Применение современных микроконтроллеров в промышленном оборудовании Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»
Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Переверзев М. А.
Текст научной работы на тему «Применение современных микроконтроллеров в промышленном оборудовании»
по подавлению сетевой помехи и может быть реализован как адаптивный фильтр для каждого отведения.
На втором этапе обработки сигнала необходимо определить положение QRS-комплекса. Для этого можно использовать фильтр с полосой пропускания, согласованной со спектром QRS-комплекса.
Следующий этап анализа — это процедура определения точки истинной изолинии и процедура выравнивания изолинии. Процедура выравнивания изолинии может быть выполнена с помощью аппроксимации изолинии кубическим полиномом. Данная процедура повторяется для всех регистрируемых отведений.
Следующий этап обработки — распознавание структуры QRS-комплекса и его кодирование. Зона поиска QRS-комплекса определена ранее, на втором этапе, и теперь можно приступить к распознаванию структуры комплекса.
Распознавание сводится к определению зубцов QRS-комплекса и измерению их характеристик, таких как длительность и амплитуда. После этого полученная информация о QRS-комплексе кодируется.
После кодирования и измерения параметров QRS-комплекса производится определение Р-комплекса, Т-комплекса и ST -сегмента.
Таким образом, для хранения информации о 24-часовом мониторировании трех отведений, при среднем значении частоты сердечных сокращений 100 ударов/мин, требуется 69120000 байт памяти.
Как показывает опыт применения носимых кардиомониторов, еще далеко не исчерпаны все ресурсы этих систем при обследовании деятельности сердца человека. Однако для получения более достоверных данных, мало улучшать аппаратные характеристики системы, необходимо разрабатывать новые алгоритмы обработки данных, их хранения и выдачи информации.
ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ В ПРОМЫШЛЕННОМ ОБОРУДОВАНИИ
Одним из направлений повышения эффективности современного производства является модернизация и реинновация имеющегося промышленного оборудования. Во многих случаях это может быть достигнуто изменением или заменой систем управления. Генеральным направлением является автоматизация и интеллектуализация этих систем. Это направление реализуется применением микроконтроллеров. Под современным микроконтроллером обычно понимают отдельную микросхему, содержащую процессорное ядро и все необходимые периферийные устройства на одном кристалле для того, чтобы реализовать специализированный микрокомпьютер для задач контроля / управления.
Их ведущая роль в номенклатуре средств управления обеспечивается следующими свойствами:
— обладает высокой надежностью;
— относительная простора проектирования устройств на их основе;
— новейшие средства разработки позволяют писать программное обеспечение для контроллеров на языках высокого уровня, а не только на ассемблере;
— современные микроконтроллеры, как правило, содержат целый арсенал развитых цифровых и аналоговых периферийных блоков и модулей, что позволяют использовать микроконтроллеры в самых различных устройствах.
Т ематический выпуск
К числу таких периферийных блоков можно отнести:
— встроенный задающий генератор;
— одно или многоканальный АЦП;
— один или несколько таймеров, способных генерировать прерывания при различных событиях;
— различные аппаратно-реализованные интерфейсы, для связи микроконтроллера с внешними устройствами (индикатор, датчик, персональный компьютер или другой контроллер).
Самой главной особенностью микроконтроллеров, с точки зрения конструктора — проектировщика, является то, что с их помощью легко и зачастую гораздо дешевле реализовывать различные электронные схемы. До предела упрощается аппаратная часть устройства, т.к. контроллер уже несет в себе почти всю периферию. Разработка сводится к написанию программного обеспечения для конкретного устройства. Функциональность этого устройства можно менять, изменяя лишь программную часть.
Примером работ, осуществленных на практике, целью которых было усовершенствование существующего оборудования, является модернизация термо-пластавтомата, предназначенного для изготовления изделий из различных видов пластмасс.
В задачи электроники термопластавтомата входит управление гидравлическим оборудованием, приводящим механизмы автомата в движение и слежение за температурой плавления пластмассы. Обычно в термопластавтомате бывает от 3 до 5 температурных зон.
Изначально работой автомата управляло электронное устройство жесткой логики, собранное на микросхемах малой степени интеграции, что делало его крайне ненадежным. К тому же регулирование температуры осуществлялось терморегуляторами, обеспечивающими пропорциональный закон регулирования с большой зоной нечувствительности, что не позволяло использовать при производстве материалы, требующие точной выдержки температур. Надежность регуляторов также оставляла желать лучшего.
Для замены терморегуляторов было разработано устройство на базе микроконтроллера, обладающего встроенным АЦП. С датчика (термопара) сигнал подается через нормирующий усилитель на вход АЦП. В качестве регулирующего органа применен оптотиристор, обеспечивающий гальваническую развязку и управляющийся прямо с выхода контроллера. Закон регулирования в таком приборе задается программно и может быть любым. Точность регулирования по сравнению с исходным регулятором увеличивается на порядок. Применение подобного терморегулятора расширяет возможности оборудования и позволяет использовать в производстве пластмассы с более жестким температурным режимом.
Жесткая логика, управляющая работой автомата также заменена. Ее заменило программируемое устройство гораздо меньших размеров и стоимости.
Еще одним плюсом модернизации является обновление интерфейса устройств. Новые цифровые индикаторы несут гораздо больше информации о заданных и текущих температурах в различных зонах и о ходе работы. Гораздо проще и быстрее стал процесс задания температурных диапазонов и временных выдержек рабочего цикла. Это, в свою очередь, упростило и ускорило перенастройку литейного автомата во время перехода от одного вида детали к другому.
Многие из контроллеров в составе встроенной периферии имеют средства для создания сетевых соединений. Такие средства как ИЛЯТ (последовательный
асинхронный приемопередатчик) у контроллеров ЛУК или шина стандарта 12С у микроконтроллеров Р1С. Наличие таких средств дает возможность не только создать полноценную замену старым приборам, но, кроме этого, придать им совершенно новые функциональные возможности. К примеру объединить промышленное оборудования в цеховую сеть и подключить ее к персональному компьютеру. Такое объединение позволит поднять на новый уровень процесс управления цехом: вести детальную статистику о выполненной работе, происшествиях и создавать более точные производственные планы, создавать базы данных продукции, материалов, инструментов и т.д., следить за наличием расходных материалов. Также станет возможным сконцентрировать настройку оборудования и контроль за ним в одном месте.
Все преимущества микроконтроллеров, перечисленные в данной статье, и приведенный пример говорят о большом будущем этих маленьких компьютеров. И хотя использование микроконтроллеров не является оптимальным во всех случаях, их применение при разработке и производстве конкурентоспособных, современных образцов промышленного оборудования весьма перспективно.
1. Голубцов М. С. Кириченкова А. В. Микроконтроллеры ЛУЯ: от простого к сложному. Изд. 2-е, испр. и доп. — М.: СОЛОН-Пресс, 2004. -304с.
2. Тавернье К. Р1С — микроконтроллеры. Практика применения/ Пер. с франц. — М.: ДМК Пресс, 2003. — 272с.
СТРУКТУРИЗАЦИЯ ЦЕЛИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ САНАТОРНО-КУРОРТНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ
Условия дальнейшего экономического развития России, новые задачи в системе социальной защиты населения России требуют принципиально других, отличающихся от ранее известных, методов системного исследования процессов управления медицинскими учреждениями разного профиля, организации лечебных процессов с целью совершенствования функционирования существующих медицинских учреждений и создания новых форм и методов в системе Российского здравоохранения. Новые условия требуют новой организации работы врачебного персонала и выдвигают особые требования к руководителям медицинских учреждений, которые, в первую очередь, должны уметь успешно решать задачи менеджмента и маркетинга. Исследование функционирования медицинских учреждений следует производить на основе методологии системного анализа [1 — 3].
Цель функционирования медицинских учреждений далеко не всегда может быть четко определенной и «измеримой» в известных единицах. Часто цель может быть сформулирована в виде совокупности качественных показателей, формализация которых возможна только методами теории нечетких множеств, применением знаний экспертов. Правильное определение и структуризация цели позволит разработать адекватную организационную структуру медицинского учреждения. В рамках данной работы рассматриваются санаторно-курортные учреждения (СКУ), процессы управления данными учреждениями и врачебная деятельность в рамках данных учреждений.
СКУ характеризуется структурой, целями и выполняемыми задачами. Функционирование СКУ определяется управлениями X, возмущениями .Р, векто-
Программное обеспечение для производства: назначение, виды и цели
На производственных объектах используется огромное количество технической документации. Даже если речь идет об относительно простом изделии, для его изготовления необходимы чертежи и расчеты. Более того, каждый процесс — от закупки сырья до отправки готовой продукции на склад и упаковки — должен быть хорошо продуман и зафиксирован.
Отчасти для сохранения чертежей и проведения расчетов, а отчасти и для управления всеми процессами на производствах используют специальное программное обеспечение. Оно позволяет быстро менять (например, модернизировать) процессы, автоматически делать расчеты, контролировать работу цеха.
Проблемы, которые решает программное обеспечение
Специализированная программа может исключить такие проблемы, как:
регулярный срыв сроков производства;
простой оборудования и свободное рабочее время сотрудников;
большое количество недоделанных изделий;
недостаток или, напротив, избыток сырья, которое занимает место на складе или портится;
большие расходы на планирование производства.
Благодаря программному обеспечению можно избавиться от крупного отдела планирования и контролировать работу напрямую, силами руководителя или одного специалиста, ответственного за управление производством.
Если программа совместима с другим ПО, которое используется, например, в бухгалтерии, она еще больше экономит время и упрощает работу сотрудников предприятия.
Виды программного обеспечения для производства
У руководителя предприятия будет большой выбор. Вариантов ПО много. Объединим их в три крупных группы:
Индивидуальное программное обеспечение.
Программы с возможностью настройки под конкретный объект.
Полностью готовых решений, которые невозможно оптимизировать под отдельно взятое предприятие, почти не существует. Многие программы можно настроить, удалив или, наоборот, добавив определенные функции и возможности. Но их набор будет ограничен.
Разработка индивидуального ПО — долгий, дорогостоящий и сложный процесс, требующий определенных затрат. Такая программа будет идеальным выбором для любого предприятия, под которое она создавалась, но на ее создание придется выделить средства. Кроме того, при значительных изменениях в работе предприятия вновь потребуется помощь разработчиков.
Какой вариант лучше? Все зависит от типа и масштаба вашего предприятия. На крупных заводах, выпускающих однотипную продукцию на протяжении многих лет, имеет смысл внедрять индивидуальное решение. Процессы здесь не меняются довольно долго, а при значительной модернизации стоимость доработки программы просто затеряется среди других затрат (например, на обновление оборудования).
Готовые решения с гибкими настройками — более дешевый и выгодный вариант для небольших предприятий. Такую программу можно недорого купить и внедрить, а при изменении процессов — настроить самостоятельно или с помощью специалиста компании-разработчика. Разработчики, как правило, предоставляют техническую поддержку и помогают.
Примеры готового программного обеспечения от компании Adeptik:
СНАРЯД | MES – система для производственного планирования и составления пооперационного внутрицехового расписания.
СНАРЯД | APS – система оптимизационного планирования для производства.
Стоит ли использовать ПО для управления производством?
Ответ однозначный: стоит. Программное обеспечение экономит время и средства, уберегает от критических ошибок, помогает оптимизировать ресурсы — как трудовые, так и материальные. Затраты на установку и внедрение программы оправдают себя за несколько дней.
Какое именно решение использовать — созданное по индивидуальному заказу или готовое, с гибкими настройками, решать только вам. В большинстве случаев готовое будет оптимальным выбором.
Программное обеспечение для промышленного оборудования: основные сферы применения и преимущества.
Зачастую под промышленным программным обеспечением (ПО) понимают продукты, используемые при построении систем автоматизации и визуализации, такой софт — основа работы программируемых контроллеров. Но в этой статье речь пойдет о программном обеспечении другого рода — прикладных пакетах, используемых при выборе и проектировании промышленного оборудования, а также при его эксплуатации. В этом смысле можно выделить три основных вида программного обеспечения — для конфигурирования, проектирования и мониторинга.
Выбрать конфигурацию и оценить стоимость
ПО для конфигурирования помогает определиться с подбором оборудования под тот или иной проект и сделать быструю бюджетную оценку. Приложения такого вида — это своего рода конструктор, в котором можно выбрать необходимые опции, к примеру, распределительного щита или шкафа, убрать или добавить компоненты, параллельно оценивая стоимость различных вариантов. Софт подскажет, если был упущен существенный элемент, и не позволит выбрать несовместимые между собой опции. В некоторых программах в режиме онлайн можно увидеть 3D-модель выбранного устройства. Пользуясь конфигуратором на сайте производителя, клиент может быть уверен, что имеет дело с наиболее актуальным продуктовым предложением.
Приложения для конфигурирования существенно ускоряют работу специалистов, отвечающих за подбор оборудования в структурах заказчиков, дилеров и подрядных организаций. Во-первых, благодаря такому софту многие вопросы можно решить самостоятельно, минуя центры поддержки клиентов. Во-вторых, ПО позволяет сохранять сконфигурированные проекты в облаке или на компьютере пользователя и обеспечивает быстрый доступ к результатам по прошествии времени. В-третьих, оно обеспечивает экспорт или вывод на печать полноценной сопроводительной документации.
Такой софт позволяет просто и быстро подготовить коммерческое предложение. Фактически, это своего рода электронный консультант, обладающий самой свежей информацией и не допускающий ошибок.
Для быстрых и точных проектов
Второй вид промышленного ПО — это системы автоматизированного проектирования (САПР) и дополняющие его онлайн инструменты для проведения электротехнических расчетов. САПР позволяет автоматизировать трудоемкие рутинные операции, благодаря чему инженер-проектировщик может сэкономить время и сосредоточиться на существенных моментах. Такой софт не только существенно ускоряет процесс проектирования, но и минимизирует вероятность возникновения ошибок, повышая качество проектов.
Крупные производители электротехнического создают базы данных своего оборудования, подгружаемые в повсеместно используемые САПР, такие как Autodesk, Solid Works, nanoCAD и другие. Помимо этого некоторые производители предлагают партнерам бесплатно воспользоваться своими онлайн инструментами для выполнения электротехнических расчетов.
Пользоваться такими инструментами значительно удобнее, чем бумажными таблицами. К тому же данное ПО позволяет выполнить проект электроустановки с учетом координации защит и обеспечением требований по надежности электроснабжения, а также рассчитать стоимость и при необходимости — оптимизировать бюджет.
Онлайн-инструменты могут быть полезны не только сотрудникам проектных институтов, но и персоналу, отвечающему за эксплуатацию инфраструктуры на объекте заказчика. Данным специалистам ПО поможет идентифицировать источники потерь и других проблем в существующей электроустановке.
Мониторинг и управление
Третий тип промышленного софта выполняет функции мониторинга на объектах заказчика. К примеру, это может быть ПО, отслеживающее работу станка с ЧПУ.
В последнее время все более популярными становятся программные продукты для мониторинга энергопотребления производственного оборудования. Как правило, они позволяют найти способы экономии электроэнергии, идентифицировать несоответствия в счетах за энергоресурсы и контролировать соблюдение условий договора поставки; повысить качество электроснабжения и обеспечить бесперебойную работу сети.
В итоге софт становится важным помощником в борьбе за энергоэффективность и сокращение эксплуатационных расходов. Он позволяет оптимизировать имеющуюся инфраструктуру таким образом, чтобы получить от нее максимально возможный эффект. Инструмент в первую очередь интересен для специалистов, отвечающих за энергосбережение и энергоменеджмент на промышленных предприятиях.
В облаке и на жестком диске
Промышленный софт может отличаться с точки зрения принципов работы. Традиционный вариант — программное обеспечение, устанавливаемое на компьютер, более современный — онлайн инструменты и мобильные приложения для смартфонов и планшетов. У каждого типа ПО есть свои преимущества и недостатки. Так, при отсутствии стабильного высокоскоростного доступа в интернет больше подойдет софт, устанавливаемый на жесткий диск пользователя.
Если с сетью проблем не возникает, логично задуматься об использовании онлайн приложений. Такое ПО в каждый момент времени содержит только актуальные данные, поскольку все обновления происходят на сервере автоматически; пользователь избавлен от необходимости скачивать и устанавливать новые версии. Любые ошибки в программе также устраняются незаметно и безболезненно для пользователя.
Онлайн софт не занимает места на компьютере, не требует установки (что существенно, если есть ограничения по правам доступа на рабочей станции) и исключает проблемы совместимости с операционными системами. Зачастую компании, предоставляющие онлайн приложения, позволяют также пользоваться облачными хранилищами для сохранения проектов.
Требование времени
Если несколько лет назад специалисты, отвечающие за подбор промышленного оборудования, могли обойтись без программных средств, то сегодня это уже немыслимо. Скорость бизнес-процессов возрастает, рынки становятся все более конкурентными — в этих условиях выигрывает тот, кто сможет отреагировать на изменения быстрее и точнее.
Клиенты хотят оперативно получать коммерческие предложения, иметь прозрачный бюджет; требования к качеству проектов только возрастают, а сроки, указываемые в тендерах на проектирование, становятся все более сжатыми. Очевидно, что поставщики, проектанты и монтажные организации сегодня уже не в состоянии решать эти задачи вручную. Поэтому применение специализированного программного обеспечения с каждым днем становится все более настоятельной необходимостью.
Промышленный софт от Schneider Electric
Понимая потребности клиентов и партнеров, компания Schneider Electric разработала линейку программных продуктов, которая помогает выбрать и сконфигурировать электротехническое оборудование, а также создала набор онлайн инструментов для выполнения расчетов при проектировании.
Большой популярностью пользуется онлайн инструмент под названием MyPact — приложение, позволяющее создавать конфигурации аппаратов Masterpact и рассчитывать их стоимость всего за несколько минут. Проект был запущен в начале 2014 г., а уже спустя полгода каждая третья конфигурация создавалась с его помощью. Онлайн инструментом в базовом варианте могут пользоваться все желающие. Существует также «продвинутая» версия, доступная для партнеров, прошедших обучение. Она позволяет не просто сконфигурировать аппарат, но и создать коммерческое предложение и внести заказ в электронную систему размещения.
Также Schneider Electric предлагает онлайн приложение для конфигурирования и оценки стоимости распределительных щитов — Ecoreal Quick Quotation, решение для компоновки распределительных щитов — Rapsodie, программу для расчета и выбора устройств управления температурными режимами в шкафах, содержащих электротехническое и электронное оборудование, — ProClima. Кроме того, на сайте компании действует набор из семи онлайн инструментов, позволяющих выполнять электротехнические расчеты.
Для мониторинга промышленного энергопотребления Schneider Electric предлагает воспользоваться программным решением StruxureWare Power Monitoring Expert 7.
Источник https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-sovremennyh-mikrokontrollerov-v-promyshlennom-oborudovanii
Источник https://newsvo.ru/programmnoe-obespechenie-dlja-proizvodstva-naznachenie-vidy-i-celi.dhtm
Источник https://marketelectro.ru/content/programmnoe-obespechenie-dlya-promyshlennogo-oborudovaniya-osnovnye-sfery-primeneniya-i