【原】複雜控制系統的系統設計方案

1、前言

經過前4年意韓設計的先進理念，結合這4年實戰所處項目，總結複雜控制系統的設計方案。

2、架構

2.1 人機交互級

PC或嵌入式系統，用於存儲系統數據、人機交互以及上層複雜邏輯控制。

2.2 多級中轉板卡

2.2.1 總中轉板卡

一端與PC相連，另一端與各二級板卡相連，負責指令級的中轉及調度，併發要求高，FPGA、性能好的MCU或嵌入式系統。

2.2.2 功能轉接板卡

- 電源控制轉接板，用於電源監控，可選擇併發性能好的FPGA。

- 溫度控制板，與單元溫度控制板相連，可選擇併發性能好的FPGA。

- 電磁閥控制板，支持N個標準擴展口，支持獨立通道的佔空比配置，配套標準接插線材，可選擇併發性能好的FPGA。

- 蠕動泵控制板，支持N個標準擴展口，支持獨立通道的佔空比配置，配套標準接插線材，可選擇併發性能好的FPGA。

2.3 單元控制板

- 電機控制單元板，支持復位光耦、防撞光耦、液麪探測光耦等。支持電機常規控制，可配置加減速參數功能（擬合方程算法優於點對點算法），電壓監控，MCU。

- 注射器控制單元板，支持精準控制，可提供不一樣注射器規格的參數配置，MCU。

- 溫度控制單元板，包含溫度檢測、存儲溫度控制（PID）參數，MCU。

- 蠕動泵單元板，蠕動泵正反向控制，支持PWM，支持佔空比配置。

 

2.4 可維護性

- 監控每一個輸出板卡（單元板）和主板卡（轉發板）的電壓，提供維護支持。

- 通用接插知足快速更換的維護需求。

- 單元模塊化知足快速更換的維護需求。

3、系統控制算法

3.1 系統初始化

主要目的是檢查板卡的上電狀況、通信以及板卡邏輯是否正常。從一下幾個方面檢查：

- 板卡上電狀況自檢

- 板卡通信檢查，自上至下，識別有效板卡。

初始化過程要求必須在N內完成，每一個板卡等待N時間以等待下級初始化。

3.2 控制算法

3.2.1 多線程

總中轉板卡支持多線程，

- 嵌入式系統自帶，開發難度小，實時性通常

- 經過MCU仿CPU實現，開發難度較大，實時性通常

- FPGA併發也能夠，但因爲邏輯與常規不一樣，多線程之間同步是個問題，開發難度大，實時性優秀

3.2.2 資源模式及防衝突機制

每一個單元均爲獨立資源，當一個線程佔用時給起標記線程號，其餘線程若是使用則等待或報警，當前執行完畢後釋放標記的線程號。

3.2.3 線程控制

總中轉板卡可接收包含線程內全部指令和順序邏輯的指令，並依次執行。

注：有的系統須要週期概念，能夠將多個線程封裝爲一條長指令下載，同時增長週期相關控制邏輯便可。

4、指令

指令分爲三個層面：線程、任務和動做；可以知足故障處理，並行控制。

線程是指同時並行的最高級流程，一個線程中包含若干個任務，一個線程下的任務是串行執行。

任務包含一系列動做以及所佔用的資源，任務開始前須要檢查全部資源是否可用，如佔用則等待或報警。

動做是指控制單元模塊的硬件執行特定的操做，如查詢、復位等。

5、故障處理

5.1 故障的定義

故障分爲：

- 單元層故障，描述三級板卡單元控制過程的特定故障，好比撞針、超時等。

- 中轉層故障，描述二級板卡轉發時出現的資源衝突、通信等問題。

5.2 故障的類型

結合指令的執行，故障能夠分爲：

提示類，繼續執行但上報錯誤。

動做類，中止當前動做，繼續任務的後續動做。

任務類，中止當前任務，繼續線程其餘任務。

中止類，中止後續全部指令。

5.3 故障的信息

故障信息包含：

- 故障編號，根據單元劃分，提升可識別性。

- 故障特定參數。

- 含當前板卡的追溯信息。

N、總結

n.1 吐如今的槽

先談系統問題，當前使用的系統方案是「中間開花」，有總板卡、一個通用二級板卡和若干個定製二級板卡和個別單元板，問題：

1 「通用二級板卡「的概念太大，難以知足客觀需求，硬件板卡一直在改，四年不斷的「持續改進」。

2 劃分太粗，要麼一個板卡包乾一堆任務，要麼一個板卡就幹一點點事，沒有細化，高耦合，難以維護，不利於團隊開發。

再談團隊及建設問題：

1 剛起步結合特殊行業，招聘難，能力通常。

2 核心成員學科過於專注，相比大企業也不夠專精，技術仍然是仍有距離。

3 項目系統架構複雜，技術負責人缺少組織結構的細化能力，招聘目標模糊，團隊擴張緩慢。

4 團隊成員的思想乃至三觀不一致，決策意見不統一。

5 測試人員對系統方案、系統需求過多幹涉、流程複雜化，原「短平快」的模式被打破，項目推動變得笨重。

6 Teamwork持續改進緩慢，缺少中堅力量，缺少創新，雖有不少「參考」，但實際上多數仍是抱着「拿來主義」的四項，很難擺脫「閉門造車」的局面。

7 企業文化缺失，缺少激情，缺少深圳速度，很難想象是深圳的創業公司。

探討：

1 起點是否決定終點？

我的觀點是，不決定，但須要有思想、有能力、有魄力的人，而不只僅是人。

2 發展評價？

我的觀點是，若是沒有重大改變，不然很難出精品，很難擺脫「中國製造」，問題一在管理二在研發，都是核心競爭的關鍵點。最重要的是，沒有新鮮血液，很難改變這個局面。

n.2 展將來的望

只能引用」曾經」的銷售總監的一句話，畢竟我在這裏學到的太少了：前途是光明的，道路是坎坷的。