专利名称：嵌入式智能控制平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种嵌入式智能控制平台(EIPC, Embedded Intelligent Platform of Control)，其主要是一个通用的控制系统装置，在此装置上增 加不同功能的硬件模块，即可实现满足不同应用场合、具有不同功能的 工业自动化测量及控制产品。
背景技术：
工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其 它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决 策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技 术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业控制自动化 技术作为20世纪现代制造领域中最重要的技术之一，主要解决生产效率 与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生 产过程有明显的提升作用。
目前市场上的绝大部分产品还是属于"单积4莫式"。所谓"单才^M莫 式"是指产品的设计是个性化的，针对不同的应用场合、不同的行业进 行个性化的产品设计，产品具有个性化的外形结构和功能。产品内的部 件不能互换。 一旦形成产品，其产品的功能是终生固定不变的。
需要指出的是，在高端工业自动化技术领域，包括仪表、装置及系 统，我国与发达国家相比，还存在着很大的差距持续创新能力低下， 自主知识产权匮乏，低端技术产品泛滥，高端技术产品奇缺，市场竟争 实力不强，占有市场份额不高。我国的自动化控制产品虽然技术指标同 国外同类产品比较差距不大，但稳定性和可靠性问题没有得到根本性解 决，成为国产产品的"石更伤"。 一项调查表明，有8 0%以上的人认为由于 稳定性和可靠性不高，极大地限制国产产品的使用范围和可信程度。与 此同时，科技创新进展滞緩，成为了国产自动化控制产品工业发展的"瓶 颈"。更为严重的是，低水平的重复生产异常突出。从工业自动化4义表到 科学仪器，几乎每一个主要产品都有几十家甚至数百家企业在重复生 产， 一些产品的型号规格甚至都完全相同。由于绝大部分产品的设计是 个性化的。因此在产品功能上很多产品都有相互重叠的部分，但又不能 完全通用，造成了资源的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种可将满足不同应用场合的，具有不同功能 的测量及控制模块，通过控制总线有机地连接成为一体，从而形成满足 不同需求，针对不同应用场合的，无人值守的嵌入式智能控制平台。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案 嵌入式智能控制平台，
其包括电源模块、主控模块、人机交互模块和总线扩展模块，主控 模块、人机交互一莫块分通过总线扩展4莫块连接在一起，相互传递控制信
息；
主控模块是所述嵌入式智能控制平台的控制核心，内部具有嵌入式 微处理器；
人机交互模块主要包括显示器和键盘；通过人机交互模块可以对嵌 入式智能控制平台的工作模式、接口功能参数进行设置，同时还可以显 示被测量的相关测量信息及设备本身的状态信息；
电源模块给嵌入式智能控制平台各部分提供工作电源；
总线扩展模块是嵌入式智能控制平台各模块之间各类信息相互传递 的通道；除了连接上述几个模块外，总线扩展模块还可以连接多个担负 特定任务的扩展功能模块。
上述嵌入式智能控制平台具有信号测量、数据采集、数据网络传 输、数据管理、数据显示、实时控制等诸多功能。该嵌入式智能控制平 台是以高可靠、超稳定性的处理器及总线芯片为核心，结合当今迅速发
展的微电子技术、计算机网络技术、计算机软件技术、通信技术、传感 器技术、测量与控制技术，按标准化、模块化、智能化、小型化、集成
化、可组态的产品i殳计理念而形成的通用核心平台。可直接应用于实时 控制系统中，也可供系统设计者或设备集成商进行二次开发，从而形成 满足不同需求、不同应用场合的高可靠、高性能、小型化终端产品。
图l是本发明嵌入式智能控制平台的构成框图2是本发明嵌入式智能控制平台面板结构简图3是本发明嵌入式智能控制平台的内部节结构图4是无纸记录仪构成框图5是无人值守智能承重控制系统构成框图6是电能表数据网络采集系统构成框图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施例方式
参见图1-图3，嵌入式智能控制平台包括系电源模块、主控模块、人 机交互模块和总线扩展模块。其中主控模块、人机交互模块两部分通过 总线扩展模块有机地连接在一起，相互传递控制信息。各模块具有的功 能如下
主控纟莫块
主控模块是嵌入式智能控制平台的控制核心，内部具有高性能的嵌 入式微处理器。主控模块主要担负数据信息传递、数据计算、数据存 储、人机交互、总线仲裁、实现对各模块的控制等核心控制功能。
人机交互模块
人机交互才莫块主要包括液晶显示和键盘。通过人机交互模块可以对 嵌入式智能控制平台的工作模式、接口功能等参数进行设置，同时还可 以显示被测量的相关测量信息及设备本身的状态信息等等。 电源模块
电源模块主要给嵌入式智能控制平台各部分提供工作电源。 总线扩展纟莫块
总线扩展模块是嵌入式智能控制平台各功能模块之间各类信息相互 传递的通道。除了连接上述几个模块外，更重要的它还可以连接多个担 负特定任务的扩展功能模块，从而实现不同的测量和控制功能。
下面对嵌入式智能控制平台各部分做进一步说明
l.主控模块
主控模块是嵌入式智能控制平台的控制核心，其内部包括高性 能嵌入式微处理器、程序存储器、大容量数据存储器、实时时钟、总线 控制器、扩展总线4妻口。
*嵌入式微处理器 采用32位以上嵌入式微处理器，微处理器总线速率可达到 300MHz。
*程序存储器
采用FLASH存储器，最大容量可以达到256MB,主要用于存储嵌入 式智能控制平台的系统程序。 *内存
采用SDRAM存储器，最大容量256MB,主要用于存储运行程序。
数据存储器
采用NAND FLASH存储器，最大容量256MB，主要用于存储测量 及其他相关数据。
实时时4中 采用硬时钟设计，为系统提供时间参数。
*总线控制器 32位或64位总线控制器。对系统总线实施管理。
*扩展总线接口
是主控板和扩展总线模块的连接接口 。是主控板对其他各部分实施
控制的信息通道。采用自定义总线，用210PIN连接器和扩展总线模块连 接。
2. 人机交互模块
人机交互模块是嵌入式智能控制平台和操作者进行信息交流的通 道，主要包括液晶显示和操作键盘两部分。 *液晶显示
采用5.7英寸彩色或单色显示屏，可以显示菜单、测量数据、系统参 数等内容，有数据、曲线、柱状图等多种测量数据显示方式。 *操作键盘 采用4 x 4矩阵键盘，共16个操作键。
3. 总线扩展才莫块
总线扩展模块是嵌入式智能控制平台各功能模块之间各类信息相互 传递的通道。包括多个总线插槽。其中主控模块插槽和人机交互模块插 槽是系统自定义总线，其余称为可扩展插槽，为标准PCI总线插槽。 *主控模块插槽 该插槽只能安装主控模块。
*人机交互模块插槽 该插槽只能安装人机交互模块。 *可扩展插槽
可扩展插槽是标准的PCI插槽，之所以将可扩展插槽设计为标准PCI 插槽，是为了和大多数功能板卡相兼容，便于用户使用，也便于本发明 嵌入式智能控制平台的推广。
4. 电源才莫块
电源模块给嵌入式智能控制平台各部分提供工作电源。其输入为 220V交流，输出有+ 5V,+12V，-12V，+24V直流多组输出。可以满足大多
数应用场合的电源需求。电源模块的输出由连接器引入扩展总线模块， 再由扩展总线模块分配到系统各个部分。
下面结合实施例对EIPC嵌入式智能控制平台做进一步说明 实施例一
基于EIPC嵌入式智能控制平台的"无纸记录仪" "无纸记录仪"是对企业的水、电、气、油等能源消耗实现实时、 准确、有效的监测、计量和数据管理。为企业的能源管理、节能降耗提 供有效的解决方案；为企业发展决策提供有效的依据。
1)"无纸记录仪"的主要性能特点
* l-16通道(压力、流量、温度)输入，可同时输入电 压、电流、频率等多种测量信号；
* 累积流量显示范围0 ~ 9,999,999,999;
* 拥有多种高级算法，可以对水、油、液体、 一般气体、 蒸汽、天然气等流量参数进行累积、温压补偿、热能积算；
* 可才妾节流式流量计、涡雄f流量计、涡轮流量计、旋进i走 涡流量计、弯管流量计、转子流量计等。
2)无纸记录仪的构成 参见图4,无纸记录仪主要由以下部分组成 *嵌入式智能控制平台；
*可扩展功能模块A/D转换模块、模拟信号输入模块、模拟信 号输出模块。
实施例二
基于EIPC嵌入式智能控制平台的"无人值守智能称重控制系统" "无人值守智能称重"是指汽车衡在无人干预的情况下迅速、准 确、安全、稳定、可靠的完成整个称重的流程，工作人员在远程可对计 量数据进行监控、查询、统计、结算等。"无人值守智能称重控制系
统"是现代IT技术(信息科技)融入计量管理中，使汽车衡等传统称重 升华为智能化称重，提高计量的信息化水平，彻底堵住计量中的漏洞及 不安全隐患，提高计量效率，加强上级部门对计量数据的远程网络监管 等。
1) 主要功能特点
* LCD显示器，显示内容丰富；
* 全中文显示操作界面，菜单丰富，操作方便；
* 先进的称重算法模型；
* 具有系统联网功能，可实现后台的远程管理；
* 具有基本称重功能，可无人职守；
* 本地和远程的参数设置功能，密码保护功能，限制不同 的管理级别。
2) 无人值守智能称重控制系统构成
参见图5，无人值守智能称重控制系统主要由以下部分组成
* EIPC嵌入式智能控制平台。
* 可扩展功能模块串行通信模块、开关量输入模块、开 关量输出模块。
实施例三
基于EIPC嵌入式智能控制平台的"电能表数据网络采集系统" 电能表数据网络采集系统是对电能表的数据通过计算机网络或无线 通信网络实现远程抄表的设备。它对采集到的电能表数据进行处理和储 存，等待后台定时或随时发出命令后，将数据送到网络通讯服务器，经 其处理变成符合相关网络协议的数据流，传送至供电局集中抄表主站。 抄表主站对所抄收数据进行简单的统计计算，以供抄表专工进行初步的 分析判断，并最终将数据送到用电计费系统，实现了网络集抄。网络集 抄在短时间内就能完成大面积、乃至全市的抄表、计费工作。同时，对
重点企业或需要监视的用户可设置阶段性采集和随机采集，以满足监控 需要。实现集中抄表自动化，电能表数据通过宽带网直接传输至供电局 集抄主站，并通过供电局局域网上送到其用电营业系统，及时输出电费
单据，彻底杜绝了人为因素；供电局抄表专工可随时点击查询任何一个用 户(居民或企业)的用电情况，为进行电力稽查或远端控制提供方便。
1) 系统主要性能特点
通过RS485总线可以抄取多种带有RS485通讯接口的智能 表符合中华人民共和国电力行业标准《DL/T645-1997多功能电能 表通讯规约》的电表；
*自动定时抄取、主站手工随时抄取各电能表的实时表止码读
数；
*可以自动采集计量装置内的电流、电压、电量、分时电量、功 率因数，缺相，失压等信息，通过数据采集装置采集智能表的数据信 息，并可根据需要增加抄取的数据项。形成历史曲线。进行电压合格 率和供电可靠性的的统计；
參提供多种定时工作方式定时抄表、定时上传数据；
*保存每日的抄表原始数据，可保存六个月。存储在集中器中的 原始数据，掉电不丢失；
*可通过上位机对集中器所抄取的电表的RS485地址、电表通 讯协议类型、脉冲常数等电表参数进行设置；
*系统每次抄收数据时将自动校时，确保系统时间准确。计时单 元的日计时误差< ±5s/d。
*可采用先进的GPRS无线通讯网方式或计算机网络通信进行数 据传输。
*电表可在预设的功率范围内正常工作，当超过设定的功率值， 数据采集系统发出报警信息。
2) 电能表数据网络采集系统构成
参见图6,电能表数据网络采集系统主要由以下部分组成
* EIPC嵌入式智能控制平台；
* 可扩展功能模块串行通信模块、频率信号输入模块、 无线通信模块、模拟信号输入模块、A/D转换模块。
权利要求
1、嵌入式智能控制平台，其特征在于包括电源模块、主控模块、人机交互模块和总线扩展模块，主控模块、人机交互模块分通过总线扩展模块连接在一起，相互传递控制信息；主控模块是所述嵌入式智能控制平台的控制核心，内部具有嵌入式微处理器；人机交互模块主要包括显示器和键盘；通过人机交互模块可以对嵌入式智能控制平台的工作模式、接口功能参数进行设置，同时还可以显示被测量的相关测量信息及设备本身的状态信息；电源模块给嵌入式智能控制平台各部分提供工作电源；总线扩展模块是嵌入式智能控制平台各模块之间各类信息相互传递的通道；除了连接上述几个模块外，总线扩展模块还可以连接多个担负特定任务的扩展功能模块。
2、 根据权利要求l所述的嵌入式智能控制平台， 其特征在于所述主控模块负数据信息传递、数据计算、数据存储、人机交互、总 线仲裁、实现对各才莫块的控制。
3 、根据权利要求2所述的嵌入式智能控制平台，其特征在于 所述主控模块包括嵌入式微处理器，其采用32位以上嵌入式微处理器，微处理器总线 速率可达到300MHz;程序存储器，其采用FLASH存储器，最大容量可以达到256MB,主 要用于存储嵌入式智能控制平台的系统程序； 内存，其采用SDRAM存储器，最大容量256MB,主要用于存储运 行程序；数据存储器，其采用NAND FLASH存储器，最大容量256MB,主要 用于存储测量及其他相关数据；实时时4中，其为系统提供时间参数； 总线控制器，其为32位或64位总线控制器；扩展总线接口，其为主控模块和扩展总线模块的连接接口，是主控模 块对其他各部分实施控制的信息通道。
4、根据权利要求2所述的嵌入式智能控制平台， 其特征在于所述总线扩展才莫块包括主控模块插槽，该插槽只能安装主控模块；人机交互模块插槽，该插槽只能安装人机交互模块； 至少一个可扩展插槽，可扩展插槽是标准的pci插槽。
5 、根据权利要求4所述的嵌入式智能控制平台， 其特征在于所述电源冲莫块的输入为220V交流，输出有+ 5V，+12V，-12V,+24V直 流多组输出。
全文摘要
本发明涉及一种嵌入式智能控制平台。嵌入式智能控制平台包括电源模块、主控模块、人机交互模块和总线扩展模块，主控模块、人机交互模块通过总线扩展模块连接在一起，相互传递控制信息；主控模块是所述嵌入式智能控制平台的控制核心；人机交互模块主要包括显示器和键盘；电源模块给嵌入式智能控制平台各部分提供工作电源；总线扩展模块是嵌入式智能控制平台各模块之间各类信息相互传递的通道；除了连接上述几个模块外，总线扩展模块还可以连接多个担负特定任务的扩展功能模块。上述嵌入式智能控制平台可直接应用于实时控制系统中，也可供系统设计者或设备集成商进行二次开发，从而形成满足不同需求、不同应用场合的高可靠、高性能、小型化终端产品。
文档编号G05B19/02GK101349895SQ20081003027
公开日2009年1月21日 申请日期2008年8月19日 优先权日2008年8月19日
发明者李付海, 黄小虎, 龚永红 申请人:珠海欧比特控制工程股份有限公司