工控指的是工業(yè)自動化控制,主要采用電子電氣、機械、軟件組合實現(xiàn)。即是工業(yè)控制,或者是工廠自動化控制。主要指的是運用計算機技術、微電子技術、電氣方法,來提高工廠的生產(chǎn)和制造過程的自動化、效率、精度,同時還可以實現(xiàn)可控和可視化。
自動化和工業(yè)控制的迅速發(fā)展,提高了生產(chǎn)速度、質量、安全水平,幾乎各行各業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)都在逐步取代傳統(tǒng)的人工或機械的方式。通過自動控制來完成那些需要反復操作的環(huán)節(jié),實現(xiàn)自動化加工與連續(xù)生產(chǎn),提升機械設備的生產(chǎn)效率與質量,發(fā)揮出最大的生產(chǎn)力。在這個過程中,不僅提高了生產(chǎn)力和人工安全性,還減少了人工成本、降低了產(chǎn)品錯誤率。在自動化的工業(yè)化生產(chǎn)環(huán)境中,人們僅是對機器進行直接的管理和監(jiān)督。
隨著工業(yè)技術的快速發(fā)展,相繼出現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。在工業(yè)過程控制中的三大控制系統(tǒng),分別是PLC、DCS、FCS。FCS與PLC及DCS之間既有密不可分的關聯(lián),又存在著本質的差異。
在當今的工業(yè)控制領域,PLC控制占據(jù)了主流地位,各行業(yè)的設備控制都采用 plc控制,例如化工廠、大型物流公司、農業(yè)灌溉、服裝廠等。再加上現(xiàn)在人機界面和遠程通信能力的發(fā)展,遠程無人自動化控制已經(jīng)不再是夢想,能夠更加簡單的實現(xiàn)控制。
其大概過程是利用傳感器來收集數(shù)據(jù),之后將數(shù)據(jù)發(fā)送到 plc,并對其進行處理。然后plc通過處理得到的數(shù)據(jù)向變頻器或者電機發(fā)送指令,完成整個的控制過程。
集散控制系統(tǒng)(DCS)在國內發(fā)展較為成熟。其核心指標已達到國際先進水平,部分性能優(yōu)于國外主流產(chǎn)品。一般是由現(xiàn)場儀表層、控制裝置單元層、工廠(車間)層、和企業(yè)管理層構成,用于大規(guī)模的連續(xù)過程控制。信號系統(tǒng)包括開關量信號和模擬信號,其中通信是關鍵。PID在中斷站中,中斷站聯(lián)接計算機與現(xiàn)場儀器儀表與控制裝置。
FCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的核心是總線協(xié)議,基礎是數(shù)字智能現(xiàn)場設備,本質是信息處理現(xiàn)場化。FCS是3C技術的融合,它適用于本質安全、危險區(qū)域、易變過程、難于對付的非常環(huán)境。現(xiàn)場設備高度智能化,提供全數(shù)字信號;一條總線連接所有的設備。
FCS是一個完全開放的系統(tǒng),它的技術標準也是完全開放的,F(xiàn)CS的現(xiàn)場設備具有互操作性,裝置互相兼容。因此,用戶可以選擇不同廠家、不同品牌的產(chǎn)品,從而實現(xiàn)最優(yōu)的系統(tǒng)集成。
在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造等方面,政府也加大了扶持力度。隨著制造業(yè)智能化轉型、新技術日趨成熟,工業(yè)控制系統(tǒng)將迎來更大的發(fā)展機會,其市場規(guī)模也將相應的擴大。同時,這也將為人類帶來更高效、更安全、更環(huán)保的工業(yè)生產(chǎn)方式。
在未來的工控領域將不斷于物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同發(fā)展,形成一個集數(shù)據(jù)傳輸、信息管理、裝備控制為一體的智能管理體系,提高生產(chǎn)效率。
隨著工業(yè)大數(shù)據(jù)與人工智能技術的日益成熟,通過對海量數(shù)據(jù)的監(jiān)測與分析,未來可以實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的實時控制與預測。人工智能技術可以被用來優(yōu)化工藝流程和完成更具挑戰(zhàn)性的任務,以實現(xiàn)更高的生產(chǎn)率和產(chǎn)量。
不同場景下選擇一個合適的工業(yè)控制板尤其重要,以下介紹相關工業(yè)芯片,及控制方案:
先楫半導體是一家致力于高性能嵌入式解決方案的半導體公司,產(chǎn)品覆蓋微控制器、微處理器和周邊芯片,以及配套的開發(fā)工具和生態(tài)系統(tǒng)。可用于車載顯示、自動駕駛、底盤發(fā)動系統(tǒng)、電源控制等多個領域。
HPM6300系列
先楫半導體推出的HPM6300全系列產(chǎn)品采用晶心Andes D45 RISC-V內核,支持雙精度浮點運算。模擬模塊包括16bit-ADC,12-bit DAC和模擬比較器,配以多組納秒級高分辨率PWM,為馬達控制和數(shù)字電源應用提供強大硬件支持;通訊接口包括了實時以太網(wǎng),支持IEEE1588,內置PHY的高速USB,多路CAN-FD及豐富的UART,SPI,I2C等接口。
HPM6300的主頻達到648MHz, 并具有FFA協(xié)處理器,能實現(xiàn)FFT/FIR快速計算,具備3個16位的ADC、10/100M以太網(wǎng)等,適合工業(yè)自動化、電網(wǎng)等行業(yè)應用,如工業(yè)自動化領域的伺服驅動器、PLC、工業(yè)控制器,電網(wǎng)的DTU、斷路器等產(chǎn)品。
HPM6700/6400 系列
HPM6700/6400 系列產(chǎn)品是先楫半導體推出的高性能高實時 RISC-V MCU 旗艦產(chǎn)品,目前已經(jīng)量產(chǎn)。與國際競品相比,HPM6700系列芯片單核運行主頻即可達到驚人的816MHz,在CoreMark跑分測試中,HPM6700獲得了9220的高分,成功刷新了國際MCU領域的性能記錄。
在具體性能方面,HPM6700/6400系列芯片采用RISC-V 內核,支持雙精度浮點運算及強大的 DSP 擴展,主頻頻率創(chuàng)下了MCU 性能新紀錄,是目前市場上高性能MCU的理想之選。此外,該系列芯片還配置了高效 L1 緩存和本地存儲器,加上 2MB 內置通用SRAM,極大避免了低速外部存儲器引發(fā)的性能損失。
HPM6700/6400系列芯片還擁有強大的多媒體支持能力和豐富外設接口,其適配的LCD顯示控制器可支持高達1366x768 60fps的八圖層RGB顯示支持,支持圖形加速功能,可支持雙千兆以太網(wǎng),IEEE1588,雙目攝像頭。并具有4個獨立的pwm模塊,每個模塊可生成8通道互補PWM,及16通道普通PWM、3 個 12 位高速 ADC 5MSPS、1 個 16 位高精度 ADC 2MSPS、4 個模擬比較器等多個接口。
在安全性方面,HPM6700/6400系列芯片集成了 AES-128/256, SHA-1/256 加速引擎,支持固件軟件簽名認證、加密啟動和加密執(zhí)行。
瑞芯微RK3568工業(yè)控制主板
基于RK3568的工控主板,廣泛適用于NVR、人臉閘機、云終端、車載控制、工業(yè)控制、邊緣計算等領域。四核A55 2.0G 主頻,支持高達8GB高速LPDDR4,1T算力NPU ,4K H.265硬解碼,4K HDMI2.0顯示輸出,支持雙通道LVDS/eDP/兩路MIPI DSI 等多種顯示接口,支持3屏異顯。板載2路千兆以太網(wǎng),雙頻WIFI+藍牙,支持5G或4G通信,支持2路USB3.0和7路USB2.0, SATA3.0。5路串口(UART/RS232/RS485),2路CAN總線;支持Android11/Debian10/Ubuntu20/Buildroot/麒麟OS/鴻蒙OpenHamoney等多種操作系統(tǒng)。
瑞芯微RK3368單屏4G通訊工控板
RK3368單屏4G通訊工控板 (產(chǎn)品型號:GL368)是一個工業(yè)與商用設備控制主板,具備4G通訊和WiFi/BLE通訊能力,適合于室內室外設備互聯(lián)與控制,包括戶外搭建的工業(yè)現(xiàn)場油氣田設備和游樂場設備等。該方案采用瑞芯微八核芯片 RK3368 方案,主頻 1.5GHz,智慧型電源管理電路,超薄設計,外接接口適配常用設備,出貨量大,性能穩(wěn)定。板卡支持 LVDS、EDP、HDMI 多種顯示輸出接口。該方案在智能遠程的工業(yè)設備、商顯廣告機、播放盒子、POS 收銀機、觸摸一體機等方面有成功案例。
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