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工业过程控制中实时系统使用什么类型?

发表时间:2021-06-29 18:29【

  什么是实时系统?


  实时系统是在一定时间限制内产生适当响应的系统。如果控制器响应超过这些时间限制,则会影响过程输出。基本上,实时是使用真实时钟的测量值,实时系统会从工厂获得输入,并根据确定的工厂运行时间向工厂发送适当的控制信号。如果一个系统用时间的表达来描述系统的行为,就可以称为实时系统。实时系统基本上处理任何信号,并且信号必须在指定时间内响应生成的输入。这种类型的系统不能被认为是一个快速的操作系统。


  有哪些类型的实时系统?


  基于时钟的系统


  在这类控制系统中,测量时间常数,时间常数是工厂响应输入或负载变化所需时间的测量值。在化学过程的情况下,可以测量某些小时的时间常数。在反馈控制中,所需的采样率取决于要控制的过程的时间常数。如果处理时间常数低,采样率会非常快。时钟将被加入计算机系统,这将是一个实时时钟,来自时钟的信号将在需要的时间传输到计算机系统。这种类型的系统用于在过程工厂中执行循环或周期性任务。


  基于事件的任务


  在这种类型的系统中,动作是根据事件完成的,所以控制器只会作为对事件的响应。因此,这种类型的控制系统不会间歇性地工作。该系统的一个重要要求是它必须在事件发生时快速响应。该系统用于当水箱中的水位达到最高限位时关闭阀门。


  软实时系统


  在这个系统中,如果它不能在正确的时间产生想要的结果,那么它的运行就会降级。所以在软实时系统中,如果其中一些不能达到截止日期,那么它不会影响进程。所以如果整体性能好,那么就不会有问题,但对于硬实时系统来说就不是这样了。软实时系统的一个例子是具有机器人装配线的制造系统。因此,在这条生产线上,如果错过了截止日期,就会出现零件组装不当的情况。因此,如果损坏的零件很少发生并且质量控制检测到,如果不是那么昂贵,那么生产将继续。如果这种类型的系统负载真的很高,那么它的响应会很慢。


  硬实时系统


  这个系统必须在每一个场合都做要求的动作,所以在这个系统中,如果没有在要求的时间产生结果,操作就会出错。如果硬实时系统的响应时间不合适,就会影响整个过程。硬实时系统的峰值负载性能必须是可预测的,并且不应违反截止日期要求。系统必须始终与环境状态同步。硬实时控制系统的一个例子是热风机系统的温度控制回路。


  哪些类型的程序用于过程控制?


  顺序控制


  动作按时间顺序完成,程序的响应取决于单个动作的效果。


  多任务处理


  有些动作必须并行执行,程序会从部分创建,它们部分是顺序的,并且会同时执行。这将通过共享变量和同步信号进行通信。


  系统中计算机控制的概念是什么?


  批次


  将描述一个过程,在该过程中执行一系列操作以创建一定数量的产品,并且将再次重复此序列以创建更多批次。可以针对不同的操作更改产品规格或成分。为下一个生产批次准备设备所需的时间称为准备时间。


  连续不断


  在这种类型中,生产将保持很长时间而不会中断。这种生产可能会持续几个月,例如原油的催化裂化。


  实验室


  这类系统是操作人员频繁启动的类型,用计算机来控制一些复杂的实验测试或一些计算机设备将用于例行测试。


  什么是数字过程控制?


  在这种类型的过程控制中,电子元件用于过程控制。这将通过使用执行器来控制工厂中的一些设备。工厂的有效控制取决于传感器的测量精度、时钟数据的时序和采样数据的分辨率。采样周期的选择必须正确、准确,以保证其稳定性。这种类型的过程控制系统将由许多传感器和执行器组成,所有这些都需要不同的采样周期。


  数字控制器的假设


  数字控制器做出三个假设。首先是传感器数据将给出被监测和控制的变量的正确值。二是可以通过传感器确定工厂的状态,从测量值可以计算出工厂的状态。数字控制器的第三个假设是它必须知道代表工厂动态的所有参数。如果这些不是数字控制器的正确假设,则必须将正确系统行为的模型添加到控制器中。应该使用估计的设备状态而不是驱动控制输出的测量状态。


  对实时系统有什么要求?


  实时系统由通信网络组成,负责整个系统的通信。


  实时系统应该按时执行其操作,为此还应该更好地进行通信,例如发送和接收消息。一个实时系统应该能够处理时间限制的复杂性,它必须是灵活的并且这些系统必须是可靠的。实时系统必须能够处理过程中可能发生的错误,并且应该能够纠正这些错误并继续其运行。


  实时系统有哪些应用?


  过程控制系统


  工业自动化系统


  数据采集系统


  机器人设备


  实时系统用于许多医疗应用


  一种汽车发动机控制系统,道路交通信号控制


  它用于许多国防应用,例如导弹制导系统和卫星监视系统


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