工業(yè)控制板PCB 工業(yè)自動(dòng)化電路板 工控主板線路板開發(fā)

• 工業(yè)控制板開發(fā)的原因
• PCB畫板軟件：AD ( Altium Designer )
• 硬件選擇 PCB貼片封裝，減小體積下面分別對(duì)電壓的 電源/CPU /接口電路
• PCB打板:
• 軟件算法：
• 通信協(xié)議：
• 硬件和軟件可靠性分析：

工業(yè)控制板開發(fā)的原因

替代PLC 不可能完成的任務(wù)，突破某個(gè)功能在速度或是數(shù)量上的限制，特殊的功能要求或是須要降低成本。博主在工控板方面積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在就為新手們鋪下路吧。

PCB畫板軟件：AD ( Altium Designer )

硬件選擇 PCB貼片封裝，減小體積下面分別對(duì)電壓的 電源/CPU /接口電路

電源：220V/24V, 直流電源的保護(hù)問(wèn)題，過(guò)沖問(wèn)題，電容問(wèn)題。
畫框圖表示一下電源的降壓層級(jí)：供電電壓12或24V － 5V －3.3V 一級(jí)一級(jí)把電壓降的CPU使用電壓。5V到3.3V使用1117 芯片降壓。24V轉(zhuǎn)5V 方案很多。如果須要隔離可以使用W2405 電源隔離模塊，如果非隔離，可以使用TPS5430 3A 36V 可調(diào)壓穩(wěn)壓芯片。或是CX8822_5V固定穩(wěn)壓芯片。

CPU：CPU 是主控板卡的核心，地位非常重要。筆者曾使用過(guò) PIC,AVR,STM,STC, 飛思卡爾K25/K60等多種CPU , 現(xiàn)在已經(jīng)不再糾結(jié)，最終認(rèn)定了Cortex?-M 系列單片機(jī)，它價(jià)格便宜，使用方便。做低端應(yīng)用可以用 STM32F0, 要系統(tǒng)性能有須求，可以使用 M4 或是 M7
其中的STM32H743 主頻400Mhz，1024kb RAM, 2048kb Flash。寫本天書夠不夠。

接口電路：AD/DA/DIO數(shù)字輸入與輸出。出于抗干擾和驅(qū)動(dòng)能力的考慮，一般不會(huì)直接把單片機(jī)引腳引出到工控板的輸入輸出端子上，可以使用使用74HC245做為緩沖使用。大電流輸出可以考慮使用功率半橋驅(qū)動(dòng)芯片。

硬件的隔離保護(hù)，電源隔離，通信隔離，輸入輸出接口電路

PCB打板:

打板的廠家在某寶上可以搜到很多。質(zhì)量都不會(huì)有問(wèn)題，出于價(jià)格和方便使用的原因我選擇了嘉立創(chuàng)，它的軟件可以直接裝在電腦上，下定單在軟件上操作，支持微信付款。

軟件算法：

定時(shí)循環(huán)與操作系統(tǒng)，隊(duì)列，狀態(tài)機(jī)，
更高速的定時(shí)循環(huán)可以在中斷中運(yùn)行。中斷里面的數(shù)據(jù)讀寫要保守，防止變量競(jìng)爭(zhēng)的發(fā)生。

通信協(xié)議：

MODBUS 與 自定義通信協(xié)議
一般情況下我們可以使用問(wèn)答式通信的 MODBUS RTU 串口協(xié)議 或是 MODBUS TCP 以太網(wǎng) 協(xié)議，它們的通信效率高且可靠。
須要數(shù)據(jù)快速自動(dòng)返回的時(shí)候，我們須要一種更高效的自定義協(xié)議，例如：數(shù)據(jù)可以用0x5A( 8’b 0101 1010 ) 開頭，然后是地址位和命令位，以校驗(yàn)和或CRC16 校驗(yàn)位結(jié)尾，這些數(shù)據(jù)中間是我們要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

硬件和軟件可靠性分析：

為了現(xiàn)在網(wǎng)購(gòu)元件質(zhì)量參差不齊，假貨較多，廠家任意修改性能參數(shù)常見(jiàn)。為了能使板卡穩(wěn)定可靠的工作，應(yīng)對(duì)板卡進(jìn)行功能穩(wěn)定性測(cè)試
硬件可靠性檢測(cè)：不可靠元件/ 試驗(yàn)方法 ，特別在高速器件上非常明顯，容易出現(xiàn)速度達(dá)不達(dá)標(biāo)或是工作不穩(wěn)定。例如我之前使用的高速隔離光耦，這種高速器件就容易出現(xiàn)工作不可靠，輸入與輸出信號(hào)不同步問(wèn)題。另外有些板卡還須要做溫度范圍測(cè)試，振動(dòng)測(cè)試，脈沖干擾測(cè)試。
軟件上須要做邊緣值測(cè)試，白盒黑盒測(cè)試。以修正可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

步進(jìn)電機(jī)控制板實(shí)例：
MODBUS協(xié)議 4通道的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的工业控制板PCB 工业自动化电路板 工控主板线路板开发的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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