Điều khiển nhúng

Điều khiển nhúng Công nghệ đang phát triển này một mặt làm giảm khoảng cách giữa các bộ điều khiển lập trình module truyền thống mặt khác cũng làm giảm khoảng cách giữa các hệ thống điều khiển trên nền máy tính. Các danh giới này đang ngày càng thay đổi và mật độ công suất tiếp tục gia tăng. Phần trung tâm của điều khiển nhúng là một máy tính chuyên dụng và mạnh mẽ, nó có khả năng được gắn trực tiếp trên máy. Một ví dụ đó là chiếc Microbox của Siemens, đây là một máy tính dạng hộp cực nhỏ không có quạt hay ổ cứng, phần mềm bộ điều khiển có khả năng thời gian thực và có hệ thống tự quan sát. Tiến bộ mới nhất trong nền điều khiển nhúng này là sự có mặt của phần mềm Simatic WinAC RTX PLC thời gian thực và hệ thống quan sát linh hoạt WinCC tuỳ chọn. Với phần mềm gắn sẵn, thiết bị có thể được vận hành hoàn toàn mà không cần khả năng quan sát - được hỗ trợ bởi một vài phép chẩn đoán chọn thêm (LED) gắn trực tiếp trên vỏ - hay với một bộ điều khiển từ xa. Phương pháp với chi phí cực thấp sử dụng một (hay nhiều) máy khách mỏng, những máy khách này được vận hành qua Ethernet và một WinCC linh hoạt/truy nhập thông minh tuỳ chọn với những mức chi phí kỹ thuật thấp. Những thiết bị này được đặt ở một vị trí cách Microbox tới 100m với bộ chuyển đổi được đặt ở rất xa. Loại hình vận hành từ xa này rất hữu ích ví dụ khi ứng dụng không thể dừng lại và thậm chí khi bảng điều khiển được thay thế. Công suất M Công suất tính toán cao của Microbox dựa trên các bộ xử lý Intel M có tốc độ xử lý nhanh hơn hai lần so với thế hệ trước đó. Người sử dụng có một vài lựa chọn đó là bộ xử lý Pentium M có dung lượng lên tới 1,4GHz với RAM 1 GB. Sự tiêu tán công suất nhiệt của các CPU đã được làm tối ưu hoá cho sự vận hành an toàn mà không cần dùng quạt và thậm chí là vận hành với tải mở rộng tới mức tối đa. Thay vì sử dụng một đĩa cứng truyền thống, card CompactFlash (CF) đóng vai trò như một thiết bị lưu trữ trung gian. Vì vậy, không có bộ phận nào chuyển động - một trong những nguồn gốc tạo ra lỗi của các hệ thống trên nền máy tính. Chính đặc điểm này giúp cho Microbox gần như không phải bảo trì và phù hợp với sự vận hành 24 giờ liên tục ở những khoảng nhiệt độ lên tới 550C. Các loại card Flash hiện nay với dung lượng lên tới 4GB cung cấp khoảng lưu trữ rộng rãi cho phần mềm cũng như cho các công thức, quá trình, sản phẩm và các dữ liệu khách hàng cụ thể khác. Siemens giới thiệu phương pháp sử dụng card CF cấp độ công nghiệp với chất lượng rất cao, nó không chỉ có khả năng khởi động vô hạn mà còn được thiết kế cho một lượng chu kỳ viết cao hơn đáng kể - trên 2 triệu chu kỳ, cao hơn so với card truyền thống hàng 100.000 chu kỳ thậm chí ở những môi trường có nhiệt độ tăng cao. NVRAM chạy bằng pin với dung lượng 128KB đáp ứng được nhu cầu của ngành tự động hoá cho một cấp độ dư thừa nào đó. Trong NVRAM, dữ liệu điều khiển quan trọng có khả năng được lập cấu hình bởi người sử dụng được bảo vệ khỏi sự mất dữ liệu mà không cần thêm một nguồn cấp điện liên tục. Mạnh mẽ và chịu tải với sự liên kết Sự khác biệt rõ ràng nhất giữa mô hình này với những mô hình trước đó là bốn đèn LED đa sắc, những chiếc đèn này truyền các tín hiệu trạng thái hoạt động chính mà không cần một bộ điều khiển. Đó là các đèn báo công suất, báo mạch cảnh giới cũng như đèn báo lỗi hệ thống và đèn báo CHẠY/DỪNG cho phần mềm bộ điều khiển. Có ba khe cắm mở rộng PC104 giúp tiết kiệm chi phí tích hợp của các module liên kết bus trường hay thậm chí là các module vào/ra. Trong module vào/ra, card mở rộng trung tâm PC I/O là thành phần quan trọng nhất, tuỳ thuộc vào mô hình nó cung cấp tới 320 dữ liệu vào và ra kỹ thuật số trong công nghệ 24 volt, 48 dữ liệu vào/ra tương tự hay 12 dữ liệu đầu vào mã hoá vi lượng. Các hệ thống phụ có dung sai lỗi có thể được tích hợp qua gói Simatic Distributed Safety chọn thêm. Microbox cũng được trang bị với loại liên kết phạm vi rộng do ngành công nghiệp yêu cầu: một cổng nối tiếp, giao diện 1 DVI -I (DVI và VGA phối hợp), bốn cổng USB, và hai kết nối Ethernet. Nó cũng chưng diện một giao diện Profibus DP tích hợp. Các kích thước nén của nó là 262 x 134 x 47 mm (rộng x dài x cao, bao gồm cả khung mở rộng) phù hợp cho những ứng dụng công nghiệp có sự thách thức về mặt không gian. Đối với những nhiệm vụ thời gian thực khó khăn Nhưng đâu là phần cứng mạnh mẽ nhất khi phần mềm không sẵn sàng cho tính khắc nghiệt hàng ngày của môi trường công nghiệp? Siemens đã trả lời câu hỏi này bằng hệ điều hành nhúng Windows XP (XPe). Được làm sáng lên bởi balat không cần thiết như các trò chơi, các phông chữ, phiên bản nhúng chỉ yêu cầu RAM có dung lượng từ 250-400MB thay vì dung lượng 1-1,5GB như trong phiên bản đầy đủ. Chính đặc điểm này cho phép card CF được khởi động an toàn và nhanh chóng. Không giống như một hệ điều hành chuyên dụng, một hệ điều hành tiêu chuẩn hoá được làm phù hợp cho việc sử dụng phần mềm tiêu chuẩn với chi phí thấp và những ứng dụng đặc biệt theo yêu cầu của khách hàng. Đặc tính mở này với dung lượng lớn để lưu trữ dữ liệu quá trình là những thế mạnh của các hệ thống trên nền máy tính. Nếu như hệ thống được sử dụng trong một vũ đài tương tự của PLC cổ điển có sự điều khiển thời gian tới hạn, các quá trình tiền định với thời gian của chu kỳ được định nghĩa chính xác thì bắt buộc phải có sự mở rộng thời gian thực. Microbox với Simatic WinAC RTX thời gian thực đáp ứng được yêu cầu của một lượng ứng dụng công nghiệp ngày càng phát triển cho thời gian chu kỳ ngắn hơn. Với sự mở rộng thời gian thực mở và giao diện Profibus tích hợp, thì ngay cả những nhiệm vụ tự động hoá phân tán trên Profibus đồng bộ thuận đều có khả năng thực hiện được. Và giám sát và điều khiển thuận lợi Trong phiên bản Microbox 427B HMI/RTX, phần mềm thị giác Simatic WinCC được cài đặt trước trên card CF, cung cấp công suất cho giải pháp nhúng này để thực hiện các nhiệm vụ thị giác khắt khe. Hệ thống này bao gồm tất cả các tính năng cần thiết cho hoạt động vận hành và giám sát thuận lợi, đồng thời cung cấp hiệu suất máy và điều khiển quá trình bao gồm những báo động và những thông báo, kho trữ và công thức, bảo vệ truy nhập an toàn, và bao gồm 16 ngôn ngữ trực tuyến để sử dụng trên toàn thế giới. Step 7 Tâm điểm của niềm đam mê đối với sự đổi mới này, một điều chưa bao giờ thay đổi đó là môi trường kỹ thuật chung của Bộ quản lý Simatic với Step 7. Những công cụ tương tự được sử dụng để lập trình và định cấu hình các bộ điều khiển truyền thống của Siemens cũng được sử dụng với Microbox. Khi biết được những điều này, bạn có thể bắt đầu thực hiện kỹ thuật này ngay lập tức. Tất nhiên, kỹ thuật này bao gồm sự tích hợp liền mạch của WinCC linh hoạt trong Step 7 - Phương pháp tự động hoá tích hợp tổng thể cũng ứng dụng cho Tự động hoá nhúng Simatic. Mục tiêu phát triển hiện tại của Tự động hoá nhúng Simatic là sự liên lạc qua tiêu chuẩn Profinet, một tiêu chuẩn đang nổi bật trong lĩnh vực tự động hoá. Bộ phát triển mở WinAC (ODK) Các giải pháp trên nền máy tính bao gồm những nhiệm vụ mang tính công nghệ như xử lý ảnh, sự thu thập giá trị đo được và điều khiển số học. Bộ phát triển mở tuỳ chọn WinAC (ODK) cho phép sử dụng linh hoạt tất cả các tài nguyên máy tính từ chương trình điều khiển qua ba giao diện khác nhau để tạo ra sự mở rộng hiệu suất cao cho tính hoạt động của PLC. Tất cả các chức năng hệ điều hành và các tài nguyên hệ thống của Windows luôn sẵn sàng cho các lập trình viên với mục đích này đồng thời cũng cung cấp sự truy nhập vào phần cứng mở rộng và các thành phần phần mềm. Một ứng dụng ODK được phát triển với một môi trường phát triển tiêu chuẩn cho lập trình C-/C++, như Studio của Microsoft Visual Developer. Nó cung cấp một môi trường tương tự thích hợp với những ứng dụng Windows cho các nhà phát triển ứng dụng. Việc tích hợp những ứng dụng như vậy vào chương trình điều khiển WinAC không cần đến kiển thức lập trình C++. Những ứng dụng ODK có thể được sử dụng như những tính năng hệ thống thông thường trong chương trình Step 7. WinAC ODK cung cấp ba giao diện cho những ứng dụng sau: 1. Giao diện mở rộng mã theo khách hàng (CCX) để gọi các chương trình C/C++ của chính bạn từ chương trình điều khiển WinAC 2. Giao diện mở rộng bộ nhớ dùng chung (SMX) để trao đổi dữ liệu WinAC tốc độ cao với những ứng dụng Windows 3. Giao diện quản lý bộ điều khiển (CMI) để tích hợp tính tính năng bảng điều khiển WinAC vào một ứng dụng Windows.