工業控制板PCB 工業自動化電路板 工控主板線路板開發

• 工業控制板開發的原因
• 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電壓的 電源/CPU /接口電路
• PCB打板:
• 軟件算法：
• 通信協議：
• 硬件和軟件可靠性分析：

工業控制板開發的原因

替代PLC 不可能完成的任務，突破某個功能在速度或是數量上的限制，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的經驗，現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電壓的 電源/CPU /接口電路

電源：220V/24V, 直流電源的保護問題，過沖問題，電容問題。
畫框圖表示一下電源的降壓層級：供電電壓12或24V － 5V －3.3V 一級一級把電壓降的CPU使用電壓。5V到3.3V使用1117 芯片降壓。24V轉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 可調壓穩壓芯片。或是CX8822_5V固定穩壓芯片。

CPU：CPU 是主控板卡的核心，地位非常重要。筆者曾使用過 PIC,AVR,STM,STC, 飛思卡爾K25/K60等多種CPU , 現在已經不再糾結，最終認定了Cortex?-M 系列單片機，它價格便宜，使用方便。做低端應用可以用 STM32F0, 要系統性能有須求，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數字輸入與輸出。出于抗干擾和驅動能力的考慮，一般不會直接把單片機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動芯片。

硬件的隔離保護，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。質量都不會有問題，出于價格和方便使用的原因我選擇了嘉立創，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：

定時循環與操作系統，隊列，狀態機，
更高速的定時循環可以在中斷中運行。中斷里面的數據讀寫要保守，防止變量競爭的發生。

通信協議：

MODBUS 與 自定義通信協議
一般情況下我們可以使用問答式通信的 MODBUS RTU 串口協議 或是 MODBUS TCP 以太網 協議，它們的通信效率高且可靠。
須要數據快速自動返回的時候，我們須要一種更高效的自定義協議，例如：數據可以用0x5A( 8’b 0101 1010 ) 開頭，然后是地址位和命令位，以校驗和或CRC16 校驗位結尾，這些數據中間是我們要傳輸的數據。

硬件和軟件可靠性分析：

為了現在網購元件質量參差不齊，假貨較多，廠家任意修改性能參數常見。為了能使板卡穩定可靠的工作，應對板卡進行功能穩定性測試
硬件可靠性檢測：不可靠元件/ 試驗方法 ，特別在高速器件上非常明顯，容易出現速度達不達標或是工作不穩定。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工作不可靠，輸入與輸出信號不同步問題。另外有些板卡還須要做溫度范圍測試，振動測試，脈沖干擾測試。
軟件上須要做邊緣值測試，白盒黑盒測試。以修正可能出現的問題。

步進電機控制板實例：
MODBUS協議 4通道的步進電機驅動板

總結

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內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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