EMX2000系列工控机应用方案

 2021-5-8     作者:朱贤武    

整机系统简介


  EMX2000系列工控机是英创公司设计的一款模块化的工控机应用整机方案,采用双层电路板结构,其中一级应用底板引出工控机的高速接口,以及8通道模拟信号采集接口;二级应用底板可支持多达10路低速工业标准通讯接口,包括RS485、RS232、CAN等,以及若干数字IO端口。EMX2000系列工控机的另一个特色,是可选配5”LCD面板,构成带人机界面的工控智能终端。


  目前EMX2000系列工控机有2种一级应用底板可选:

  1、EMX2000应用底板,搭载ESM7200或ESM7000主板,支持8路单端(0-5V)电压输入低成本数采,主要应用于环保监测、过程监控等各种工业应用。

  2、EMX2001应用底板,搭载ESM7000或ESM8000主板,支持8路高精度并行数据采集,主要应用于电力系统方面的应用。

  此外,常规的WiFi、4G无线通讯也在EMX2000中做了相应配置。


整机电路结构


  EMX2000系列工控机电路,采用双层应用底板结构。


  第一级应用底板:用于承载ESMARC工控主板,并设计出通用的高速通讯信号接口:如USB、网络、显示等。在EMX2000系列工控机中,一级应用底板最大的特点,就是支持8路模拟电流/电压信号输入,根据应用需求不同,选用不同型号的一级应用底板。一级应用底板搭载ESMARC工控主板后,就可以直接应用了。


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一级应用底板EMX2000资源接口示意图


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一级应用底板尺寸


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一级应用底板端口示意图


  第二级应用底板:基于EMX2000系列工控机一级应用底板进行设计,引用一级应用底板输出的GPIO、串口、CAN等信号资源,设计出可适用于工业现场需求的接口,如DIN、DOUT、RS485、CAN等。同时为EMX2000工控机整机系统提供电源输入。


EMX2000系列工控机整机方案介绍3.png

二级应用底板 EMX2010资源接口示意图


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二级应用底板 EMX2010工控机应用底板外形尺寸参数(LCD外框区域为挖空缺口)


 emx2010前面板.png

二级应用底板 EMX2010端面接口示意图


整机机箱设计


  EMX2000系列整机采用低成本铝合金机壳,外形尺寸为:180mm x 120mm x 160mm(长、宽、深)。两层电路板的所有接口信号均在一面引出,机壳的一面开孔引出,并配有激光丝印字符标识。如下图所示:


emx2000整机机械尺寸图.png

EMX2000-ME工控机外壳通讯接口面


  机壳的另一面可选配5”LCD屏(分辨率为800×480),构成带显示界面的工业控制器,也可选择单纯背板。两种不同配置的整机效果如下图所示:


emx2000整机背面带显示屏.png    emx2000整机背面不带显示屏.png

EMX2000-ME-LCD 工控机外壳背面带LCD屏           EMX2000-ME 工控机外壳背面无LCD屏


模块型号列表


  EMX2000系列工控机是由一级应用底板、二级应用底板、机壳等多种模块类型部件组合而成的。客户可根据实际应用需求,选择具体的模块型号,快速搭建性价比最高的工控整机系统。


类别型号特点
一级应用底板
EMX2000-7200与ESM7200配套使用,实现8路单端电压信号采集,12-bit AD,2路USB、2路100M网口,2级底板信号接口
EMX2000-7000与ESM7000配套使用,实现8路单端电压信号采集,14-bit AD,2路USB、2路网口(100M+1000M),2级底板信号接口
EMX2001-7000与ESM7000配套使用,实现8路并行波形采集,100Ksps,16-bit AD,2路USB、2路网口(100M+1000M),2级底板信号接口
EMX2001-8000与ESM8000配套使用,实现8路并行波形采集,100Ksps,16-bit AD,2路USB、2路网口(100M+1000M),2级底板信号接口
二级应用底板EMX2010-PNDC9~24V电源输入,采用非隔离DC-DC调整后为整个应用系统供电
EMX2010-P20DC9~24V电源输入,采用隔离型的DC-DC调整为整个应用系统供电
无线通讯模块ETA203基于串口的WiFi无线通讯模块,安装在1级应底板
ETA204基于串口的4G无线通讯模块,安装在1级应用底板
机壳EMX2000-ME-LCDEMX2000系列工控机专用机壳,配5"LCD屏
EMX2000-MEEMX2000系列工控机专用机壳,没有LCD屏


  目前有2种一级应用底板EMX2000和EMX2001可供选择,它们的主要差别是模拟信号的采集方面,EMX2000主要面向常规慢变化信号,使用于一般工控、环保监测方面的应用;而EMX2001则实现并行高速高精度采集,面向电力系统方面的应用。具体的技术指标如下表所示:


资源EMX2000EMX2001
1000Mbps接口
11
100Mbos接口11
USB-HOST33
二级应用底板接口
显示接口RGBRGB
配套主板ESM7200,ESM7000ESM7000,ESM8000
模拟信号通道88
模拟信号类型

0~5V单端电压输入

±10V电压输入
A/D类型
ESM7x00板载A/D
并行16-bit AD,100Ksps
串口WiFi或4G
软件平台Linux或WEC7Linux


  EMX2000应用底板是直接利用主板(ESM7200或ESM7000)上自带的AD单元来实现数据采集的,其中ESM7200的AD分辨率为12-bit,ESM7000的AD分辨率为14-bit。EMX2001应用底板则采用了一片SPI接口的专用AD芯片(ADS8588S),用于实现8路并行采集,每路采样率100Ksps的高速数据采集,具体的采集实现使用了主板内部的MCU单元,因此只能与ESM7000或ESM8000配套使用。


应用底板的组装


  ● 一级应用底板承载ESMARC工控主板,同时设计有2个40芯、2.54mm IDC插座,用于连接二级应用底板。

  ● 二级应用底板利用2个40芯、2.54mm IDC插座,通过45mm长度的IDC双排插针,与一级应用底板连接起来。IDC插针主要作为信号及电源通路,以及简单的支撑。

  ● 一级应用底板与二级应用底板,还需要使用50mm长度的螺柱进行连以,作为主要的支撑连接。

  ● 在EMX2000机壳内,二级应用底板插入机壳的固定槽内,再利用前、后面板挡住PCB,最终牵固地将应用底板安装在机壳中。


  EMX2000工控机的组装,如下图所示:


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EMX2000工控机结构


EMX2000系列工控机应用方案.png

EMX2000应用底板在机壳内的安装


  如果需要更多详细的资料,请与英创公司联系。