嵌入式工控机硬件设计需要考虑哪些因素

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。


在英特尔,这群“神奇女侠”能顶半边天
从4家典型企业看18650动力电池企业新策略变化
F类放大器解决干扰和效率不能兼得问题
家用果蔬农药残留检测仪的产品特点介绍
工信部工业产品绿色设计示范企业(第一批)名单
嵌入式工控机硬件设计需要考虑哪些因素
家用吸尘器哪个牌子好 买吸尘器应当注意哪些问题
土壤肥料养分速测仪是什么,它的作用是什么
HERE与AWS供应链解决方案提高端到端可见性和车队效率
英特尔放弃5G基带业务,高通却试图觊觎PC市场
一文读懂三大关键膜材料行业现状、技术壁垒及发展趋势
国产基础软件的创新突破与弯道超车
什么是PoE光纤收发器?PoE光纤收发器是如何工作的?
汽车用铝合金板材的结构设计及应用技术
watchOS5上手体验 到底值不值得升
智能算法减少互联网的电力消耗,将对环境的影响降至最低
轻负荷燃料电池汽车销售量将达2020年280万辆
室内卫星定位信号弱?——看时间服务器与GNSS模拟器如何实现区域内可靠的室内定位!
射频芯片设计难题
华晨中华V6:高端设备,尖端人才打造出来的高性能智能汽车