动 机试 验 台 ； 功机 ； 测 嵌入 式 Ｐ 控 制器 Ｃ；
嵌入式系统发展与应用
嵌入式系统发展与应用引言不论是日常生活中经常使用的家庭自动化产品、家用电器、手提电话、自动柜员机（ATM），还是各行各业的办公设备、现代化医疗设备、航空电子、计算机网络设备、用于工业自动化和监测的可编程逻辑控制器（PLC），甚至是娱乐设备的固定游戏机和便携式游戏机等都属于嵌入式系统。
嵌入式系统始于微型机时代的嵌入式应用，通过将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象系统的智能化控制。
随着科技的不断发展，在单片机时代，嵌入式系统以器件形态迅速进入到传统电子技术领域中，以电子技术应用工程师为主体，实现传统电子系统的智能化。
而后，随着后PC时代的到来，网络、通信技术得以发展；同时，嵌入式系统软、硬件技术有了很大的提升，形成了基于嵌入式系统软、硬件平台，以网络、通信为主的非嵌入式底层应用的计算机应用模式。
1嵌入式系统的概念与发展1.1 嵌入式系统的概念嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适应应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等4个部分组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。
它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
1.2 嵌入式系统发展纵观嵌入式系统的发展历程，大致经历了以下四个阶段：（1）无操作系统阶段嵌入式系统最初的应用是基于单片机的，大多以可编程控制器的形式出现，具有监测、伺服、设备指示等功能通常应用于各类工业控制和飞机、导弹等武器装备中，一般没有操作系统的支持，只能通过汇编语言对系统进行直接控制，运行结束后再清除内存。
这些装置虽然已经初步具备了嵌入式的应用特点，但仅仅只是使用8位的CPU芯片来执行一些单线程的程序，因此严格地说还谈不上系统的概念。
这一阶段嵌入式系统的主要特点是：系统结构和功能相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。
嵌入式入门(设计与实例开发)PPT课件
可靠性框图
02
03
故障树分析(FTA)
通过可靠性框图分析嵌入式系统 的可靠性结构，确定关键件和冗 余件。
通过故障树分析找出导致系统故 障的原因和最小割集，评估系统 的可靠性和安全性。
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嵌入式系统应用案例分 析
智能家居系统案例分析
开源硬件与软件
开源硬件和软件的发展 为嵌入式系统的设计和 开发提供了更多选择和
灵活性。
02
嵌入式硬件设计
ARM处理器
ARM处理器是一种流行的嵌入式处理器架构，广泛应用于各种嵌入式系 统。
ARM处理器具有低功耗、高性能的特点，适用于各种应用场景，如智能 家居、工业控制等。
ARM处理器的选择需要根据具体应用需求来决定，如ARM Cortex-M系 列适用于微控制器应用，ARM Cortex-A系列适用于智能手机、平板电 脑等应用。
工业控制系统发展前景
探讨工业控制系统的发展趋势和未来发展方向。
医疗电子设备案例分析
医疗电子设备概述
医疗电子设备是指用于医疗领域的电子设备， 如监护仪、超声波诊断仪等。
医疗电子设备优势
分析医疗电子设备的优势，如高精度、高可 靠性、实时监测等。
医疗电子设备案例
介绍医疗电子设备的具体应用案例，如远程 医疗监护系统等。
FPGA芯片
FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，可以通过编程 实现各种数字逻辑功能。
FPGA芯片具有高度的灵活性，可以根据实际需求 进行定制，实现各种复杂的数字逻辑功能。
FPGA芯片广泛应用于通信、图像处理、雷达等领 域，可以大大提高系统的性能和可靠性。
嵌入式微控制器
仪表控制、IPC、PLC、DCS、FCS控制系统的特点及应用综述
论文题目：仪表控制、IPC、PLC、DCS、FCS控制系统的特点及应用综述学院：自动化与电气工程学院专业班级：自动化071姓名：赵常博学号：107031012指导教师：马连伟2010年10月17日仪表控制、IPC、PLC、DCS、FCS控制系统的特点及应用综述1.引言自动控制技术应用系统是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统，它一般由控制装置和被控对象构成。
控制装置可以由各种嵌入式控制器、可编程序控制器、工业控制计算机、分布式控制系统、回路调节器、变频器以及其它技术(如现场总线技术、无线通信技术等)构成；控制对象包括各种电动机、生产单元、生产过程等；过程通道完成控制装置与控制对象之间的信号匹配。
控制装置选用不同的技术，就组成了不同的自动控制系统，就出现了如仪表控制系统，PLC控制系统，集散控制系统，现场总线控制系统等主要形式。
由于近几十年来在冶金、石化、纺织、电力、汽车制造等诸多领域的迅速发展，出现了各种不同优势的自动控制系统，而对这些控制系统的研究也层出不穷，虽然其理论基础已比较坚实，但是自动控制系统的研究仍然处于开拓阶段，各种控制系统仍有一定的局限性。
所以有必要对各种控制系统模型与特点做一个综述性的分析和讨论。
以便学者能更清楚各种控制技术的应用场合。
本文主要介绍近几十年中处于主导地位的自动控制技术。
第2部分介绍仪表控制系统与计算机作控制器的IPC模型与特点，第3部分介绍了PLC的系统模型与特点，第4部分介绍了DCS的系统模型与特点，第5部分讨论了FCS在控制系统中重要作用，第6部分给出了控制技术的应用前景，第7部分对本文做了总结。
2.仪表控制系统仪表控制系统指由模拟式仪表组成的闭环控制系统，控制的作用是保证被控对象的一个最基本的运行单元能够按照预定的参数正常运行。
如图 1所示，控制器的输入有两个：设定值和测量值；控制器的输出是对被控过程的控制。
被控过程的输出作为控制系统的被控变量，即控制目标，检测元件得到过程的输出值，并作为控制器的测量值送给控制器．用以产生控制量。
TwinCAT选型手册
基于 Windows 的控制和自动化技术
314
产品概览
318
基于 PC 的控制技术
321
基于 PC 的 PLC 和
运动控制系统
324
TwinCAT PLC
326
TwinCAT NC PTP
328
TwinCAT NC I
330
TwinCAT CNC
332
TwinCAT I/O
334
TwinCAT CP
周期时间 轴功能
TwinCAT NC PTP
326
已包含在 TwinCAT PTP 软件中
324
标准 PC 机/工业 PC，无需额外硬件
Windows NT/2000/XP/Vista、Windows 7、NT/XP
Embedded、CE*
Beckhoff 实时核
EtherCAT、Lightbus、PROFIBUS DP/MC、
基于 50 μs，可以调节 1000 PLC 指令/1 μs（Intel® Core™2 Duo） IEC 61131-3：IL、FBD、LD、SFC、ST、强大的 功能库管理，调试方便
软 NC PTP
TwinCAT PLC PC 硬件 操作系统 实时核 I/O 系统
编程
Run-Time 系统 轴数量 轴类型
硬件
编程采用 DIN 66025 数控插补程序，通过
TwinCAT PLC 中的功能块访问（符合IEC 61131-3
标准）
NC 插补，包括 TwinCAT NC PTP 和 PLC
每组最多 3 个轴及 5 个辅助轴，每通道 1 组， 最多 31 个通道 电气伺服轴，步进电机驱动器 子程序和跳转、编程环、零点漂移、刀具补 偿、M 和 H 功能 三维空间中的直线和圆弧轨迹，所有主平面 中的圆弧轨迹，所有主平面中带基圆的螺旋 线，圆弧，主平面和可任意定义平面中的螺 旋插补，贝塞尔样条，预读功能
嵌入式计算机与通用计算机的区别与联系【精选文档】
1、 嵌入式计算机与通用计算机的区别与联系.通用计算机具有一般计算机的基本标准形态，通过装配不同的应用软件，以基本雷同的的面目应用在社会的各种领域，其典型产品为PC 机；而嵌入式计算机,则是非通用计算机形态的计算机应用,它以潜入系统核心部件的形式隐藏在各种装置、设备、产品和系统中。
因此，嵌入式计算机是一种计算机的存在形式,是从计算机技术的发展中分离出来的。
2、 嵌入式系统的定义。
以应用为中心，以计算机技术为基础，软/硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统.3、 嵌入式系统的特点。
（1）“专用”计算机系统（2）运行环境差异很大（3）比通用PC 系统资源少（4）功耗低、体积小、集成度高、成本低(5）具有完整的系统测试和可靠性评估体系（6）具有较长的生命周期（7）需要专用开发工具和方法进行设计（8)包含专用调试电路（9)多科学知识集成系统4、 嵌入式系统的组成结构（硬件系统和软件系统）.软件层次：1。
应用层 2。
OS 层 3。
BSP;硬件层次：1。
电源管理 2.存储器 3.看门狗及复位电路 4。
输入/输出接口及专用设备5。
人机交互设备、LCD 、触摸屏、键盘、鼠标。
5、 嵌入式系统的基本开发流程.1.系统定义与需求分析阶段2.方案设计阶段3.详细设计阶段 4。
软硬件集成测试阶段 5.系统功能性测试及可靠性测试阶段6、嵌入式系统的分类。
商用型和免费型（Linux 和μC/OS —Ⅱ）6、 交叉开发环境。
交叉开发是指在一台通用计算机上进行软件的编辑编译，然后下载到嵌入式设备中运行调试的开发方法，他通常采用宿主机/目标主机模式。
交叉开发环境一般由运行于宿主机上的交叉开发软件、宿主机到目标机的调用通道组成.7、 嵌入式系统的应用范围.汽车、工业控制、通信设备、消费电子、商业终端、航空航天、军事需求。
8、 嵌入式操作系统有哪些状态，它们的关系 。
运行状态,就绪状态，等待状态结束9、 （1）uC/OS-II 嵌入式操作系统。
PLC控制系统
PLC控制系统PLC（Programmable Logic Controller），即可编程逻辑控制器，是一种电子控制系统，广泛应用于自动化控制领域。
PLC控制系统可以实现多种多样的控制任务，例如自动化生产线上的各种运动控制、传感器的数据采集和处理、工业机器人的控制以及智能家居设备的控制等。
PLC控制系统的基本构成PLC控制系统由五部分构成：输入模块、输出模块、CPU、编程软件和人机界面。
输入模块负责将外部信号转换为数字信号输入到CPU中。
常见的输入信号有开关信号、传感器信号、模拟量信号等。
输出模块负责将CPU输出的数字信号转换为外部控制信号。
常见的输出信号有电机控制信号、气动执行器控制信号、人机界面数据等。
CPU是PLC控制系统的大脑，负责实现各种控制任务。
在输入、输出模块将信号转换后，CPU对信号进行处理，根据编程程序输出控制信号，实现系统的自动控制。
编程软件是PLC控制系统的重要组成部分。
它为用户提供了编写控制程序的图形化界面，使得控制系统的开发和调试变得方便、快捷。
人机界面是PLC控制系统和人之间的交互界面。
它包括触摸屏、工业计算机、移动设备等，用户可以通过它对系统进行操作和监控。
PLC控制系统的应用PLC控制系统的应用非常广泛。
在自动化生产领域，PLC控制系统可以控制各种生产线上的运动、加工、输送等；在人工智能领域，PLC控制系统也可以实现机器人的控制、智能家居设备的控制等。
PLC控制系统的优势PLC控制系统具有很多优势，例如：1.可编程性：PLC控制系统可以根据用户的需求编写控制程序，非常灵活。
2.稳定性高：PLC控制系统采用的工业级设计，能够适应复杂、恶劣的工业环境。
3.高速运行：PLC控制系统的硬件和软件都经过优化，能够快速响应各种控制指令。
4.容易维护：PLC控制系统的模块化设计，使得故障维修非常方便。
5.易于扩展：PLC控制系统的硬件和软件都具有很强的扩展性，可以轻松扩展功能和系统规模。
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采用嵌入式操作系统与PLC架构的PC
Altera亚太区市场开发经理江允贵表示，工业控制技术趋势包括非中心化
的架构、功能整合的小型化设计、实时同步的链接性、多轴向运作的精密控
制、功能性安全的提升，以及对特殊应用的弹性平台支持等。
江允贵说：“更高度的功能整合能让设计更单纯、成本降低，也有助缩小
产品尺寸，因而成为工控设备的大势所趋。在此情况下，离散型的系统设计
已不符需求，高整合度的SoC、ASIC，甚至是兼具弹性和整合性的
FPGASoC，才能展现设计优势。”
受惠于工业控制开始走向自动化，拥有弹性设计特性的FPGA也已广泛
应用到工控系统的各个环节当中。Lattice资深应用工程师陈泓志表示，在工
控嵌入式系统的应用上，FPGA的可程序化逻辑特性，让它比其他ASIC或
SoC有更大的设计弹性。
Freescale市场营销暨业务发展经理JacksonLiu指出：“FPGA是处理并行
运算的理想选择，因为FPGA是直接使用硬件来实现算法，可以提供相当低
的延迟。另外，将FPGA结合到运算架构中也同时提高了嵌入式系统的灵活
性。”