嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

摘 要：嵌入式系統(tǒng)憑借著其優(yōu)質(zhì)的軟硬件平臺(tái)優(yōu)勢(shì)在工程機(jī)械和電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，它能使控制系統(tǒng)更加方便、科學(xué)。本文通過闡述嵌入式系統(tǒng)在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，研究論述了嵌入式系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值和推廣前景。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；工程控制；開發(fā)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.258

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人機(jī)交互技術(shù)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，為方便生產(chǎn)和生活體現(xiàn)出了較大的現(xiàn)實(shí)意義。在很多工廠的機(jī)電設(shè)備管理過程中，大多引入電氣化系統(tǒng)管理。但不盡如人意之處在于仍在沿用傳統(tǒng)的管理方式，未能充分地將嵌入式系統(tǒng)較好地運(yùn)用機(jī)電控制中。本文通過對(duì)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用的分析，旨在為讓更多人了解嵌入式系統(tǒng)并使該技術(shù)在工程控制領(lǐng)域搞得到推廣提供參考借鑒。

1 嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本介紹

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和工業(yè)企業(yè)的日漸蓬勃，人們對(duì)基于計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)和多媒體技術(shù)的控制系統(tǒng)也提出了更新更高的要求，遠(yuǎn)程控制受到廣泛關(guān)注，并將逐漸取代傳統(tǒng)的控制方式。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的集散控制方式（DCS）在控制過程中問題頻出，大大增加了控制管理的工作難度。嵌入式遠(yuǎn)程電氣控制自動(dòng)化系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)于一身的新型技術(shù)，它包含了復(fù)雜的操作系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)和微電子芯片，具有非常強(qiáng)大的功能，能夠很好地解決上述問題，能夠很好地協(xié)調(diào)系統(tǒng)軟硬件之間的有機(jī)配合，并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程高級(jí)控制。嵌入式系統(tǒng)以其穩(wěn)定的性能、較小的體積和較低的能耗等優(yōu)勢(shì)將成為未來工程控制領(lǐng)域的大趨勢(shì)，將擁有廣闊的發(fā)展前景。隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，嵌入式系統(tǒng)將在更廣闊的領(lǐng)域?yàn)槿藗兯褂?，并將滿足人類更新更高的要求。

2 嵌入式系統(tǒng)在遠(yuǎn)程電氣控制自動(dòng)化系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)

嵌入式遠(yuǎn)程電氣控制自動(dòng)化系統(tǒng)在工業(yè)管理中廣泛使用，它主要通過太網(wǎng)遠(yuǎn)程集控實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的控制。正是由于其在不同的節(jié)點(diǎn)均設(shè)置了數(shù)字智能設(shè)備，并在其中安裝了具有校正、線性化、采樣和A/D轉(zhuǎn)換等控制功能的微處理器，通過對(duì)不同功能模塊進(jìn)行分類，并緊密結(jié)合控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過有效地模塊連接來執(zhí)行常規(guī)控制，在此基礎(chǔ)上通過分散控制轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)更加直觀的分散控制，使得控制的時(shí)效性更加突顯，控制結(jié)果更加容易把握。嵌入式遠(yuǎn)程電氣控制自動(dòng)化系統(tǒng)雖具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但是它在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要設(shè)計(jì)人員具備較高的專業(yè)素質(zhì)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，控制變量難度較大，需要對(duì)大量的邏輯量進(jìn)行控制，輔機(jī)啟動(dòng)與停止工作，這一系列的過程，有關(guān)的設(shè)備都根據(jù)程序開展相關(guān)的動(dòng)作，對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制、保護(hù)等。[1] 此外，設(shè)計(jì)人員還要高度重視輔助車間的控制。通常所用的PLC技術(shù)，能夠使順序控制更加獨(dú)立，但需要在PLC選型時(shí)必須謹(jǐn)慎，因?yàn)椴煌琍LC對(duì)控制系統(tǒng)所帶來的影響存在著較大的差異。工作人員在實(shí)際控制嵌入式遠(yuǎn)程電氣控制自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，要特別注意邏輯量與模擬量控制的有機(jī)結(jié)合，切勿將二者分開，否則會(huì)對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

層次結(jié)構(gòu)是整個(gè)嵌入式遠(yuǎn)程電氣控制自動(dòng)化系統(tǒng)的核心設(shè)計(jì)部分，它能夠在一定程度上影響系統(tǒng)的性能。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的層次一般分為遠(yuǎn)程信息管理層、網(wǎng)路層和設(shè)備層三層，每個(gè)層次都有具體的功能和不同的特點(diǎn)。但是作為整個(gè)系統(tǒng)核心部分的信息管理層，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所有機(jī)電設(shè)備的一體化控制，具有健全的功能，能夠動(dòng)態(tài)顯示集成子系統(tǒng)的信息。如能夠?qū)⑸a(chǎn)自動(dòng)化與機(jī)電設(shè)備管理合二為一進(jìn)行管理，在管理過程中，能夠第一時(shí)間對(duì)出現(xiàn)的故障迅速做出反應(yīng)，具有較高的安全性能。同時(shí)，它能夠?qū)⑹占降挠嘘P(guān)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集成，時(shí)時(shí)掌握動(dòng)態(tài)信息，全面掌握整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行現(xiàn)狀，準(zhǔn)確地指揮各設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，確保整套機(jī)電設(shè)備安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。在該系統(tǒng)的其他兩個(gè)層次結(jié)構(gòu)即設(shè)備層和網(wǎng)絡(luò)層中，結(jié)構(gòu)均比較簡(jiǎn)單，這兩個(gè)層次的有效結(jié)合可以真實(shí)地再現(xiàn)本地控制所獲取的信息，能夠有效地對(duì)本地單元設(shè)備進(jìn)行控制和維護(hù)，還能夠有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。

在進(jìn)行嵌入式遠(yuǎn)程電氣控制自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，最為核心的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)為軟件設(shè)計(jì)，具有“牽一發(fā)動(dòng)全身”的作用。該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)操作核心控制系統(tǒng)為μClinux系統(tǒng)，具有合理調(diào)度多項(xiàng)任務(wù)和科學(xué)管理的功能。用戶根據(jù)需要調(diào)用μClinux系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度函數(shù)，調(diào)度函數(shù)從就緒任務(wù)重尋找有限級(jí)最高的任務(wù)，并進(jìn)行任務(wù)切換操作[2] 。

而人們則是根據(jù)電氣自動(dòng)化遠(yuǎn)程集控的具體要求和任務(wù)的劃分來對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)行分類，通常分為測(cè)控基本功能實(shí)現(xiàn)任務(wù)、保護(hù)功能任務(wù)和人機(jī)互換任務(wù)三大類型，每項(xiàng)任務(wù)具有各自特點(diǎn)。例如測(cè)控基本功能實(shí)現(xiàn)任務(wù)具有良好的可靠性、較高的性價(jià)比和理想的優(yōu)先等級(jí)等特點(diǎn)，能夠根據(jù)現(xiàn)實(shí)的需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，遵循低通濾波原則來完成對(duì)相關(guān)采樣數(shù)據(jù)的篩選。

3 未來發(fā)展趨勢(shì)預(yù)期

嵌入式遠(yuǎn)程電氣控制自動(dòng)化系統(tǒng)自身具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，正在逐漸從工業(yè)行業(yè)逐漸走入軍用、家庭和辦公場(chǎng)所，并隨著技術(shù)的日趨成熟來改變?nèi)藗兊墓ぷ骱蜕?，為人們提供便利，帶來科技的享受。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的普及，嵌入式遠(yuǎn)程電氣控制自動(dòng)化系統(tǒng)將能夠?qū)崿F(xiàn)更遠(yuǎn)程的控制，為用戶更好地掌握現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況提供可能。所以，未來嵌入式遠(yuǎn)程電氣控制自動(dòng)化系統(tǒng)將有非常廣闊的市場(chǎng)空間和美好的發(fā)展前景。

4 結(jié)束語

總之，我們還需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)嵌入式遠(yuǎn)程電氣控制自動(dòng)化系統(tǒng)的深入研究，在開發(fā)設(shè)計(jì)上下功夫，不斷降低系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)性價(jià)比，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟硬件更完美的配合，爭(zhēng)取設(shè)計(jì)出滿足人類新的控制要求的新技術(shù)，為人類提供更安全、便捷、可靠的服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝中鵬.探討嵌入式的遠(yuǎn)程電氣控制自動(dòng)化系統(tǒng)[J].電子制作，2016（02）：066.

[2]鄭躍飛.基于嵌入式的遠(yuǎn)程電氣控制自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù)，2009（26）：22.

作者簡(jiǎn)介：王子君（1981-），男，河北唐山人，本科，在讀碩士，河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：控制工程。