Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Struktura, funkcjonalność i zastosowania systemów wbudowanych

dr inż Piotr Bilski  |  elektro.info 3/2011  |  24.03.2011  |  1
Schemat funkcjonalny modułu CompactRIO
Schemat funkcjonalny modułu CompactRIO

Różnorodność urządzeń oraz systemów związanych z działalnością człowieka rośnie znacząco wraz z rozwojem techniki i nauki. Techniki mikroprocesorowe stosowane są praktycznie wszędzie i nie stanowią już tylko uniwersalnych maszyn obliczeniowych, lecz wykorzystywane są w modułach sterujących pracą praktycznie wszystkich systemów wykorzystywanych w przemyśle oraz w życiu codziennym.

Z tego powodu stosunkowo niedawno zaczęto mówić o specyficznym rodzaju zastosowań technik mikroprocesorowych, dziedzina zaś została określona jako systemy wbudowane. Pomimo intensywnego rozwoju, systemy te nie do końca są jeszcze zdefiniowane i skategoryzowane. Dlatego oprócz szeroko zakrojonych prac nad nowymi zastosowaniami, prowadzi się również badania teoretyczne, w celu jasnego określenia odrębności takich systemów od typowych komputerów i zestawów mikroprocesorowych.

Zobacz także: Aspekty bezpieczeństwa w komputerowych systemach pomiarowych

W artykule przedstawiono charakterystykę systemów wbudowanych, opisano ich strukturę sprzętową, a także oprogramowanie uruchamiane na tego typu urządzeniach. Ze względu na obecny stan zaawansowania technicznego, skupiono się na mikrokontrolerach oraz sterownikach PLC. Na koniec przedstawiono zastosowanie takiego systemu w przemyśle samochodowym jako rozwiązania mającego zwiększyć bezpieczeństwo na drodze.

charakterystyka systemu wbudowanego

Jednoznaczne zdefiniowanie systemu wbudowanego nie jest łatwe. Pomimo braku jednolitej, ścisłej definicji, w literaturze przyjmuje się taki system jako rozwiązanie wykorzystujące sprzęt komputerowy do analizy oraz sterowania obiektami (najczęściej o naturze analogowej). Urządzenie takie jest umieszczone w bezpośredniej bliskości kontrolowanego obiektu, uzyskując z niego informacje za pomocą modułów pomiarowych oraz wykonując algorytm sterujący zrealizowany w formie oprogramowania wykonywanego przez jednostkę obliczeniową [1]. Wynika stąd kilka istotnych konsekwencji oraz wymagań zarówno wobec sprzętu, jak i oprogramowania.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


Przede wszystkim, systemy wbudowane są stosowane jako element wykorzystywany w połączeniu z innym systemem, z którym użytkownik ma bezpośrednio styczność lub który odpowiada za proces lub zjawisko. Do tego typu obiektów należą urządzenia mechaniczne (np. ramię robota), procesy technologiczne w fabryce, pojazdy (samochody, samoloty) itp. Istotną cechą systemu wbudowanego jest jego autonomiczna praca. Po zaprojektowaniu oraz zainstalowaniu w miejscu pracy powinien on działać nieprzerwanie bez ingerencji operatora (wyjątkiem jest sytuacja, w której muszą zostać wykonane modyfikacje, zarówno w sprzęcie, jak i oprogramowaniu). Tym samym komputer sterujący obiektem analogowym musi posiadać wszystkie interfejsy konieczne do komunikacji ze środowiskiem zewnętrznym. Dotyczy to zarówno portów wejściowych (służących do uzyskiwania danych pomiarowych), jak i wyjściowych (wykorzystywanych do generowania sygnałów sterujących).

Zobacz także: Komputery przemysłowe w zastosowaniach systemów pomiarowych

Możliwości komunikacji systemu ze światem zewnętrznym nie ograniczają się tylko do komunikacji z badanym obiektem, obejmują również transmisję danych do innych komputerów. Pod tym względem intensywnie wykorzystywana jest sieć komputerowa standardu IEEE 802.3 (Ethernet), obecne są jednak również bardziej tradycyjne rozwiązania (np. port szeregowy RS-232 służący do komunikacji z innym komputerem, w celu aktualizacji oprogramowania uruchamianego na mikroprocesorze). Należy zauważyć, że mikroprocesor jest systemem cyfrowym, podczas gdy informacje pobierane ze środowiska oraz sygnały wysyłane do niego mają naturę analogową (obejmując temperaturę, pomiar prędkości, przyspieszenia, położenia). Stąd konieczne jest wyposażenie systemu wbudowanego w odpowiednie przetworniki cyfrowo-analogowe oraz analogowo-cyfrowe. Wewnątrz komputera musi bowiem dojść do wygenerowania sygnału cyfrowego, który potem zostanie przekonwertowany na odpowiadającą mu wielkość fizyczną, charakterystyczną dla monitorowanego obiektu (np. prędkość kątową serwomechanizmu umożliwiającego przemieszczanie elementów na taśmie produkcyjnej). Schemat blokowy systemu wbudowanego przedstawia fotografia 1.

Zobacz także: Sterowniki programowalne w układach automatyki

Jak widać, system wbudowany zawiera trzy podstawowe elementy. Elementy pomiarowe (czujniki – ang. sensors) odpowiedzialne są za pozyskiwanie danych z obiektu na temat jego aktualnego stanu. Blok akwizycji sygnałów współpracuje z czujnikami pomiarowymi odpowiedzialnymi za konwersję mierzonej wielkości na analogowy sygnał elektryczny lub cyfrowy, który następnie jest przetwarzany w systemie mikroprocesorowym [2]. Jest to zatem przetwarzanie typu analogowo-cyfrowego, choć możliwe jest również traktowanie sygnałów wejściowych jako przyjmujących tylko dwie wartości (a zatem mających charakter cyfrowy). Elementy wykonawcze odpowiadają za generację cyfrowych sygnałów sterujących, które następnie muszą zostać zamienione na sygnały analogowe. Ten typ przetwarzania ma charakter cyfrowo-analogowy. Z kolei reguły sterowania są reprezentowane przez program komputerowy, który w reakcji na określoną konfigurację sygnałów wejściowych powinien powodować generowanie sygnałów sterujących. Ponieważ całe działanie odbywa się wewnątrz systemu komputerowego, ma ono charakter cyfra – cyfra.

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 3/2011

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Zapisz się do Ligi Specjalistów i zdobywaj nagrody!

Liga Specjalistów 2.0

Jesteś profesjonalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Jesteś uczniem lub studentem kierunku technicznego?
czytam dalej »

 


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania?

Oświetlenie zewnętrzne LED - dobór i zastosowanie»

Ranki łączniki gniazdka oswietlenie zewnętrzen LED
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia zewnętrznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Zobacz jakie oprawy zaprezentowano na Energetab 2019  »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

Samochody elektryczne i  mobilne stacje elektronika
Oświetlenie awaryjne ma zapewnić bezpieczne opuszczenie zajmowanych przestrzeni podczas awarii zasilania opraw oświetlenia podstawowego. Niejednokrotnie zanik oświetlenia podstawowego nie jest spowodowany zwykłą awarią zasilania czy wyłączeniem(...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Jak zapewnić bezprzerwowe zasilanie gwarantowane? »

Kolektor słoneczny – urządzenie do konwersji energii promieniowania słonecznego na ciepło »

zasilanie gwarantowane panele słoneczne
Co rusz znaczenie tego problemu uświadamiają nam przechodzące nad naszym krajem orkany i wichury oraz widmo blackoutu, wynikające z pojawiającego się latem ogromnego zapotrzebowania na ... czytam więcej » Udział energii słonecznej w Polsce jest bardzo niski i według urzędu statystycznego, pozyskanie energii z promieniowania słonecznego w porównaniu do innych źródeł odnawialnych w 2017 roku wyniósł niecałe 1%.... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Małe, średnie i duże systemy sterowania »

Sterowniki plc Jeszcze kilka lat temu sterowniki PLC „tylko” wspierały pracowników przy wykonywaniu monotonnych zadań i zwiększaniu szybkości produkcji. Aktualnie każda produkcja ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Technologie robotyczne zgodne z koncepcją Industry 4.0 » »

wyświetlacze cyfrowe robotyka i automatyka
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Nowoczesne urządzenia mechaniczne nic nie znaczyłyby bez ukrytej w nich elektroniki, dizęki której ... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać moc
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
10/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Projekt zasilania pompowni pożarowej
  • - Przekładniki niekonwencjonalne wykorzystywane w automatyce elektroenergetycznej
Zobacz szczegóły
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Termomodernizacja

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl