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上位机,在工业生产中一般是用来负责监测和展示各种信号变动,就比如水压参数、水位参数和视觉参数等。一般来说,上位机可用个人电脑来做,但商用电脑的稳定性相比于工控机要差了很多,所以上位机一般都是用工控机设备,也就是工业计算机来做的,与此同时,难么下位机一般就是由PLC、单片机或从机,专门执行设备控制和状态获取的任务的这些设备充当的。
在工业生产控制过程中,上位机首先要先将指令传送至下位机,然后由下位机转换为相应的时序信号,以这种方式直接驱动相关设备。与此同时,下位机定期采集设备状态数据,通常为模拟数据,随后将其转化为数字信号进行反馈上位机。
上位机和下位机形成一种相互对应的体系,上位机的任务是向下位机发送指令并接收反馈数据。通常情况下,作为上位机的电脑通过专用的上位机软件来实现对下位机的掌控。这种软件必须支持串口通信,以便与下位机进行指令传递和数据接收。串口在这里扮演通信协议的角色,通过usb接口连接上位机和下位机,使它们能够有效协同工作。
在通信过程中,涉及两个关键概念,即通信协议和通信接口。通信协议代表了上位机和下位机之间的通信方式,就如同它们之间的通信通道。例如,usb是一种通信协议,还有蓝牙、RS232/RS485串行通信、网络UDP/TCP等。通信接口则是具体的指令,可以看作是上位机和下位机之间通信的具体内容。通常情况下,通信协议是私有的,但是可以根据需求进行定制。只要上位机软件开发者和下位机软件开发者能够达成共识,明确各指令的含义,就能够实现上位机对下位机的有效控制。
说一些题外话,上位机软件需要和设备进行通信,所以在定制工控机的时候就也需要另外定制通信接口。
简单来说,上位机通常是能够直接发送操作指令的工业计算机,它提供人机交互操作界面,向用户展示反馈数据。这种工业计算机单片机的典型设备类型包括工业一体机、嵌入式工控机、上架式工控机、或者是手持终端设备。
下位机指就是直接和工业机器连接的工业计算机或单片机,只用于接收和反馈上位工控机的命令,然后按照不同命令操作控制机器执行不同的动作和从传感器(视觉、声波、激光等)读取数据。典型下位机设备就有PLC,STM32,51,FPGA,ARM这些可编程类的芯片。