SBC860模块化工控机方案--应用方案

应用方案

SBC860模块化工控机方案作者:朱贤武    发布时间:2019-5-13    被阅览数:次

  SBC860是一款模块化工控单板计算机应用底板,可搭载英创ESMARC规范的各种工控主板。同时SBC860应用底板有专用I/O及串口资源接口,配合专用模块,可以方便地扩展出多样性的接口资源,如串口、CAN、I/O、A/D等,构成可以直接使用的工控机系统,实现工业应用所需端口资源的灵活配置。此外,SBC860还保留了mini PCIe模块插座,可以支持基于USB接口的3G/4G/WiFi无线通讯模块。


  在使用时,根据接口资源需求情况,选用资源及处理性能满足要求的ESMARC工控主板插在SBC860应用底板上,再从SBC860的资源接口上,利用2.54mm的带线,连接不同功能的模块,以实现应用需求。


  使用SBC860模块化工控机方案,可以实现的资源如下:

  ● 2路以太网接口

  ● 2路USB-Host接口

  ● 3G/4G模块支持

  ● 4路摄相头信号输入

  ● 1路VGA显示接口

  ● 14路RS485接口

  ● 14路RS232接口

  ● 6路CAN总线

  ● 32路继电器空触点输出

  ● 32路空触点输入

  ● 16路模拟信号输入


  需要说明一下,以上的资源为SBC860模块化工控机方案中,能引出的单一资源最多数量,且是需要ESMARC工控主板支持、同时在SBC860应用底板上连接相应的扩展模块才能实现。如果在应用中要使用多种类型的资源接口,则单一类型的资源不会达到最大资源接口数量。


  SBC860模块化工控机系统基本结构如下图所示:


SBC860模块化工控机方案.png

SBC860模块化工控机系统构示意图


SBC860模块化工控机可以使用的ESMARC工控主板


支持的主板支持的扩展模块串口 / CAN等资源描述
ESM928x3G/4G模块可以实现最多6路串口、2路CAN资源
ESM68003G/4G模块可以实现最多12路串口、2路CAN资源
ESM335x

ETA508、ETA503、ETA704、3G/4G

使用ETA508模块可以实现最多13路串口,如果使用ETA503模块可以实现最多9路串口,6路CAN资源
ESM7000ETA508、ETA503、ETA704、3G/4G使用ETA508模块可以实现最多14路串口,如果使用ETA503模块可以实现最多10路串口,6路CAN资源
ESM7100ETA508、ETA503、ETA704、3G/4G、ETA6869使用ETA508模块可以实现最多14路串口,如果使用ETA503模块可以实现最多10路串口,6路CAN资源。ETA6869模块是一个可以对4路摄相头信号进行同时采集的视频模块,它占用mini PCI-e插座,在没有使用3G/4G模块时,可以实现8路视频信号输入,由系统设置选通
ESM6802ETA508、ETA503、ETA704、3G/4G,ETA6869使用ETA508模块可以实现最多14路串口,如果使用ETA503模块可以实现最多10路串口,6路CAN资源。ETA6869模块是一个可以对4路摄相头信号进行同时采集的视频模块,它占用mini PCI-e插座,在没有使用3G/4G模块时,可以实现8路视频信号输入,由系统设置选通


SBC860已支持的模块型号


  在SBC860模块化工控机系统规划时,考虑到各种模块的互换性与生产方便性,将所有的模块尺寸及安装定位孔都规定为统一的尺寸参数,如下图所示:


SBC860模块化工控机方案.png

基于SBC860模块化工控机系统的模块尺寸


  由于不同的功能模块信号连接端数量不同,所以不同功能的模块的连接器引脚数不同。下表列出了现在SBC860模块化工控机系统支持的功能模块及其特性:


产品型号产品类型连接器引脚简要描述连接个数
SBC860-IO1数字IO模块8x2(16脚)I2C扩展的数字IO模块8个模块
SBC860-S1串口驱动模块6x2(12脚)双通道RS232/RS4852个模块
SBC860-C1CAN驱动模块5x2(10脚)双通道CAN总线驱动模块2个模块
SBC860-AD1AD模块6x2(12脚)利用串口通讯的模拟数据采集模块4个模块


  说明:连接个数,是指同一条连接带线上,可以连接该类型的模块数量


  最后产品完成设计时,可以使用1U机箱,将各个模块安装到机箱内,最终构建成产品。安装到机箱时,只需要根据模块尺寸参数,在机箱内设计固定螺钉,同时根据模块连接器参数,在机壳面板开孔,使连接器平整地分布在面板平面。如下图所示:


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机箱背面接线端处理示意图


SBC860模块化工控机的基本硬件情况


  SBC860应用底板接口资源


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SBC860资源分布图


  SBC860-IO模块

  SBC860-IO模块,是利用I2C总线扩展出GPIO,再对信号进行隔离,最终实现4路空触点输出,4路空触点输入的应用模块。该模块连接在SBC860应用底板的J5接口上,一条带线可以连接最多8个模块,通过SBC860-IO模块上的跳线器决定每一个模块的I2C地址。


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SBC860-IO继电器扩展模块


  SBC860-AD模块

  SBC860-AD模块,是采用单片机系统,控制A/D芯片,实现8路单端模拟信号输入采集,或者4路差分模拟信号输入采集的模块,通过串口与SBC860应用底板连接。


  SBC860-AD可以连接在SBC860应用底板上的J1、J2、J3、J4接口上。在使用SBC860-AD时,需要注意每个接口的差异,如下表所示:


接口连接模块数条件/说明
J14使用COM2~COM5
J22只能使用COM6\COM7
J34需使用ETA503、ETA508
J44需使用ETA508


SBC860模块化工控机方案.png

SBC860-AD模拟信号采集模块


  SBC860-S模块

  SBC860-S是串口驱动模块,该模块同时将2路TTL电平信号的串口信号转换成RS232与RS485,但通过不同的接线端子引出,可以同时连接并使用。由于RS485在应用中,根据实际情况才能确认是否需要总线匹配,因此,在接线端子上设计了120欧姆匹配电阻连接端。在需要的情况下,短接相应的2个连接端子即可。


  SBC860-S可以连接在SBC860应用底板上的J1、J2、J3、J4接口上。其中J1、J3、J4接口通过带线,最多可以连接2个SBC860-S模块。J2接口通过带线,只能连接1个模块,且SBC860-S模块上,只能选择COM1、COM2。


SBC860模块化工控机方案.png

SBC860-S串口驱动模块


  SBC860-C模块

  SBC860-C是CAN总线驱动模块,该模块同时驱动输出2路CAN总线,由不同的接线端子引出。由于CAN总线也类似RS485总线,根据实际情况才能确认是否需要总线匹配,因此,在接线端子上设计了120欧姆匹配电阻连接端。在需要的情况下,短接相应的2个连接端子即可。


  SBC860-C可以连接在SBC860应用底板上的J2、J3接口上。其中J2接口通过带线,只能连接1个模块,且SBC860-C模块上,只能选择CAN3、CAN4。J3接口通过带线,最多可以连接2个SBC860-C模块,但是必需在SBC860应用底板上挂接ETA704模块才能使用。


SBC860模块化工控机方案.png

SBC860-C CAN总线驱动模块


  关于各资源接口模块的详细说明及信号连接,请参考对应模块的数据手册。


  SBC860与资源模块连接的方式如下图所示:


SBC860模块化工控机方案.png

SBC860通过SBC860-IO模块与SBC860-AD模块


 SBC860模块化工控机方案.png

SBC860通过J2连接SBC860-C模块和SBC860-S模块


SBC860模块化工控机方案.png

SBC860通过J1连接2张SBC860-S模块

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