Industrial Control Computerは、産業自動化制御の分野向けに特別に設計された一種のコンピューターシステムであり、高性能、高い信頼性、リアルタイム、スケーラビリティを特徴としています。このペーパーでは、ハードウェア構造、ソフトウェア構造、通信プロトコル、制御戦略、その他の側面など、産業制御コンピューターのアーキテクチャを詳細に紹介します。
1.ハードウェア構造
産業制御コンピューターのハードウェア構造には、主に次の部分が含まれています。
1.1中央処理装置（CPU）
CPUは、産業制御コンピューターのコアコンポーネントであり、プログラムの命令と処理データの実行を担当しています。産業制御コンピューターは通常、ARM、x 86、その他のアーキテクチャなどの高性能、低電力プロセッサを使用します。
1.2メモリ
メモリには、RAM（ランダムアクセスメモリ）とROM（読み取り専用メモリ）が含まれ、RAMはプログラムとデータを保存するために使用され、ROMはシステムファームウェアとスタートアッププログラムの保存に使用されます。
1.3入力/出力インターフェイス
入出力インターフェイスは、産業制御コンピューターがデジタル入出力インターフェイス、アナログ入出力インターフェイス、通信インターフェイスなど、外部デバイスと通信するためのインターフェイスです。デジタル入力/出力インターフェイスは、スイッチング信号を受信および送信するために使用され、アナログ入力/出力インターフェイスを使用してアナログ信号を受信および送信し、通信インターフェイスを使用して他のデバイスとデータを交換します。
1.4電源モジュール
電源モジュールは、通常はスイッチング電源または線形電源を使用して、産業制御コンピューターに安定した電源を提供します。
1.5拡張モジュール
産業制御コンピューターには、通常、モーション制御モジュール、画像処理モジュールなど、機能を拡張するための拡張モジュールがあります。
1.6熱システム
熱散逸システムは、産業制御コンピューターによって生成された熱を放散するために使用され、システムの安定した動作を確保します。
2。ソフトウェア構造
産業制御コンピューターのソフトウェア構造は、次の主要な部分で構成されています。
2.1オペレーティングシステム
オペレーティングシステムは、ハードウェアリソースの管理、タスクのスケジューリング、プログラミングインターフェイスの提供などを担当する産業制御コンピューターの基本ソフトウェアです。一般的な産業制御コンピューターオペレーティングシステムは、Linux、VXWorks、QNXなどです。
2.2リアルタイムオペレーティングシステム（RTO）
リアルタイムオペレーティングシステムは、リアルタイムで高い信頼性、およびその他の特性を備えた特別なオペレーティングシステムであり、産業規制の分野に適用されます。一般的なリアルタイムオペレーティングシステムは、Freertos、RT-Threadなどです。
2.3プログラミング言語
産業制御コンピューターは通常、さまざまなシナリオのプログラミングニーズを満たすために、C、C ++、Pythonなどのさまざまなプログラミング言語をサポートしています。
2.4ドライバー
ドライバーは、オペレーティングシステムとハードウェアデバイスの間のブリッジであり、ハードウェアデバイスの制御と管理を実現する責任があります。
2.5アプリケーションソフトウェア
アプリケーションソフトウェアは、PLCプログラミングソフトウェア、モーション制御ソフトウェア、画像処理ソフトウェアなど、特定の制御タスクを実現するための産業制御コンピューターのソフトウェアです。
3。通信プロトコル
産業制御コンピューターは、データ交換と制御のために他のデバイスと通信する必要があります。一般的な通信プロトコルは次のとおりです。
3.1シリアル通信プロトコル
シリアル通信プロトコルには、rs -232、rs -485などが含まれます。これらは、短距離および低速度通信に適しています。
3.2フィールドバスプロトコル
Fieldbusプロトコルには、産業用サイトでのデバイスの通信に適したModbus、Profibus、Canなどが含まれます。
3.3イーサネット通信プロトコル
イーサネット通信プロトコルには、高速および長距離通信に適したTCP/IP、UDPなどが含まれます。
3.4ワイヤレス通信プロトコル
ワイヤレス通信プロトコルには、ワイヤレス通信シナリオに適用されるWi-Fi、Bluetooth、Zigbeeなどが含まれます。
4。制御戦略
産業制御コンピューターの制御戦略は、次の主な側面で構成されています。
4.1オープンループ制御
オープンループ制御とは、コントローラーが実際の出力信号のフィードバックなしに入力信号に従って制御信号を直接出力することを意味します。オープンループ制御はシンプルで低コストですが、コントロールの精度は低いです。
4.2閉ループ制御
閉ループ制御とは、入力信号と実際の出力信号の差に従ってコントローラーがコントロール信号を調整することを意味します。閉ループ制御には、制御の精度と安定性が高くなります。
4.3 PIDコントロール
PID制御は一般的な閉ループ制御戦略であり、比例（p）、積分（i）、および差分（d）の3つのパラメーターを介してシステムの制御を実現します。
4.4ファジーコントロール
ファジーコントロールは、不確実性と曖昧さを持つシステムのファジーロジックに基づく制御戦略です。
4.5ニューラルネットワーク制御
ニューラルネットワーク制御は、人工ニューラルネットワークに基づく制御戦略であり、自己学習能力と適応性を特徴としています。
5.アプリケーションフィールド
産業制御コンピューターは、次のようなさまざまな産業自動化分野で広く使用されています。
5.1製造
産業制御コンピューターは、製造業で自動制御を実現し、生産効率と製品の品質を向上させるために、製造業で使用されています。
5.2電力産業
産業用制御コンピューターは、電力産業で使用されており、電力網の監視と制御を実現して、パワーグリッドの安定した動作を確保しています。
5.3石油化学産業
産業制御コンピューターは、石油化学産業で使用され、生産プロセスの監視と制御、生産効率と安全性を改善します。
5.4輸送業界
産業制御コンピューターは、輸送業界で使用され、交通信号、地下鉄、その他の機器の自動制御を実現しています。