原创 嵌入式工控机硬件设计需要考虑哪些因素?

2022-1-21 14:52 313 4 4 分类: MCU/ 嵌入式 文集: 银河麒麟操作系统
一般嵌入式工控机设计主要有两种体系结构,即封闭式和开放式体系结构。封闭式体系结构的产品不依赖于某种总线标准,为某种特定任务而专门设计,专用性较强,称为芯片级嵌入。开放式体系结构的设计立足于某类开放的工业总线标准。依靠此类开放和标准,工控机厂商设计出各具特色、种类繁多、可供用户灵活选择的模板级产品,如CPU板、模拟量I/O板和数字量 I/O板等。工控机用户可以根据任务的实际情况选择一定数量的功能模板,以最快的速度组合成相应的应用系统,从而大大缩短开发周期,减少开发费用,使产品的升级和维护变得简单、方便,此类嵌入方式称为板级嵌入。 
    传统工控机不仅具有像PC一样的速度和性能(如成熟的操作员界面、复杂的控制算法和最快的处理器),还要具备以下特性: 
    坚固性。工控机使用环境复杂,如高温、高尘环境,可能还需承受冲击和振动,要求工控机供电电源稳定可靠、制冷性能良好、插卡的固定能力强。
    可靠性。MTBF指数大于10000小时,需要保守的电路和散热设计、固态非转动的盘驱动器和精细的电缆连接来保证。 
    低的MTTR指数。工控机普遍采用去掉有源电路的无源底板或工业主板,功能分散到其它插板上,因此插板一旦出现故障,可以很快完成更换。 

   模块化。控制设备的工控机需要两个以上的串口、模拟和数字I/ O、运动控制、PLC互连能力、显示等。
    实时性。工控机要具有时间和事件驱动能力,能对生产过程工况变化实时地进行监测和控制,当过程参数偏离设定值甚至出现故障时,能迅速做出相应的处理。 
相比传统工控机,嵌入式工控机硬件设计还需考虑以下因素: 
   兼容性。嵌入式工控机硬件设计要做到和PC、MS-DOS完全兼容,充分利用PC所积累的软、硬件资源。 
   克服总线数据宽度和速度瓶颈。标准工业总线一方面使系统开放,另一方面也阻碍工控机处理器性能的发挥。较好的办法是采用All in one和I/O总线设计方案,既可提高性能又可保持向下兼容。随着数据采集量增加,控制策略和控制算法更加优化和复杂,对工控机的处理能力、存储器访问速度和实时响应能力的要求越来越高、越来越严格。股将局部高速总线和慢速系统总线相结合设计,即把对速度要求高的CPU、存储器、看门狗、硬盘和需要高速访问的I/O接口等做在一块All in one模板上,把相对慢速的I/ O部分放在总线上,是一种合理、现实的方案。 
   采用基于Flash存储器的新型存储器系统。新型存储器系统以 Flash存储器为核心,具有系统小、功耗低、重量轻、坚固和可靠性高等特点,更能满足各种苛刻的嵌入式应用要求。Flash存储器以其高密度、高速度、不挥发、电可改写和高可靠等优点,为实现工业控制系统软件全固化运行的理想提供了保障。 
   系统故障监测和自动恢复。如今,看门狗电路已成为嵌入式工控机设计不可缺少的一部分。它能在系统出现故障时迅速报警,并在无人干预的情况下,使系统自动恢复运行。 

文章评论0条评论)

登录后参与讨论
相关推荐阅读
kimkylin 2022-05-13 15:44
什么是嵌入式工控机?应用优势是什么?
 什么是嵌入式工控机    嵌入式工控机是基于微处理器的系统,经过专门设计以执行特定功能,并且属于较大的系统。它带有硬件和软件的组合,可以完成一项独特...
kimkylin 2022-05-13 15:33
工控机可以在哪些生活场景里应用?
工控机主要应用在工业生产领域,作为一种应用计算机的控制系统,在生产工作中发挥了重要作用,实现了工业自动化。随着工业4.0时代的到来,工控机已经广泛应用于交通、金融、电力、医疗、物联网等众多领域,越来越...
kimkylin 2022-05-13 15:29
工业平板电脑都有哪些类型?
 工业平板电脑是不是只有一种?当然不是,具体要哪一种得根据客户需求来看。那么,工业平板电脑都有哪些类型呢?    一、多功能工业平板电脑 &...
我要评论
0
4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
关闭 热点推荐上一条 /4 下一条