工业智能控制器的制作方法

本公开涉及工业物联网，特别涉及一种工业智能控制器。

背景技术：

1、可编程逻辑控制器（programmable logic controller, plc）作为工业自动化领域的核心控制设备，已被广泛应用于智能制造、电力调度、轨道交通、石油化工及新能源等关键场景。近年来，随着工业互联网技术的普及、边缘计算需求的激增，以及关键基础设施对供应链自主可控要求的不断提升，工业现场对控制器的性能、形态及安全性提出了多层级、差异化的应用需求。

2、当前工业应用场景可划分为四个层级：第一层为工厂自动化场景（如自动化产线、智能楼宇），其核心诉求在于设备的小型化、扩展灵活性及成本优势；第二层为工业物联网与边缘计算场景（如物联网关、scada系统），要求设备具备多网口配置及高效的数据预处理能力；第三层为新能源发电控制场景（如风电、水电），对设备在宽温、抗振环境下的高实时性与高可靠性提出了严苛标准；第四层为关键基础设施国产化场景（如电力监控、轨交信号、军工装备），则必须满足核心元器件自主可控、硬件级加密及供应链安全的要求。

3、然而，现有的工业控制设备在应对上述多层级需求时，均存在以下显著的局限性：1.传统plc控制器架构僵化：现有传统plc多采用单板式一体设计或垂直插卡式架构。这种高度集成的设计导致功能模块间耦合度高，接口类型与数量固定，扩展能力受限，一旦处理器或通信模块需要升级，往往需整体更换设备，维护成本高昂。此外，垂直插卡方式占用大量纵向空间，难以适应狭小空间的安装需求。在计算性能方面，传统plc算力薄弱，无法承载工业物联网的数据预处理及边缘智能分析任务，且其核心芯片多依赖进口，难以满足关键领域的自主可控需求。2.工业计算机/边缘计算设备可靠性不足：虽然工业计算机（ipc）或边缘计算设备提供了较强的算力，但其通常采用“商用主板+扩展卡”的堆叠架构，内部连接线缆繁杂，在振动、电磁干扰等复杂工业环境下易出现接触不良，系统可靠性较低。同时，该类设备体积臃肿，缺乏针对工业现场的硬件级安全监控与隔离保护电路，在实时控制响应及长期运行稳定性方面远不及专用plc设备。3. pac及现有融合方案的解耦与集成矛盾：作为plc的升级形态，可编程自动化控制器（pac）虽试图融合plc的实时性与pc的运算能力，但在实际应用中仍面临挑战。现有技术中的pac及部分“工业智能控制器”多采用简单的“板卡叠加”方式（例如通过内部线缆将plc板卡与工控机主板硬性连接），仅实现了功能的物理拼凑而非逻辑解耦，这导致设备内部拓扑复杂、体积庞大、散热困难，且存在以下固有缺陷：（1）架构固化：主控芯片与i/o模块配置绑定，算力资源与接口资源深度耦合，无法实现硬件层面的灵活解聚与重组；（2）国产化程度低： 核心处理器多选用国外品牌，在底层指令集和微架构上受制于人，难以通过国产化适配认证；（3）ai算力缺失：主流pac缺乏神经网络处理单元（npu），无法高效运行深度学习模型，难以支撑设备侧的预测性维护等边缘应用；（4）紧凑性欠佳：受限于板卡叠加式架构，难以满足风力发电机舱、水电站现地控制单元等对空间尺寸有严格限制的场景需求。

技术实现思路

1、本公开要解决的技术问题是为了克服现有技术中传统工业控制器采用单板式一体设计或板卡叠加架构，存在板间互连复杂、空间利用率低、扩展不灵活及自主可控性差的缺陷，提供一种工业智能控制器。

2、本公开是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、本公开提供了一种工业智能控制器，包括母卡和子卡，所述母卡上设置有minipcie插座，所述子卡上设置有与所述mini pcie插座适配的金手指；所述母卡与所述子卡通过所述mini pcie插座与所述金手指的插接进行平行堆叠连接；

4、所述母卡被配置为执行控制逻辑运算、数据及协议处理以及看门狗安全监控；

5、所述子卡被配置为对输入电源隔离稳压后为所述母卡供电、通过总线扩展多路通信接口以及多路状态指示接口并对所述母卡输出的看门狗安全监控信号经隔离后输出安全控制指令。

6、可选地，所述mini pcie插座被配置为承载所述母卡与所述子卡之间互连信号的交互。

7、可选地，所述互连信号包括电源信号、pcie数据信号、看门狗控制信号及单端控制信中的至少一种。

8、可选地，所述母卡包括处理单元和存储单元；

9、所述处理单元被配置为执行控制逻辑运算、数据及协议处理；

10、所述存储单元被配置为存储处理后的数据及协议。

11、可选地，所述母卡还包括网口单元以及看门狗监控单元；

12、所述网口单元被配置为提供多路千兆以太网接口；

13、所述看门狗监控单元被配置为执行看门狗安全监控。

14、可选地，所述子卡包括电源转换单元、信号隔离单元；

15、所述电源转换单元被配置为对输入电源隔离稳压后为所述母卡供电；

16、所述信号隔离单元被配置为对所述母卡输出的看门狗安全监控信号经隔离后输出安全控制指令。

17、可选地，所述子卡还包括接口单元；

18、所述接口单元被配置为通过总线扩展多路通信接口以及多路状态指示接口。

19、可选地，所述母卡上设有围绕所述mini pcie插座的密封圈；

20、所述密封圈被配置为在所述子卡通过所述金手指插入所述mini pcie插座时被子卡轴向压缩，以在所述金手指外围形成密闭腔体。

21、可选地，所述密封圈的材质包括硅橡胶或三元乙丙橡胶。

22、可选地，所述母卡与所述子卡之间的间距满足预设距离值，所述预设距离值为在所述母卡与所述子卡之间可布置预设元器件的距离值。

23、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本公开各较佳实例。

24、本公开的积极进步效果在于：本公开采用金手指+插座的方式，通过mini pcie插座与金手指的插接实现母卡与子卡的平行堆叠连接，实现了紧凑化安装，提升了空间利用率，通过对母卡和子卡进行不同功能的适配，提高了可靠性和扩展灵活性。

1.一种工业智能控制器，其特征在于，包括母卡和子卡，所述母卡上设置有mini pcie插座，所述子卡上设置有与所述mini pcie插座适配的金手指；所述母卡与所述子卡通过所述mini pcie插座与所述金手指的插接进行平行堆叠连接；

2.如权利要求1所述的工业智能控制器，其特征在于，所述mini pcie插座被配置为承载所述母卡与所述子卡之间互连信号的交互。

3.如权利要求2所述的工业智能控制器，其特征在于，所述互连信号包括电源信号、pcie数据信号、看门狗控制信号及单端控制信中的至少一种。

4.如权利要求1所述的工业智能控制器，其特征在于，所述母卡包括处理单元和存储单元；

5.如权利要求1所述的工业智能控制器，其特征在于，所述母卡还包括网口单元以及看门狗监控单元；

6.如权利要求1所述的工业智能控制器，其特征在于，所述子卡包括电源转换单元、信号隔离单元；

7.如权利要求1所述的工业智能控制器，其特征在于，所述子卡还包括接口单元；

8.如权利要求1所述的工业智能控制器，其特征在于，所述母卡上设有围绕所述minipcie插座的密封圈；

9.如权利要求8所述的工业智能控制器，其特征在于，所述密封圈的材质包括硅橡胶或三元乙丙橡胶。

10.如权利要求1所述的工业智能控制器，其特征在于，所述母卡与所述子卡之间的间距满足预设距离值，所述预设距离值为在所述母卡与所述子卡之间可布置预设元器件的距离值。