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F-RAM在工业自动化系统中的应用

主题:数据库系统 下载地址:论文doc下载 原创作者:原创作者未知 评分:9.0分 更新时间: 2024-03-17

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目录

  1. 1.主控制器- PLC、CNC、工业PC、DCS等;
  2. 2.驱动器/电机;
  3. 3.传感器一流量表、反馈、限位开关;
  4. 4.激励器一阀、泵、螺线管、加热器等;
  5. 5.通信一以太网、Fieldbus、DeviceNet等;
  6. 6.面板组件启动器、熔丝等;
  7. 7.人机介面HMI/MMI,
  8. 1.最大化的正常运作时间和可靠性
  9. 2.低功耗
  10. 3. 实时的确定性(deterministic)响应
  11. 4. 防护性
  12. 1.数据获取
  13. 2.联网的数据通信
  14. 3.数据表述
  15. 4.控制
  16. 1. 直接与受控系统连接的传感器(数据或模拟)和控制继电器.
  17. 4. 连接SCADA主单元和现场RTU的通信网络.
  18. 数据库系统:J论文范文A实战教程_J论文范文a开发微信二维码大数据系统-潭州学院

工业自动化是指使用计算机控制工业机器和过程来替代人手操作.工业自动化较机械化(mechanization)更进一步:操作人员配备了机器以帮助完成工作.

实现工业自动化有众多优势,包括可重复性、更严格的质量控制、减少浪费、与业务系统的集成、提高生产力和减少劳动力;而其中一些缺点则是较高的初始成本和增加的维护需求.

目前,全球范围有60亿论文范文超过500亿台机器设备,许多这些设备本身就是大型的复杂系统;或者是这类大型系统的其中一部分,专门执行企业运营所依赖的关键功能.

工业自动化市场主要分为三大领域或技术:一是逻辑/分立技术主要用于制造工厂如汽车、包装、或材料运送;二是过程/批次/连续主要用于流体处理工厂如发电厂、化学或石油加工;三是运动(motion) -无处不在,尤其是机械加工.

其中,工业自动化的九个产品类别是:

1.主控制器- PLC、CNC、工业PC、DCS等;

2.驱动器/电机;

3.传感器一流量表、反馈、限位开关;

4.激励器一阀、泵、螺线管、加热器等;

5.通信一以太网、Fieldbus、DeviceNet等;

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6.面板组件启动器、熔丝等;

7.人机介面HMI/MMI,

8软件一软逻辑、软CNC等;

9企业软件- SCADA、MES、MRP等.由于F-RAM(或铁电随机存取存储器)具有超低功耗、无限次擦写和即时智能,以及超快速读/写性能,且无需电池,因此一直广泛用于工业自动化产品中.鉴于这些优势,F-RAM被誉为能够满足工业应用之特定需求的最佳非易失性存储器.

工业自动化的要求取决于应用类型,典型的系统要求包括:

1.最大化的正常运作时间和可靠性

a. 在汽车领域,通常需要很高的可用性和可靠性,从而最大限度地减小运作成本(例如,将计划和无计划维修减至最少);

b无电池F-RAM提供了在断电之后的无限的耐久性和数据保存,在工业温度范围能保存超过45年.

2.低功耗

a尤其是在能源受限或需要自给自足(self-sustained)能源的应用中,例如无线传感器网络;

b以确保过程控制仪器在可能爆炸的危险场合中安全运作.要注意的是,只需很少的能量就能引起点火,如点燃空气中的混合氢气只需20 u J能量. “本质安全”(intrinsically safe)器件经过特别设计,无论以热方式或电气方式,均无法释放足以引起易燃材料(气体、灰尘/微粒)点燃的能量.

·F-RAM从根本上是一种低功耗存储技术.

3. 实时的确定性(deterministic)响应

a. 需要使用嵌入式系统在预定义时段做出响应,这由所控制过程的动态性能决定

· F-RAM的无延迟写入运作速度较SPIEEPROM快500倍.

4. 防护性

a. 机密性一保护数据免遭未经授权实体侵入;完整性 避免未经授权的数据操作;以及可用性一在需要时可使用数据

· F-RAM能够满足以下三个关键性要求,为敏感信息和密钥提供了完美的存储方案:

a) 数据是非易失性的,无需电池备份.

b) F-RAM器件是安全的,可让嵌入式系统保护系统的密钥,如果系统遭受攻击,必须擦除密钥以防止其落入攻击者手中.破坏了密钥会使器件不能运作,并防止攻击者获取敏感信息,F-RAM的即时擦除速度较任何其它非易失性存储器技术快500倍.

c) 与F-RAM不同,EEPROM和闪存的写入运作本身是不安全的,原因在于完成事务所需的时间和电压.通过监控芯片的功耗观察到,编程需要更高的电压水平.EEPROM和闪存与F-RAM相比写入的时间较长,这留出了相当长的时段让攻击者通过操作电源来中断或破坏写入运作而进行篡改.

5. 安全性及监控性:自动控制系统和工厂必须长期安全运作,即使在出现故障以折衷模式继续运作时,也必须确保安全

a. 使用F-RAM技术的解决方案能够在电力中断之间非常频繁地存储过程参数和运作状态(如PID调谐系数、设置点和输出值),这可支持对于安全关键性设计非常重要的即时功能.

6. 使用寿命问题一工业环境中设备的典型使用寿命约为10至20年以上

a. F-RAM无需使用电池或外部电容来帮助存储数据,这可大大减少有害物质,提升系统恢复功能,并降低系统关断和维护成本.

图l是一个基于F-RAM的处理器伴侣(processor companion)如何用于SCADA之远程遥测单元(RTU)的示例,这个方案结合子了非易失性F-RAM的快速读/写性能和无限的耐久性,与一个实时实钟(RTC)、处理器监控器以及其它共享外设.

SCADA是Supervisory Control and DataAcquisition的缩写,即监督控制及数据采集.SCADA指一个从位于工厂、车间或其它远程地点的各种传感器收集数据,然后发送到论文范文计算机进行数据管理和控制的系统.SCADA系统可让生产厂/过程/公共基础设施系统实时了解其当前的运作性能,以及与最佳标准的比较.它还可加以编程以了解设备的当前状况并预计何时需要看管.从而提升效率并降低长期运作成本.

SCADA系统执行四种功能:

1.数据获取

2.联网的数据通信

3.数据表述

4.控制

这些功能由四种SCADA组件来执行:

1. 直接与受控系统连接的传感器(数据或模拟)和控制继电器.

2. 远程遥测单元(RTU)这些装置是部署在特定地点和场所的小型计算单元,RTU用作本地数据采集点,用于采集来自传感器的报告,并向控制继电器发送命令.

3. SCADA主单元 这些装置是较大的计算机控制台,用作SCADA系统的论文范文处理器,主单元提供系统人机接口,并自动调节所管理的系统以响应传感器输入.

4. 连接SCADA主单元和现场RTU的通信网络.

在极大程度上,SCADA系统的智能由RTU来执行,RTU是一个连接物理世界目标和SCADA系统的设备,例如RTU可以连接一个水泵,以对此进行监察和控制.串行和以太网接口,以及null-modem管理接口在这些装置中很常见.

在过去,现场器件如RTU收集来自各种传感器和状态开关的模拟和数字输入数据,并将数值存储在数据表中,这个数据表由SCADA主单元通过通信链路定期更新,以作进一步的处理.由于每个RTU读取的数值更多,以及更多的RTU加入到系统中,所以更新速率显着减慢.

在大多数情况下,最论文范文RTU使用这样的安全协议和数据传送哲理对发生改变的据优移动.这可释放通信链路,在重要事件发生时,可让其从RTU发送到SCADA主单元.数据值包括了数据质量标志,该标志是一个精度为毫秒的时间戳,表明事件何时发生,以及应当如何处理的级别/优先标志.

带有时间戳的数据具有两大重要优势——可由RTU对不太重要的数据进行缓冲,直到SCADA主单元方便接收为止,它还可让系统容忍通信链路的故障和/或使用非连续型通信如拨号或蜂窝链路.当SCADA主单元接收时间表戳数据时,它能够以实际的发生时间为基础(而非接收数据的时间数据),准确地构建/重演趋势和事件文件.

Ramtron的时间伴侣产品有助于保护SCADARTU数据,无需电池备份.这些产品具有小外形尺寸,提供了F-RAM技术几乎无限的擦写性、用于时间戳的实时时钟,以及监控功能来确保远程和在无人管理环境中之系统的正确运作.

简言之,F-RAM技术为工业自动化系统增添了性能、安全性、可靠性和成本优势.

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数据库系统引用文献:

[1] 数据库系统和数据库函授毕业论文范文 数据库系统和数据库在职研究生论文范文10000字
[2] 数据库系统和数据库毕业论文格式模板范文 数据库系统和数据库相关论文范本10000字
[3] 系统设计和数据库系统论文范例 系统设计和数据库系统有关大学毕业论文范文8000字
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