《工业控制计算机》课件

工业控制计算机工业控制计算机是专门为工业环境设计的计算机系统，它们具有高可靠性、实时性、抗干扰性和抗恶劣环境能力课程导言课程目标课程内容介绍工业控制计算机的基本原理从工业控制计算机的概述开始，、架构和应用掌握工业控制计涵盖硬件组成、软件架构、工业算机硬件、软件和网络方面的知网络技术，以及工业控制系统的识典型应用案例学习方法结合课堂讲解、案例分析和实验实践，加深对工业控制计算机的理解和应用能力工业控制计算机概述自动化生产数据采集和分析机器控制和协调系统集成和管理工业控制计算机是现代工业自工业控制计算机收集来自传感工业控制计算机协调机器人的工业控制计算机集成各种硬件动化系统的核心，负责实时监器和仪表的数据，并进行分析动作，优化生产流程，提高生和软件，构建完整的控制系统控和控制生产过程，提高效率，为生产决策提供支持产效率，实现自动化生产和质量工业计算机硬件组成中央处理器内存输入输出接口现场总线/处理控制指令和数据影响工临时存储程序和数据影响系连接传感器、执行器和其他设连接工业控制系统不同设备，业控制系统的性能、可靠性和统运行速度和数据处理效率备支持数据采集、控制信号实现数据传输和控制信号传递实时响应输出和系统扩展中央处理器功能类型工业控制计算机的核心部件常用的处理器包括、架构ARM X86执行控制程序，处理数据，并控制系统运工业控制计算机需要高性能、高可靠性行CPU内存随机存取存储器只读存储器RAM ROM12用于存储正在运行的程序和数据，是工业控制计算机存储引导程序和固件，在系统启动时加载并执行RAM ROM的核心组件之一闪存缓存Flash Memory34闪存可以像一样写入和读取，但即使在断电后也能保缓存存储最近访问的程序和数据，以提高程序的执行速度RAM存数据输入输出接口/输入接口输出接口接收来自传感器、仪表等设备的信号，并将这些信号转换为工业将工业控制计算机的数字信号转换为控制设备可识别的信号，用控制计算机可识别的数字信号于控制电机、阀门、执行器等设备输入接口通常包含信号隔离、放大、滤波等功能，以确保信号的输出接口通常包含信号放大、驱动等功能，以确保控制指令的准可靠性和稳定性确性和可靠性现场总线数据传输减少布线

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2.12现场总线用于工业自动化系统中不同设备之间的数据传输，现场总线可以简化布线，减少电缆数量和成本，提高系统可实现实时数据交换靠性和可维护性集中控制提高效率

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4.34现场总线支持集中控制，实现对多个设备的统一管理和监控现场总线提高了数据传输速度和精度，提高了系统效率和生产力通信接口串行通信以太网通信串行通信接口，例如和，用于连接工业工业以太网提供高速数据传输，用于连接工业计算机和其他设RS-232RS-485设备，如和传感器备，如和PLC PLCHMI无线通信其他接口无线通信接口，例如和蓝牙，用于远程监控和数据传其他接口，例如和总线，用于连接特定类型的设Wi-Fi USBCAN输备，例如存储设备和汽车人机界面人机界面（）是工业控制系统的重要组成部分，为操作人员提供与控制系HMI统交互的途径通常采用触摸屏、键盘、鼠标等输入设备，以及显示器、指示灯等输出设HMI备，方便操作人员监控和控制工业设备工业软件概述工业软件自动化软件数据分析软件工业软件是指专门用于工业领域控制、管理自动化软件涵盖了生产过程的各个环节，例数据分析软件用于收集、分析和展示工业生、仿真和分析的软件它是连接硬件和人类如，生产计划、物料管理、设备控制和质量产中的大量数据，为决策提供依据，提高生的桥梁，帮助企业提高效率、降低成本和提监控产效率和产品质量升产品质量实时操作系统实时性确定性多任务处理资源管理实时操作系统需要在严格的时任务执行时间是可预测的，不实时操作系统可以同时运行多实时操作系统有效地管理内存间限制内响应事件会出现随机延迟个任务、和其他硬件资源CPU过程控制软件数据采集过程控制过程控制软件从工业仪表和传感根据预设的控制算法和策略，软器收集实时数据，并将数据转换件对过程变量进行控制，确保生为可理解的格式产过程稳定运行报警与记录优化与分析监控过程变量，识别异常情况，通过数据分析，识别生产过程中及时发出报警，并将过程数据进的瓶颈和问题，优化控制参数，行记录和存档提高生产效率组态软件图形化配置应用程序开发数据可视化数据管理组态软件使用图形界面，便于组态软件可以开发应用程序，组态软件提供数据可视化工具组态软件具备数据存储、管理用户直观地配置和管理控制系实现特定控制功能和数据处理，方便用户监控和分析系统运和分析功能，用于记录和分析统行状态系统运行数据工业以太网工业以太网是专门针对工业环境设计的网络技术它将以太网的标准与工业控制系统的特殊要求相结合，以满足工业环境的可靠性、实时性、安全性等要求工业以太网拥有更高的可靠性和安全性，可以保证设备数据传输的稳定性和可靠性它还支持高速率数据传输，可以满足工业控制系统对实时性的需求工业以太网拓扑总线型拓扑设备串联连接，数据依次传递，成本较低，但可靠性较差星型拓扑所有设备连接到中心交换机，可靠性较高，但成本较高环型拓扑设备形成闭环，数据双向传递，可靠性较高，但安装和维护较为复杂树型拓扑类似于树状结构，分层管理，适用于大型网络，易于扩展和维护工业以太网协议协议协议协议协议TCP/IP UDPProfinet EtherNet/IP协议是互联网的基础协议是一种无连接的协议协议是西门子公司推协议是由TCP/IP UDPProfinet EtherNet/IP协议，工业以太网也采用，主要用于实时性要求高的应出的工业以太网协议，它支持推出Rockwell Automation协议进行数据传输，用，例如工业控制系统中的实多种通信模式，包括实时数据的工业以太网协议，它支持多TCP/IP确保不同设备之间的数据互通时数据传输传输、配置和诊断种应用，例如自动化控制、数据采集和设备管理工业控制网络安全网络入侵检测数据加密保护

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2.12工业控制系统易受网络攻击，对敏感数据进行加密，防止数需要实时监控网络流量，识别据泄露，确保控制系统数据安恶意攻击行为全访问控制漏洞修复

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4.34严格控制对控制系统的访问权及时更新软件和系统补丁，修限，防止未经授权的访问操作复安全漏洞，提高系统安全性工业仪表和传感器工业仪表测量和显示过程参数，例如温度、压力、流量和液位工业传感器提供人机交互界面，方便操作人员监控和控制过程信号调理电路信号放大信号滤波信号转换信号隔离信号调理电路可以放大微弱的滤波器能够去除信号中的噪声将传感器输出的模拟信号转换隔离电路可以防止信号之间的信号，使其能够被工业控制计和干扰，确保信号的清晰度和为数字信号，以便工业控制计干扰，确保信号传输的可靠性算机识别和处理准确性算机能够进行处理和分析放大后的信号能够增强其抗干常用的滤波器类型包括低通滤隔离电路通常采用光电耦合器扰能力，提高测量精度波器、高通滤波器和带通滤波常见的信号转换方式包括模数或变压器来实现信号隔离器转换和数模转换ADCDAC模拟量输入输出/模拟量输入模拟量输出模拟量输入将物理量转换为电信号，例如温度、压力、流量等模拟量输出将电信号转换为物理量，例如控制阀门、电机速度等数据采集过程控制模拟量输入通常用于数据采集系统，获取真实环境信息模拟量输出用于控制工业过程，例如调节温度、压力等数字量输入输出/数字量输入数字量输出数字量输入用于接收来自外部设备的数字信号，例如开关、传感器数字量输出用于向外部设备发送数字信号，例如控制继电器、电机等这些信号通常以高电平或低电平表示等这些信号通常以高电平或低电平表示脉冲量输入输出/脉冲编码器脉冲计数器脉冲输出模块将机械转动转换成数字信号，用于测量速度统计脉冲信号，用于计数、定时、控制产生脉冲信号，用于控制电机速度、位置等、位置等工业现场总线数据传输实时性

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2.12工业现场总线负责在控制器和现场总线需要确保数据的快速现场设备之间传输数据传输和准确的接收可靠性互操作性

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4.34总线系统应具备抗干扰能力，工业现场总线标准化，支持不确保可靠的数据通信同厂商设备互联互通Profibus概述协议类型

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2.12是一种广泛应用于过主要分为两种协议Profibus Profibus程控制和自动化领域的现场总用于连接设备，Profibus DP线，用于连接传感器、执行器用于实现网络Profibus FMS和控制设备通信和控制功能应用场景特点

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4.34在各种工业环境中得具有高可靠性、低成Profibus Profibus到广泛应用，包括汽车制造、本和易于安装等特点，是工业化工、食品加工和电力等领域控制系统中常用的通信协议Foundation Fieldbus概述优势是一种基于现场总提供了许多优势，Foundation FieldbusFoundation Fieldbus线的数字通信协议，它提供了一种标准化包括更高的可靠性、更好的可扩展性和更的方式，用于连接工业控制系统中的传感低的成本器、执行器和控制器与传统模拟信号系统相比，Foundation该协议支持多种通信模式，包括点对点、提供更高的精度、更快的响应速Fieldbus广播和多播，以及多种数据类型，例如数度和更低的维护成本字、模拟和字符数据DeviceNet网络应用广泛连接多种设备拓扑结构灵活DeviceNet是一种基于广泛应用于各种自可以连接各种设备支持多种拓扑结构DeviceNet CANDeviceNet DeviceNetDeviceNet总线技术的工业现场总线，用动化系统，例如机器控制、包，例如传感器、执行器、驱动，包括总线型、星型和树型于连接各种自动化设备装系统、过程控制和机器人控器和人机界面制EtherCAT实时以太网协议高带宽和低延迟循环时间确定是一种实时以太网协议，用提供高带宽和低延迟，适用具有循环时间确定性，确保EtherCAT EtherCATEtherCAT于工业自动化应用于实时控制和数据采集数据按预期时间传输工业控制应用案例工业控制计算机广泛应用于各种领域，例如制造业、能源、交通等，有效提高生产效率、安全性、可靠性例如，在汽车制造中，工业控制计算机控制生产线上的机器人，进行焊接、喷漆、组装等操作，实现自动化生产智能制造发展趋势人工智能云计算大数据分析物联网人工智能在工业控制中的应用云计算将为工业控制提供更大大数据分析将帮助企业更好地物联网将实现设备之间的互联将更加广泛，如机器学习、深的计算能力和存储空间，实现了解生产过程，发现问题，提互通，构建智能工厂，实现生度学习等技术将用于优化生产数据共享和协同工作高决策效率产过程的自动化和数字化过程，提高效率课程总结本课程介绍了工业控制计算机的理论知识和实际应用涵盖了硬件组成、软件系统、通信网络、工业仪表等内容学习工业控制计算机的知识，可以帮助我们更好地理解和应用智能制造技术。