《電子技術(shù)應(yīng)用》
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新一代嵌入式工控設(shè)備系統(tǒng)級互連應(yīng)用

2008-12-30
作者:廣州致遠電子有限公司

1 大型分布式集散控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)
??? 近年來,隨著智能化與網(wǎng)絡(luò)化程度的提升,分布式數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)隨之大幅增加。如智能交通控制系統(tǒng)、智能樓宇管理系統(tǒng)、信息化全自動生產(chǎn)線等。
??? 例如,廣州地鐵一號線共有14個地下車站、2個地面車站和一座地鐵控制中心(OCC)大樓,全長18.6千米,采用了集散控制系統(tǒng)(DCS)對地鐵全線環(huán)控設(shè)備及其他車站機電設(shè)備進行集中監(jiān)控,并對全線車站的扶梯、給排水設(shè)備、應(yīng)急電源進行監(jiān)視報警。以陳家祠站為例,納入監(jiān)控的環(huán)控設(shè)備總數(shù)約100臺(包括風(fēng)機、風(fēng)閥和水系統(tǒng)設(shè)備等),環(huán)控監(jiān)控總點數(shù)約430點(包括溫濕度等參數(shù)檢測約60點)。
??? 現(xiàn)代大型控制系統(tǒng)的特點是數(shù)據(jù)輸入/輸出點分散,節(jié)點數(shù)量多,通信距離遠,且對數(shù)據(jù)采集及傳輸?shù)膶崟r性有一定的要求。它不但需要穩(wěn)定可靠的分布式數(shù)據(jù)采集模塊,還需要功能強大的控制主機及友好的人機界面。同時,還需要高可靠和高實時性的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。
2 EPC-8000系列嵌入式工控機主板
??? 針對中大規(guī)模的集散式" title="集散式">集散式數(shù)據(jù)采集與控制,廣州致遠電子有限公司推出了EPC-8000系列工控機主板" title="工控機主板">工控機主板" title="嵌入式工控機主板" title="嵌入式工控機主板">嵌入式工控機主板">嵌入式工控機主板,該系列嵌入式工控機主板具有極高的穩(wěn)定性及可靠性。工業(yè)級溫度范圍及高ESD、EMC設(shè)計滿足了工業(yè)現(xiàn)場的苛刻要求。根據(jù)不同的應(yīng)用場合配有不同總線接口,如以太網(wǎng)、RS-232C、RS-485、CAN總線等。標準PC/104擴展總線為用戶提供了極大的可擴展性,即使是使用板載的軟硬件資源,也足以滿足絕大多數(shù)應(yīng)用的需求。
??? 圖1所示為用EPC-8000系列嵌入式工控機主板構(gòu)成典型集散式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖,可以使用主板的一路或兩路以太網(wǎng)接口與控制中心的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器相連,也可以將主板的一路以太網(wǎng)接口接入Internet網(wǎng)絡(luò),以作為數(shù)據(jù)接入的備份鏈路,或直接與另一臺工控機主板相連,形成更大型的集散式控制網(wǎng)絡(luò)。

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圖1 用EPC-8000系列嵌入式工控機主板構(gòu)成典型集散式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖


??? EPC-8000系列工控機主板的LCD(觸摸屏)接口及USB鼠標鍵盤可以作為現(xiàn)場控制的人機界面部分。板載的聲卡可以作為現(xiàn)場控制點的聲音報警輸出。數(shù)字輸入可以用作現(xiàn)場手動控制(如急停、啟動等)的控制輸入,數(shù)字輸出可以作為系統(tǒng)運行狀態(tài)指示等。板載的CF卡接口則可以方便操作者將運行參數(shù)文件帶走或設(shè)定運行參數(shù)。
??? 板載的RS-232C接口可以連接GPRS/GPS模塊,實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路的無線備份或定位等,也可以連接打印機或現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備,采集離現(xiàn)場控制點較近的數(shù)據(jù)。
??? 板載的RS-485總線及集成ModBus協(xié)議可以用來連接離現(xiàn)場控制點1km以內(nèi)的數(shù)據(jù)、信號的采集,或是連接PLC等ModBus/RS-485總線設(shè)備。廣州致遠電子有限公司提供包括模擬量輸入輸出、數(shù)字量" title="數(shù)字量">數(shù)字量輸入輸出及溫度、壓力、頻率量以及混合AI/O分布式數(shù)據(jù)采集的RSM模塊。這些模塊全部使用ModBus協(xié)議作為通信協(xié)議,可以方使地與EPC-8000系列工控機主板相連。
??? 板載的CAN總線接口及集成iCAN協(xié)議可以用來連接較遠距離的實時數(shù)據(jù)采集/控制點。CAN總線的通信距離最遠可達10km。廣州致遠電子有限公司提供包括模擬量輸入輸出、數(shù)字量輸入輸出及溫度、壓力、頻率量以及混合AI/O分布式數(shù)據(jù)采集的iCAN模塊。如果需要更遠的傳輸距離,還可以連接CAN中繼器以延長轉(zhuǎn)輸距離或通過CAN網(wǎng)關(guān)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換或是通過CAN集線器來擴大CAN節(jié)點數(shù),以組成更大型更長通信距離的集散式數(shù)據(jù)采集與控制網(wǎng)絡(luò)。
??? 通過EPC-8000系列工控機主板上的PC/104擴散總線,還可以擴展各種PC/104從機板卡,如模擬量輸入輸出板卡、數(shù)字量輸入輸出板卡,或是擴展其他總線接口。廣州致遠電子有限公司提供包括數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸入輸出以及RS-232C、RS-485、CAN總線等一系列PC/104從機板卡。
??? EPC-8000系列工控機主板板載資源及選型表如表1所示。使用EPC-8000系列工控機主板可以輕松實現(xiàn)系統(tǒng)級的互連,組成大型集散式控制系統(tǒng)。在完善的軟硬件平臺上(提供的通信接口以及預(yù)裝的操作系統(tǒng)及通信協(xié)議等),系統(tǒng)集成開發(fā)人員只要對相應(yīng)的控制點發(fā)出控制命令,即可實現(xiàn)對系統(tǒng)的整體監(jiān)控,而無需了解各種通信協(xié)議的細節(jié)及硬件平臺穩(wěn)定性的驗證。這可以大大節(jié)約系統(tǒng)集成工程師的開發(fā)時間,在短時間內(nèi)完成整個系統(tǒng)的調(diào)試安裝工作。

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3 EPC-8000系列工控機主板特點及優(yōu)勢
??? (1)為用戶提供一站式解決方案
??? 致遠電子能夠提供包括EPC-8000系列嵌入式工控機主板在內(nèi)的各種分布式數(shù)據(jù)采集/控制節(jié)點及PC/104從機板。PC/104從機板提供包括模擬量、數(shù)字量、總線擴展等一系列板卡。RSM模塊提供包括模擬量、數(shù)字量、頻率、傳感器等一系列分布式數(shù)據(jù)采集模塊。iCAN模塊提供包括模擬量、數(shù)字量、頻率、傳感器、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋等一系列分布式數(shù)據(jù)采集模塊。
??? (2)滿足工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的苛刻要求
?? ?所有產(chǎn)品出廠前均進行高低溫測試(-40℃~+85℃);電源模塊使用優(yōu)質(zhì)電感,可靠性高,EMC達到4kV;多級看門狗設(shè)計,硬件看門狗監(jiān)視操作系統(tǒng)運行,系統(tǒng)看門狗監(jiān)視用戶應(yīng)用程序的運行;多達5個RS-232C串口,滿足多串口應(yīng)用的需求;板載接口齊全,無需擴展即能滿足絕大多數(shù)應(yīng)用;用戶應(yīng)用程序可加密,有效防止盜版;預(yù)裝正版操作系統(tǒng),用戶無需再支付購買操作系統(tǒng)的費用。
??? (3)人性化的設(shè)計
??? 所有接插件均具有防插反功能;用戶可方便更換開機logo;用戶可自由選購觸摸屏與液晶屏;多種選配件,功能擴展靈活多樣;板載電子硬盤;板載CAN、RS-485及iCAN、ModBus應(yīng)用層協(xié)議,大大降低成本且提升系統(tǒng)穩(wěn)定度;提供大量成熟軟件包,用戶二次開發(fā)便捷可靠。
??? (4)功耗極低,無需散熱片
??? 單5V電源供電,典型電流值僅500mA,發(fā)熱量低,無需風(fēng)扇以及散熱片。
??? EPC-8000系列嵌入式工控機主板滿足當前嵌入式行業(yè)中高端產(chǎn)品的應(yīng)用需求,具有適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場惡劣環(huán)境應(yīng)用的特點,無論是集中式控制還是集散式控制,廣州致遠電子有限公司都能為用戶提供滿足應(yīng)用需求的穩(wěn)定可靠平臺,快捷高效的技術(shù)支持可以使用戶在極短的時間里開發(fā)出高性能高穩(wěn)定性的大型集散式控制系統(tǒng)。

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