1.1 控制循环的处理

[音乐播放] 你好。 感谢您选择观看此视频， 此为工业应用 构建工业ARM-- AM65xx架构差异化。 这是系列的第1部分， 名为Processing for Control Loops。 然而，在我们进入控制循环之前， 我想让你考虑一个 常见的问题。 当你把包放到飞机上时， 你有没有想过你的包 会发生什么事？ 你有没有想过你是否会再见到它？ 这是一个非常具有挑战性的问题， 我们在旅行时都遇到过这个问题。 那么我们如何解决这个问题呢？ 我们将如何利用现代自动化来解决这个问题呢？ 让我们来看一下 正在努力做到这一点的系统。 这就是那个系统。 这是迪拜国际机场的行李处理 系统。 由西门子建造。 你可以看一下这个图片， 但是我鼓励你去查看视频。 他们有一个简短的YouTube视频，它向您展示了 一些设计挑战以及系统的工作原理 以及他们如何克服许多 不同的问题来构建它， 以及这可能是未来如何处理 行李的一个例子。 如果你有时间，请检查视频。 回来之后，我们可以更详细地讨论。 但如果你没有时间观看视频， 我当然明白，所以我们只看一下图片。 看到你可以看到行李正在图片中的 黄色推车上行驶。 而且它们进出 - 看起来像一个 多层的复合体 - 从一个地方到另一个地方的行李箱， 这样当你在办理登机柜台存入行李时， 你把它交给登机人员， 他们把它放在那个小装置上， 它进入了飞机， 最终，当然， 到达目的地，与你会面， 希望如此。 让我们来看看这个 系统是如何构建的，以及它如何成为现代自动化的一个例子。 因此，该系统称为行李仓库， 它是IEC60802的一个示例或用例， 它是工业自动化的时间 敏感网络配置文件。 因此，这描述了现代系统 如何以时间敏感的方式 进行通信以实现控制系统的用例。 在这种情况下，该系统是行李处理。 这真的看起来像一个非常现代的分销 系统。 这就是他们想出行李仓库这个名字的地方。 让我们来看看这个行李 仓库的更多细节 - 它是如何工作的以及它如此独特的原因。 这里有一些细节。 你可能想到的第一件事是 有超过90公里的输送机。 那是200个登机柜台。 实际的黄色托盘 可以移动到每秒7点五米。 他们有49个转盘，14个行李提取转盘， 24个转移侧。 他们可以存储9,800个行李， 这样就可以等待乘客提取他们， 并带行李需要去的地方。 所以你可以想象所有这些行李的问题范围。 迪拜国际机场 是世界上最大和最繁忙的机场之一。 因此，这是一个很好的例子，随着事情变得越来越大， 问题变得越来越复杂，挑战越来越大。 当然，我们都试图用更少的时间来做这件事。 该系统的设计挑战之一 是改善运输时间，以便实际上可以通过机场 输送到更多的飞机中， 当然，还可以为更多的客户提供服务。 这为我们提供了更多的旅行灵活性 和不同的客户类型。 因此，这个系统确实使我们作为最终客户 能够看到真正的好处，并且有更多的航班可用， 我们的行李箱可以到达该去的地方。 我们可以安全有效地做到这一点。 并且规模会扩大。 所以这些都是该系统试图 解决的重大挑战。 因此，让我们看一下他们用来设计系统 并满足这些不同设计约束的 各个组件或一些单独的 组件。 因此该系统由234个PLC或可编程逻辑控制器组成； 16,500齿轮传动； 以及大量的数字输入和输出。 所以思考一下。 这是一个非常大的系统， 显然，许多金属和不同的组件四处移动， 以使该系统每小时能够处理15,000个行李。 这个机场每年处理超过8000万个行李。 所以这是一个需要克服的巨大问题， 它可以通过将这些PLC串联在一起来解决， 当然还有很多很好的智能 和解决问题的方法。 因此，当我们深入探讨该系统 将要查看的具体内容时，我们将使用它 作为一个用例进行思考， 并在我们讨论它们时 提供一些背景信息。 所以在这里我们将更多地 简化这个系统的逻辑视图。 但是当你看这个时，请记住其他图片。 我们将从顶部开始， 逐步了解现代工厂自动化 系统的逻辑视图。 实际上，这只是我们之前看到的 行李仓库的不同视角。 所以你可以在顶部 看到工业PC，可能用于编程和设置 不同的东西。 人机界面使操作员 能够控制和访问不同的东西。 这里的一个例子是，在行李仓库中， 他们实际上可以访问单个行李 并在整个系统中控制它。 所以这是一个很好的例子， 操作员需要进入并找到一个特定的行李， 以便将其拉出来做一些不同的事情。 并且操作员具有该控制权。 然后下降到第二级， 那就是控制级别。 这就是PLC存在的地方。 所以你可以看到几个串在一起。 但是从我们之前的图片中 可以看出行李仓库使用了多少PLC。 234个。 因此，很明显，这些图片中 没有显示更多这些内容。 然后，当然，在控制级别， 您还可以让运动控制器和CNC控制器 在现场级别控制不同的工业驱动器。 在PLC方面，您将拥有各种不同的输入 和输出以及PLC用于 计算和控制的 不同内容。 因此，我们将专注于其中一个PLC， 并了解其要求。 所以让我们把它移开， 以便我们可以仔细研究实际PLC内部的内容。 所以我们正在进一步放大这个系统。 我们已经完全走出去看到了一个大问题， 现在我们一直在放大，看一个PLC。 现在我们将看看可能 实际用于此PLC的处理器。 当然，这也可能是 几个处理器之一。 因此，让我们将处理器连接到某些输入和输出， 并查看处理器 在其中一个系统中需要执行的操作。 所以在最低级别，当然， 你有实际的物理过程。 这就是感应和控制，或移动。 这是实际传感器和执行器 移动到实际工作。 当然，一旦我们获得了感知数据， 它就成了我们对系统的输入。 我们需要通过工业以太网 或其他现场总线 将输入传输到处理器，以便进行处理并用于计算输出。 所以这就是处理。 当然，这可能是您的梯形逻辑 或您尝试用来控制过程的 任何类型的控制算法或控制逻辑。 最终，您将计算输出。 我们需要转移输出 并实际执行控制过程。 关于这个真正有趣的地方， 是我认为这是一个很难解决的问题， 所有这一切都必须在一定的时间内完成。 现在，该时间可能会有所不同， 不符合该时间的影响也会有所不同。 但是为了使控制系统正确处理， 该控制回路必须按特定的期限进行处理。 如果没有满足最后期限，在某种程度上， 系统的操作将会出现错误。 现在，这可能只是一些 不正常的事情，系统可以恢复。 但也可能是有人受伤甚至更糟。 所以这些期限非常重要。 能够进行这种处理的整个目的 是能够满足这些期限， 要安全、可靠和一致地满足它们。 当然，这称为闭环处理。 这种闭环处理与我们 考虑的大多数其他处理不同。 因此，如果您考虑一下， 我们已经确定了什么是闭环处理。 但是当你考虑一般的计算机系统时， 他们通常在做什么样的处理？ 现在我们称之为吞吐量 处理。 您可以在此处尽可能快地 获取尽可能多的数据并进行处理。 因此，如果您考虑一般客户端服务器 或基于云的应用程序， 这就是正在发生的事情。 它只是尽可能快地通过尽可能多的数据。 但速度并不重要， 这意味着如果你不在一定时间内处理它， 系统就不会破坏。 当然，这就是大多数计算机系统的构建方式。 但是控制循环处理根本不同， 因此，我们可能需要构建稍微不同的处理器 以帮助实现闭环处理。 这些闭环也随着时间而变化。 它们越来越紧，这意味着过去它们 曾经在几秒钟内被测量过。 随着我们前进， 使用毫秒变得非常普遍。 当然，随着我们迈向现代， 使用微秒变得非常普遍。 然后，当然，如果你预想到未来， 它可能会继续变得越来越短。 你那样做，这使得跟上它 变得越来越具有挑战性。 而且它并不总是只是/或者如此。 有时你会在同一系统中 同时进行微秒控制回路，毫秒控制回路 和第二个控制回路 来控制不同的事情。 所以这也是一种可能性。 因此需要注意的一点是，随着这些循环变得越来越短， 输入和输出在更多时间内 占用了更多的控制循环。 因此，当我们缩短到微秒级别时， 专注于输入和输出 可能比过去有更多的好处。 所以这只是控制 循环的一个例子，以及我们如何看到 它们正在发生的变化， 以及我们如何思考这将如何影响 我们的处理器来执行这些 控制循环。 本培训到此结束。 我们谈到了工业4.0， 或者说真正的现代自动化 - 它会推动变革，一直在向处理器 层面发展。 适合空间的处理器 需要能够完成控制循环处理 或闭环处理。 这与传统的吞吐量 处理略有不同。 必须在整个系统中 管理这些系统中的延迟。 这意味着你必须有一定程度的决定性。 我必须知道什么时候会发生， 我必须实时了解， 以便设计一个系统并使其有效， 满足系统的期限， 并确保它随着时间的推移正常工作。 我们看到的周期时间正在减少。 这使得满足这些控制回路 变得更具挑战性，并且意味着为这些控制 回路设计的系统 必须变得越来越好。 本小节结束。 如果您对有关AM654x （本系列所关注的处理器）的更多信息感兴趣， 我们会为您提供一些访问和链接。 其上有一个培训系列。 网上有一些相关信息。 所有都是可点击的链接。 你可以获取软件；评估模块； 我们拥有的工业开发套件， 它们实际上是我们作为 开发平台提供的硬件层面 - 当然还有我们的支持论坛， 您可以在其中搜索以前的问题并获得 帮助。 如果您有新问题，也可以在那里发布。 希望这对你有用。 希望你喜欢它。 非常感谢。 祝您一切顺利。 谢谢。