对于大型技术设备，传统的可编程逻辑控制器无法灵活联网，难以解决M2M问题，因为新的智能控制器旨在取代原有的PLC设备。型工程设备的应用。的智能控制器完全取代原始控制器的操作，可以在异构网络控制器之间互连设备，简化与Internet的连接，以M2M的形式构建制造互连系统，并采取在线负责大型工程设备产品。全检测，智能诊断和设备故障主动维护的服务功能。场总线通讯; M2M;可编程逻辑控制器;工业PC编号CLC：TN911？ 34文件编号：A货号：1004？ 373X（2013）16？ 0110？ 04简介制造物联网是有关制造资源的信息。过提供物联网技术，先进制造技术和以RFID为代表的现代管理技术，设计出具有动态传感，智能处理和最优产品信息控制的新型制造模型和新型信息服务模型。
M2M。用于产品生命周期的基本开放式网络系统，如连锁，制造流程，物流配送，售后服务和重新包装。将促进制造业向全球化，信息，情报和绿色技术的发展。M2M是物联网制造的基础之一，其中M可以是人或机器.M2M这个术语指的是连接人和人的所有技术和手段。器。旨在使用通信技术连接机器。同类型的通信技术，如通信，机器控制通信，人机交互通信和移动互连通信，是有机结合的[1？ 2]。许多大型设备行业中，可编程逻辑控制器通常用作设备控制系统。有的PLC产品提供可靠的性能和高安全性，几乎被外国公司垄断，成本高。且由于控制器制造商之间存在竞争，不同供应商制造的控制器产品使用不同的通信协议，使直接通信变得不可能因此，为了与其原始PLC网络兼容，必须使用相同品牌的工程。备，选择有限[3？ 4]。外，传统的API产品无法直接访问Internet如果要将设备控制器连接到网络并将设备数据发送给设备制造商进行实时分析，请及时发出警告真实的，在线故障诊断，您需要通过网络模块传递API。
连接到公司的本地网络。后可以通过虚拟专用网络（VPN）将数据返回给设备制造商。须通过WinCC等特定组态软件读取和接收返回的数据。现任意转型和发展会大大增加维护成本[5];同时，返回的数据不能与企业信息系统互联，导致信息孤岛形成[6]，因为PLC的数据传输范围很窄。时传递，无法传输实时视频和其他大量数据等信息，返回的数据不足以确定失败的原因。此，这种做法不仅极其昂贵，而且难以达到预期的效果并满足制造复杂的需要。于上述问题和升级传统PLC产品的困难，PC和工业PLC通常与[7？ 9]或单片控制器[10]用于控制。能在MCU之间执行设备互连和与Internet的通信，但是不能执行命令的结果以及诊断和错误消息功能。业PC可以与强大的通信和数据处理功能进行比较。
Windows下的复杂计算机进程可以使用可视化编程语言（如VC ，VB）来开发良好的人机界面，从而可以轻松监视和处理控制过程。业控制系统因此，工业PC PLC已在德国和国外广泛使用。离散和连续过程控制中。于以上特点，本文件选择工业PC和PLC的组合，设计智能控制器取代通用PLC产品，智能调整和控制生产现场的设备。与不同通信协议的可编程控制器通信。
可以访问互联网，本地网络获取在线服务产品功能。打破了可编程逻辑控制器行业对国外产品的长期垄断，进行了自主研发，大大降低了产品成本。能控制器应用架构本文档中设计的智能控制器应用架构如图1所示。应用架构分为三层：感知层，控制层和层。用。测层包括信息采集设备，如传感器，阀门，计数器，RFID等。制层包括不同类型的控制器，本文设计的智能控制器位于该层，其主要功能包括故障检测，故障报警和应急处理。态层包括设备的操作平台，主要包括用户管理，计量和计费，业务营销，资源管理和安全认证。文档中设计的智能控制器使用集成的A / D和D / A转换器将来自仪器和受控设备的传感器的模拟信号（以电压或电流的形式）转换为数字信号，从而实现系统控制以识别和控制系统。字信号被转换成模拟信号，该模拟信号可由仪表和受控设备上的传感器识别，以控制设备的操作状态，从而实现控制层和检测层之间的互连。对控制层中不同PLC产品的连接问题，智能控制器集成了自适应PLC网络通信模块，并通过网络通信技术将复杂的现场总线通信接口抽象为单一通信接口。适应APC，并在接口上使用它。应现场总线的通讯协议，根据外部通讯接口的变化自动调整相应的现场总线协议，打开多个现场总线之间的通讯屏障，实现不同控制器之间的连续连接，执行控制层的内部通信。能控制器的集成网络通信模块提供GPRS / 3G通信模块，支持与控制器数据的在线移动通信，以及可通过WiFi访问本地网络的WiFi模块。持标准以太网通信，WiFi通信，GPRS通信，3G通信，确保控制器数据可以实时传输到网络，实现控制层与应用层之间的连接。
能控制器设计图智能控制器结构图本文档中的智能控制器设计方案如图2所示。能控制器基于集成主板，是集成的X86主板，集成ARM主板或其他具有类似功能的主板。置外围硬盘，显示器，数字/模拟转换模块，模拟/数字，数字信号采集板，PLC适配通信模块和网络通信模块，使用Windows操作系统，通过模块数字/模拟/数字转换和受控设备传感器，仪表，阀门和其他设备，用于受控设备的数据交换，控制和调节;智能控制器可以与各种PLC设备交换数据，如上述机器，总控制机器通过PLC自适应通信模块，通过网络通信模块连接到Internet，到局域网和到其他网络并进入产品的运营和维护平台，以执行远程在线服务。个模块的具体设计实现了集成并行处理技术在智能控制器主板设计中的应用。传统的PLC控制系统中，CPU的“顺序扫描，连续循环”的运行模式决定了PLC在运行时必须短而精确，只能串行化并且不能并行处理指令，这限制了控制器控制的实现并使其无法实现。杂的控制算法和控制功能。文设计的智能控制器采用集成并行处理架构CPU取代传统的串行处理架构CPU，如单片机和API作为控制系统控制芯片。求集成的并行处理系统架构和并行并行处理技术。合改进的DSP指令集，增强了对并行任务处理，快速中断处理和硬件I / O支持的支持，对低开销或无负载环路和环路的硬件支持，硬件单周期多次地址发生器支持比单个16位MCU指令的执行时间快8到10倍，并且完成多次累加操作快16到30倍，也就是说，它具有微电脑和传统单片机的高稳定性和高精度的特点，同时也是如此。高整个系统的运行效率，使系统控制功能更加丰富和高效。现先进的PID控制器算法。PID控制器是工业控制应用中常见的反馈环路组件，其主要算法由比例单元P，积分单元I和差分单元D [11]组成，通过配对和基本线性度应用于设置。过为温度，压力和流量等参数配置单回路控制方案，动态特性不会随时间变化的系统[12]。PID控制器算法有三种类型，即增量算法，位置算法和第一种微分[13]。统控制系统，例如可编程逻辑控制器，通常包含PID控制算法功能，用于控制功能开发人员调整模拟参数，如温度，压力，功率等，但不同内置于PLC中的PID控制算法标记是不同的。且由于基本算法在控制器的控制器内固化，设计者无法选择或修改，这需要使用不同品牌的PLC来满足不同类型的PLC要求。制系统的设计过程。法修改，这给系统的设计，开发和后续维护带来了许多问题。于三种PID算法的不同特点，智能控制器允许系统设计人员通过定义参数灵活选择系统设计和后维护过程，而不影响系统的现有控制功能。PID算法的实现：[ut = Kpet 1T10teτdτ TDdetdt]（1）式中：Kp是比例放大因子，TI是积分时间，TD是微分时间。成A / D转换器，N / A应用A / D，D / A转换器是受控设备的控制和数据传输之间的链接，其性能指标主要通过采样和维护，量化和编码，分辨率，转换误差，转换时间，绝对精度，相对精度等待测指标，传统的A / D控制系统和D / A转换器都受其自身外部条件的限制，具有抗干扰能力质量差，采样高电压时，高电磁干扰信号源会出现“毛刺”或供给波纹，降低信号的分辨率和精度，使其无法获得需要高信号精度的某些自动控制设备。制要求。文档中设计的智能控制器通过研究集成的A / D转换技术，D / A技术，多值D / A转换器和技术，降低了A / D和D / A转换器的体积和功率。字滤波。消耗的情况下，数字滤波算法用于提高A / D和D / A转换器的抗干扰能力并提高信号转换的分辨率和精度。适应PLC网络通信模块设计该控制器集成了自适应PLC通信模块，包括与集成主板相关的标准通信端口，以及与各种API设备相连的各种通信端口，如PCI，RJ45，恒温阀芯 RS 232，RS 485等通讯接口和各种PLC通讯协议。成主板通过标准通信端口与自适应PLC通信模块的标准通信端口通信，标准通信端口可以使用各种通信端口与PLC的不同设备通信。自适应PLC通信模块与PLC设备通信时，如果后者支持RJ45，最好使用RS 232和RS 485接口，否则选择PCI通信端口并使用PLC通信卡进行通信使用这些设备。PLC的通讯卡可以根据与之通讯的PLC的设备进行选择。于与西门子PLC系列设备的通讯，西门子品牌的通讯卡可以被选中。适应PLC通信模块具有自动协议配对功能，可以根据与其通信的PLC设备的通信协议自动执行协议配对并建立通信连接。块结构图如图3所示。场总线的标准已经定义，但由于不同国家不同公司的利益，统一标准尚未完成。多公司也推出了自己的现场总线技术，但彼此的开放性和互操作性难以统一。种现象的存在迫使总控制系统的设计和实现被设计并考虑到不同的现场总线，这增加了系统设计的难度并且没有从根本上解决问题。个现场总线之间的通信。文智能控制器开发的自适应现场总线通信协议技术是将复杂的现场总线通信接口概括为单个通信接口，并使用现场总线通信协议。适应接口根据外部通信接口的变化自动适应。应的现场总线协议，几个现场总线之间的开放式通信障碍，无缝切换，这减少了控制系统的设计和开发难度。图如图4所示。可靠性实时通信技术应用。着现代控制系统功能的不断增强，对现场控制数据的多样性和复杂性的要求越来越高。来的现场控制数据将不再是简单的信号段，而是出现用于音频，视频甚至三维虚拟现实数据传输，而传统的现场总线通信技术将更多地应用于少量数据的传输，这种大数据的信号处理往往不足，带宽不足或投资成本太高。文设计的智能控制器充分考虑了实时数据通信协议实现的未来发展，按类型对数据进行分类，针对不同的分类采用不同的传输策略，采用基于的规划机制。宽预留并实时采用EDF。度算法确保在传输大量数据的过程中合理使用带宽;采用基于时间的调度方法，提高实时数据传输效率，保证实时可靠性和传输性。制功能通信安全技术的应用。文设计的智能控制器研究了高可靠性加密算法，对数据进行加密，保证了数据内容的安全性，建立了证书认证系统，保证了起始端点的可靠性。据传输过程中数据的接收端。高整个数据传输系统可靠性的协商机制：基于不同类型的通信采用不同级别的安全认证策略，以及轻量级加密算法和认证过程。书在控制器和控制器之间传递，以加入密钥管理和协商。机制在不影响数据传输速度的前提下提高了数据安全性，在控制器与服务器之间采用深度加密算法和严格的证书认证过程，完善了密钥管理机制和机制。商以确保数据安全。论在本文中，大型工程设备中存在的异构网络控制器无法互连，物联网制造中的M2M互连模式问题无法实现。计和开发，以智能调整和控制设备。用不同通信协议的PLC设备可以与互联网和本地网络进行通信，以执行产品功能的在线功能。能可以完全取代市场上的传统PLC，同时降低成本，打破长期垄断。PLC行业的外国公司的期限。
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