基于CORBA平臺(tái)的嵌入式控制器

　　2.2.2 開發(fā)適合重礦行業(yè)的應(yīng)用模塊

　　重礦行業(yè)礦山設(shè)備控制有其獨(dú)特的特點(diǎn)， 目前設(shè)備的控制相對(duì)數(shù)控機(jī)床來說比較簡單，沒有復(fù)雜的軌跡控制，但對(duì)加工時(shí)的智能優(yōu)化和邏輯控制有很高的要求。隨著地質(zhì)條件的變化、對(duì)礦石產(chǎn)品的篩選要求增加，新型生產(chǎn)工藝的產(chǎn)生，增加了控制的復(fù)雜性，設(shè)備組成生產(chǎn)系統(tǒng)時(shí)設(shè)備相對(duì)較為分散，設(shè)備現(xiàn)場環(huán)境較為惡劣，基于這些特點(diǎn)研究在上述CORBA協(xié)議框架下的應(yīng)用程序模塊，將這些人機(jī)交互、邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制、智能過程控制、通訊服務(wù)等模塊形成標(biāo)準(zhǔn)化的可裁減的應(yīng)用對(duì)象模塊。具體模塊如下所示：

　　1）狀態(tài)采集模塊。根據(jù)不同產(chǎn)品監(jiān)控對(duì)象數(shù)據(jù)采集的不同，構(gòu)建不同的數(shù)據(jù)采集模塊。包括數(shù)據(jù)采集硬件以及數(shù)據(jù)采集、記錄、傳送軟件。例如，針對(duì)振動(dòng)的采集模塊，振動(dòng)壓力的采集模塊，振動(dòng)溫度的采集模塊等。

　　2）監(jiān)控模塊。監(jiān)控模塊包括嵌入式控制器上的應(yīng)用模塊以及遠(yuǎn)程PC平臺(tái)上的分析模塊。例如，針對(duì)單錘破的監(jiān)控模塊可能就包括對(duì)軸承的監(jiān)控，通過對(duì)軸承的不同采集點(diǎn)采集數(shù)據(jù)的分析進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)分析，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上也可以通過標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)控模塊對(duì)該設(shè)備進(jìn)行有效的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警。

　　3）過程控制模塊。過程控制模塊可以對(duì)于采礦成套線上的多個(gè)設(shè)備的控制來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的協(xié)調(diào)運(yùn)行和效率的提高。

　　4）通訊服務(wù)模塊。通過通訊模塊可以將現(xiàn)場采集的各種數(shù)據(jù)（如溫度、轉(zhuǎn)速、震動(dòng)等）傳輸?shù)奖O(jiān)控室，便于工作人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高效率，減少故障發(fā)生率。另外，根據(jù)需要，可選視頻圖像采集與壓縮模塊，將現(xiàn)場圖像等多媒體信息采集下來，通過通訊模塊進(jìn)行傳送，為工作人員提供直觀的現(xiàn)場運(yùn)行場景顯示。

　　控制器的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用和遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)的結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 控制器分布式應(yīng)用框圖

　　在現(xiàn)場各個(gè)設(shè)備上的控制器可以獨(dú)立工件，也叮以通過有線或無線的網(wǎng)絡(luò)連接起來，可以形成一個(gè)監(jiān)控剛絡(luò),部分控制器可以選擇視頻采集功能，通過通訊網(wǎng)絡(luò)把圖像傳遞到監(jiān)控PC上，甚至可以通過服務(wù)器和Internet向異地計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像傳遞：控制器和監(jiān)控PC的無線傳輸通過連接九線模塊進(jìn)行，無線數(shù)字收發(fā)模塊負(fù)責(zé)信道估計(jì)、補(bǔ)償、信號(hào)檢測與基本的差錯(cuò)控制（如出錯(cuò)重傳，前向糾錯(cuò)等）。

　　服務(wù)器和Internet的連接也是多種方式：電話、ADSL、GSM或CDMA等，服務(wù)器完成數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與管理，根據(jù)異地計(jì)算機(jī)的要求，形成相應(yīng)的、基于Web的表單和多媒體流信息，并向遠(yuǎn)程調(diào)用者發(fā)布。同時(shí)，可以根據(jù)異地計(jì)算機(jī)的指令，對(duì)設(shè)備監(jiān)控人員發(fā)出操作命令。

　　2.2.3 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

　　分布式控制器將采用國產(chǎn)的ReWorks操作系統(tǒng)。ReWorks是中國電子科技集團(tuán)第32所（華東計(jì)算技術(shù)研究所）自主研制的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境，它是一個(gè)集設(shè)計(jì)／開發(fā)／調(diào)試／仿真于一體的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與運(yùn)行平臺(tái)，兼容于VxWorks的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

　　2.2.4 嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　考慮到系統(tǒng)的開放性，系統(tǒng)硬件選擇X86CPU 系統(tǒng)，采用成熟的All-in-013e主板，并支持104總線。硬件體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 硬件體系結(jié)構(gòu)

3、結(jié)束語

　　基于嵌入式系統(tǒng)的分布式設(shè)備控制器主要面向重礦行業(yè)的設(shè)備控制，提取這個(gè)行業(yè)控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)控制模型和控制方式，研究典型的工藝過程和智能優(yōu)化控制的方法，研制具有開放性的面向重礦行業(yè)的嵌入式控制系統(tǒng)，并在實(shí)際的破碎機(jī)控制器中進(jìn)行調(diào)試和應(yīng)用，從而形成具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的控制器。這種控制器的研制成功不僅對(duì)提升我國重礦行業(yè)的技術(shù)水平具有很大的意義，而且其本身具有的開放性又可以推廣應(yīng)用于其他行業(yè)，控制器本身采用了標(biāo)準(zhǔn)化的軟硬件系統(tǒng)，降低了用戶的購買和使用成本，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。