Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Промышленные компьютеры. Эволюция встраиваемых систем, характеристики, технические требования.




Определение встроенной и мобильной систем. Области применения и примеры использования.

Встроенная система (ВС) – это система, являющаяся частью технологического процесса, имеющая собственное управляющее вычислительное ядро (микропроцессор), обладающая минимальными массогабаритными и энергетическими характеристиками, с максимальным количеством внешних интерфейсов и предназначенная для решениястрого определенного круга задач, и ничего лишнего (и программного и аппаратного) в таком изделии быть не должно.

Под внешними интерфейсами будем понимать совокупность программно-аппаратных средств, обеспечивающих обмен данными между вычислительным ядром и периферийным оборудованием, подключаемым к ВС (например, для ПК такими внешними интерфейсами являются USB, LPT, RS-232, Bluetooth и т.п.)

Мобильной системой, называется система, удовлетворяющее данному выше определению, в состав которой АРМ входит в качестве компонента, не имеющего жесткозакрепленного местоположения. При изменении его местоположения все характеристики и назначение системы, как функциональной части технологического процесса, сохраняются.

Для современных производств (особенно отечественных) необходим мощный и недорогой, неприхотливый и универсальный, компактный, но с полным набором модулей ввода/вывода компьютер. Такой компьютер может непосредственно располагаться на объекте, содержать операторскую панель для контроля и корректировки процесса, при необходимости иметь возможность подключения в локальную сеть предприятия либо глобальную сеть.

 

Промышленные компьютеры. Эволюция встраиваемых систем, характеристики, технические требования.

1-ый этап. На первом этапе ВС представляла собой набор программируемых цифровых микросхем, устанавливаемых на одной печатной плате и имеющих раз и навсегда жестко заданный алгоритм своего функционирования.

В дальнейшем эта плата устанавливалась, например, в станок с ЧПУ, к плате м.б. подключены датчики выходных сигналов, внешние исполнительные устройства и т.д.

Основным недостатком в таком подходе к построению ВС являлся большой размер и сложность перепрограммирования, т.е. изменение функциональности (например, для увеличения числа входных/выходных портов). А в ряде случаев и невозможность такого программирования без физического изменения аппаратных ресурсов.

2-ой этап. Началом этого этапа явились успехи миниатюризации в электронике, которые позволили интегрировать вычислительное ядро с периферийными микросхемами в виде одной микросхемы - однокристального микроконтроллера.

При этом автоматически устранялся недостаток, указанный выше, т.к. расширение функциональности уже было заложено в структуру чипа в виде программно подключаемых модулей.

3-ий этап. Расширение функциональности – расширение сетевых функций, добавление интерфейсов связи с ПК, увеличение числа портов ввода-вывода и т.д. Все это привело к созданию промышленных контроллеров, на которых уже четко разделялись функции вычислительного ядра и интерфейсов ввода-вывода.

Все это размещалось, как правило, в герметической коробке с прорезями для подключения проводов и имело связь с ПК.

4-ый этап. Основанием для дальнейшего развития ВС явился главный недостаток контроллеров предыдущих этапов – необходимость их низкоуровневого программирования на ассемблере того микропроцессора, который был установлен производителем контроллера

Выходом в данной ситуации явилось использование микропроцессоров фирмы Intel семейства х86, работающих под управлением MS-DOS, зашитой в микросхеме BIOS.

Такие контроллеры стали называться PC-совместимыми и в настоящее время являются вершиной развития ВС.

Характеристики встраиваемых систем.Технические требования

Особую нишу на рынке встраиваемых систем занимают BC для жёстких ус­ловий эксплуатации, под которыми обычно понимают «индустриальный» диапазон температур (-40…+85°С) и сильные механические воздействия (удары и вибрации до нескольких g).

1. Минимизация стоимости электронных компонентов ВС.

Многие из встраиваемых систем изготавливаются миллионными тиражами, поэтому для них особенно актуальна задача минимизации стоимости электронных компонентов, входящих в систему. Это достигается использованием специальных микропроцессоров, отличающихся упрощенной архитектурой, малой производительностью и стоимостью по сравнению с процессорами общего назначения, такими как Intel, Pentium.

2. Размер. Размер играет важную роль практически во всех случаях, но критичен в основном для мобильных применений, особенно в авионике. Оп­ределяется форм-фактором и коли­чеством плат расширения.

3. Потребление минимума энергии. Энергопотребление тесно связано с допустимым верхним пределом диа­пазона рабочих температур. Для жёстких условий эксплуатации важ­ным фактором является возмож­ность автоматического понижения тактовой частоты процессора при возникновении опасности перегре­ва.

4. Повышенная устойчивость к воздействиям внешней среды. Устойчивость к механическим воздей­ствиям – важнейшее требование при эксплуатации изделия в промышлен­ности и на транспорте. Преимущест­во по этой позиции получают систе­мы, имеющие максимальное количе­ство компонентов, напаянных на плату, и минимальное количество со­единительных разъёмов, чувстви­тельных к ударам или вибрации.

Энергозависимая память вместо жесткого диска. Да­же при наличии небольших вибраций желательно применять только твердотельную память (флэш-память) вместо стан­дартных механических жёстких дис­ков.

С вибрациями и ударами борются, применяя прочные корпуса, закрепляя платы расширения дополнительными амортизирующими скобами и размещая дисковые накопители на специальной виброударостойкой подвеске.

5. Модульность и исключительные возможности расширения.

ВС снабжается многочисленными расширениями – для получения и обработки сигналов от различных датчиков, сигнальных процессоров и управления множеством исполнительных устройств;

Привычной глазу «материнской» платы здесь, как правило, нет. Процессорная плата наравне с периферийными вставляется в пассивную объединительную кроссплату с большим числом слотов расширения. Такая модульная конструкция облегчает техническое обслуживание и позволяет быстро заменять модули в случае их выхода из строя.

6. Возможность эксплуатации в широком температурном диапазоне.

Допусти­мый нижний предел наиболее актуа­лен для устройств, работающих на улице или в помещениях с неустой­чивым энергоснабжением. Впрочем, всегда можно рассмотреть вариант с резервным источником питания и нагревателем, управляемым от про­стейшего термостата.

7. Устойчивость к электромагнитным по­мехам.

Эта характеристика очень актуальна при эксплуа­тации устройств вблизи генераторов, моторов и иных источников сильных электромагнитных полей и электро­статических разрядов. Также важно подбирать адекватный источник пи­тания, не дающий сильных переход­ных выбросов при включении и от­ключении; в противном случае он может стать причиной нестабильно­го запуска системы.

8. Надёжность, ремонтопригодность и среднее время безотказной работы. Требование безостановочной работы в течение долгих лет (время наработки на отказ более 200 000 часов для Simmens, 20 000 часов для Advantech).

9. Гибкость — возможность наращива­ния и варьирования функций конеч­ной системы путем комплексирования BC с платами расширения чрезвычайно важна в системах с ши­роким спектром задач. Чем шире выбор серийно выпускаемых плат расширения, тем больше возможностей у системного интегратора со­здать на базе одного BC целую гам­му систем для конечных пользовате­лей. В условиях современного посто­янно меняющегося рынка гибкость является одним из основных крите­риев выбора BC, поскольку дает возможность быстрой адаптации к новым требованиям пользователей.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2017-03-12; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 713 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Лучшая месть – огромный успех. © Фрэнк Синатра
==> читать все изречения...

2268 - | 2155 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.011 с.