新一代嵌入式工控设备系统级互连应用
2008-09-09
作者：广州致远电子有限公司
1 大型分布式集散控制系统" title="控制系统">控制系统面临的挑战
近年来，随着智能化与网络化程度的提升，分布式数据采集与控制系统的节点数随之大幅增加。如智能交通控制系统、智能楼宇管理系统、信息化全自动生产线等。
例如，广州地铁一号线共有14个地下车站、2个地面车站和一座地铁控制中心（OCC）大楼，全长18.6千米，采用了集散控制系统（DCS）对地铁全线环控设备及其他车站机电设备进行集中监控，并对全线车站的扶梯、给排水设备、应急电源进行监视报警。以陈家祠站为例，纳入监控的环控设备总数约100台（包括风机、风阀和水系统设备等），环控监控总点数约430点（包括温湿度等参数检测约60点）。
现代大型控制系统的特点是数据输入/输出点分散，节点数量多，通信距离远，且对数据采集及传输的实时性有一定的要求。它不但需要稳定可靠的分布式数据采集模块，还需要功能强大的控制主机及友好的人机界面。同时，还需要高可靠和高实时性的数据通信协议。
2 EPC-8000系列嵌入式工控机主板
针对中大规模的集散式" title="集散式">集散式数据采集与控制，广州致远电子有限公司推出了EPC-8000系列嵌入式工控机主板" title="工控机主板">工控机主板，该系列嵌入式工控机主板" title="嵌入式工控机主板">嵌入式工控机主板具有极高的稳定性及可靠性。工业级温度范围及高ESD、EMC设计满足了工业现场的苛刻要求。根据不同的应用场合配有不同总线接口，如以太网、RS-232C、RS-485、CAN总线等。标准PC/104扩展总线为用户提供了极大的可扩展性，即使是使用板载的软硬件资源，也足以满足绝大多数应用的需求。
图1所示为用EPC-8000系列嵌入式工控机主板构成典型集散式系统的结构图，可以使用主板的一路或两路以太网接口与控制中心的数据库服务器相连，也可以将主板的一路以太网接口接入Internet网络，以作为数据接入的备份链路，或直接与另一台工控机主板相连，形成更大型的集散式控制网络。
EPC-8000系列工控机主板的LCD（触摸屏）接口及USB鼠标键盘可以作为现场控制的人机界面部分。板载的声卡可以作为现场控制点的声音报警输出。数字输入可以用作现场手动控制(如急停、启动等)的控制输入，数字输出可以作为系统运行状态指示等。板载的CF卡接口则可以方便操作者将运行参数文件带走或设定运行参数。
板载的RS-232C接口可以连接GPRS/GPS模块，实现数据链路的无线备份或定位等，也可以连接打印机或现场数据采集设备，采集离现场控制点较近的数据。
板载的RS-485总线及集成ModBus协议可以用来连接离现场控制点1km以内的数据、信号的采集，或是连接PLC等ModBus/RS-485总线设备。广州致远电子有限公司提供包括模拟量输入输出、数字量" title="数字量">数字量输入输出及温度、压力、频率量以及混合AI/O分布式数据采集的RSM模块。这些模块全部使用ModBus协议作为通信协议，可以方使地与EPC-8000系列工控机主板相连。
板载的CAN总线接口及集成iCAN协议可以用来连接较远距离的实时数据采集/控制点。CAN总线的通信距离最远可达10km。广州致远电子有限公司提供包括模拟量输入输出、数字量输入输出及温度、压力、频率量以及混合AI/O分布式数据采集的iCAN模块。如果需要更远的传输距离，还可以连接CAN中继器以延长转输距离或通过CAN网关进行协议转换或是通过CAN集线器来扩大CAN节点数，以组成更大型更长通信距离的集散式数据采集与控制网络。
通过EPC-8000系列工控机主板上的PC/104扩散总线，还可以扩展各种PC/104从机板卡，如模拟量输入输出板卡、数字量输入输出板卡，或是扩展其他总线接口。广州致远电子有限公司提供包括数字量输入输出、模拟量输入输出以及RS-232C、RS-485、CAN总线等一系列PC/104从机板卡。
EPC-8000系列工控机主板板载资源及选型表如表1所示。使用EPC-8000系列工控机主板可以轻松实现系统级的互连，组成大型集散式控制系统。在完善的软硬件平台上（提供的通信接口以及预装的操作系统及通信协议等），系统集成开发人员只要对相应的控制点发出控制命令，即可实现对系统的整体监控，而无需了解各种通信协议的细节及硬件平台稳定性的验证。这可以大大节约系统集成工程师的开发时间，在短时间内完成整个系统的调试安装工作。
3 EPC-8000系列工控机主板特点及优势
(1)为用户提供一站式解决方案
致远电子能够提供包括EPC-8000系列嵌入式工控机主板在内的各种分布式数据采集/控制节点及PC/104从机板。PC/104从机板提供包括模拟量、数字量、总线扩展等一系列板卡。RSM模块提供包括模拟量、数字量、频率、传感器等一系列分布式数据采集模块。iCAN模块提供包括模拟量、数字量、频率、传感器、网关、网桥等一系列分布式数据采集模块。
(2)满足工业现场应用的苛刻要求
所有产品出厂前均进行高低温测试(-40℃~+85℃)；电源模块使用优质电感，可靠性高，EMC达到4kV；多级看门狗设计，硬件看门狗监视操作系统运行，系统看门狗监视用户应用程序的运行；多达5个RS-232C串口，满足多串口应用的需求；板载接口齐全，无需扩展即能满足绝大多数应用；用户应用程序可加密，有效防止盗版；预装正版操作系统，用户无需再支付购买操作系统的费用。
(3)人性化的设计
所有接插件均具有防插反功能；用户可方便更换开机logo；用户可自由选购触摸屏与液晶屏；多种选配件，功能扩展灵活多样；板载电子硬盘；板载CAN、RS-485及iCAN、ModBus应用层协议，大大降低成本且提升系统稳定度；提供大量成熟软件包，用户二次开发便捷可靠。
(4)功耗极低，无需散热片
单5V电源供电，典型电流值仅500mA，发热量低，无需风扇以及散热片。
EPC-8000系列嵌入式工控机主板满足当前嵌入式行业中高端产品的应用需求，具有适应工业现场恶劣环境应用的特点，无论是集中式控制还是集散式控制，广州致远电子有限公司都能为用户提供满足应用需求的稳定可靠平台，快捷高效的技术支持可以使用户在极短的时间里开发出高性能高稳定性的大型集散式控制系统。