WO2025200605A1 - 管理板、接口模组、工控服务器和工控系统 - Google Patents

管理板、接口模组、工控服务器和工控系统

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WO2025200605A1
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interface
controller
module
industrial control
control server
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王安
董超
刘圣金
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Suzhou Metabrain Intelligent Technology Co Ltd
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Suzhou Metabrain Intelligent Technology Co Ltd
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    • G06F13/40—Bus structure

Definitions

  • the embodiments of the present application relate to the field of computer technology, and more specifically, to a management board, an interface module, an industrial control server, and an industrial control system.
  • interfaces of traditional industrial control servers are managed by control components on the motherboard.
  • interfaces are the main components for industrial control servers to exchange data with the outside world. Interfaces are usually used frequently and are therefore extremely easy to damage.
  • During maintenance not only does the public control server need to be stopped, but the motherboard also needs to be inspected and repaired, resulting in high operation and maintenance costs for the industrial control servers.
  • the type and number of interfaces of traditional industrial control servers are mostly fixed, resulting in poor scalability.
  • the present application provides a management board, an interface module, an industrial control server and an industrial control system to solve the problems of complex design and strong coupling of traditional integrated industrial control servers, and to realize a flexible, simple and modular industrial control server.
  • An interface unit the interface unit provides at least one interface
  • a gating unit wherein one gating terminal of the gating unit is connected to the first interface signal control unit and the interface unit to form a first interface path, another gating terminal of the gating unit is connected to the second interface signal control unit and the interface unit to form a second interface path, and a gating control terminal of the gating unit is connected to the second interface signal control unit;
  • the first interface path and the second interface path both include UART serial port paths
  • the path from the UART pin of the microprocessor to the common input and output terminal of the first gating controller is selected to take effect through the first general input and output pin.
  • the CAN pin of the second SPI to CAN controller and the second CAN pin of the microprocessor are respectively connected to the two strobe ends of the third strobe controller, the strobe control end of the third strobe controller is connected to the third general input and output pin of the microprocessor, the common input and output end of the third strobe controller is connected to one end of the second CAN transceiver, and the other end of the second CAN transceiver is connected to the CAN port connector.
  • the path from the CAN pin of the first SPI to CAN controller to the common input/output terminal of the second strobe controller is selected to be effective through the second general-purpose input/output pin
  • the path from the CAN pin of the second SPI to CAN controller to the common input/output terminal of the third strobe controller is selected to be effective through the third general-purpose input/output pin
  • the path from the first CAN pin of the microprocessor to the common input and output end of the second selection controller is selected through the second general input and output pin and the path from the second CAN pin of the microprocessor to the common input and output end of the third selection controller is selected through the third general input and output pin.
  • the main controller and the microprocessor are both connected to the gold finger, and the gold finger is detachably connected to the mainboard bus via a cable.
  • the management board further includes an indication unit, which includes a first indicator light and a second indicator light;
  • the first indicator light is connected to the main controller and is configured to indicate the in-position status of the main controller
  • the second indicator light is connected to the microprocessor and is configured to indicate the in-place status of the microprocessor.
  • an interface module which includes an expansion board and the above management board and expansion board.
  • the expansion board is connected to any interface on the management board through the expansion board socket, and any interface is expanded into multiple identical interfaces.
  • the management board and expansion board are encapsulated in a management box.
  • an industrial control server comprising:
  • a plurality of interface modules are provided on the front window of the industrial control server chassis, each interface module including at least one input/output interface configured to receive operating data from industrial equipment;
  • a computing module the computing module being detachably connected to each interface module via a cable, and configured to perform operations on the operating data to generate control instructions, and return the control instructions to the industrial device via a target input/output interface that receives the operating data;
  • the power supply module is arranged on the rear window of the industrial control server chassis and is detachably connected to the interface module and the computing module. It is configured to provide power to the interface module and the computing module respectively.
  • the computing module includes: a mainboard and two central processing units;
  • the two central processing units are connected to the motherboard via a single-dual path or dual-single path.
  • the two central processing units connected in a single-dual path are interconnected via a high-speed bus to collaboratively perform computing tasks.
  • the two central processing units connected in a dual-single path can perform computing tasks simultaneously, and when any one of the central processing units fails, the other central processing unit will take over the computing tasks of the failed central processing unit.
  • a power supply module includes a first PSU (Power Supply Unit) and a second PSU, and the power supply module is configured as follows:
  • the first PSU and the second PSU are normal, the first PSU and the second PSU are controlled to bear half of the load respectively;
  • the first PSU When the first PSU is normal and the second PSU is abnormal, the first PSU is controlled to bear the entire load;
  • the second PSU is controlled to bear the entire load.
  • the industrial control server further includes an air-cooled heat dissipation module
  • the air-cooled heat dissipation module is arranged between the interface module and the computing module.
  • the air-cooled heat dissipation module is detachably connected to the computing module and is configured to deliver air volume according to the operating status of the computing module.
  • the air-cooled heat dissipation module is turned on immediately after the computing module is powered on.
  • the air-cooled heat dissipation module includes at least one fan module, each fan module includes two fans, and the two fans belonging to the same fan module are redundant to each other.
  • the industrial control server further includes a cold plate heat dissipation module
  • the cold plate heat dissipation module includes two cold plates and liquid cooling pipes.
  • the two cold plates are respectively attached to the two central processing units and are connected in series through liquid cooling pipes.
  • the cold plate heat dissipation module is configured to be turned on when the temperature of any central processing unit exceeds a preset value.
  • the industrial control server further includes a network module
  • the network module is installed on the rear window of the industrial control server chassis and includes two dual-port network cards.
  • the two dual-port network cards are connected to the two central processing units respectively.
  • the two network ports of each dual-port network card are redundant.
  • the industrial control server further includes a storage module
  • the storage module is set on the rear window of the industrial control server chassis and includes a hard disk backplane and at least one hard disk. Each hard disk is connected to the hard disk backplane through a gold finger, and the hard disk backplane is connected to the mainboard through a cable.
  • the interface module supports hot plugging.
  • a buckle is provided on the side wall of the management box corresponding to each interface module, and a slot that cooperates with the buckle is provided on the front window side wall of the industrial control server chassis.
  • an industrial control system which includes industrial equipment and the above industrial control server.
  • the industrial equipment is connected to the industrial control server via a cable, and the industrial equipment receives control instructions through the industrial control server.
  • the present application provides a management board that realizes dual interface signal control by utilizing a first interface signal control unit and a second interface signal control unit both connected to a main board.
  • the second interface signal control unit can monitor the working status of the first interface signal control unit.
  • a first interface path from the first interface signal control unit to the interface unit is constructed by a selection unit, and a second interface path from the second interface signal control unit to the interface unit is constructed by a selection unit.
  • the second interface signal control unit is used to select the first interface path and the second interface path according to the corresponding working status of the first interface signal control unit obtained, thereby realizing interface redundant management. This not only improves the stability of the interface, but also the interface management method independent of the main board can significantly reduce operation and maintenance costs.
  • interface module, industrial control server and industrial control system provided in this application can also achieve the above-mentioned technical effects, which will not be repeated here.
  • FIG1 is a schematic diagram of the structure of the management board provided in this application.
  • FIG2 is a second structural diagram of the management board provided by this application.
  • FIG3 is a top view of the management board provided in this application.
  • FIG4 is a top view of the expansion board provided in this application.
  • FIG5 is a schematic diagram of the interface module package provided by the present application.
  • FIG7 is a schematic diagram of a computing module provided by this application.
  • FIG8 is a schematic diagram of a power supply module provided by the present application.
  • FIG9 is a schematic diagram of an air-cooled heat dissipation module provided by the present application.
  • FIG10 is a schematic diagram of a cold plate heat dissipation module provided by the present application.
  • FIG11 is a schematic diagram of the rear window of the industrial control server chassis provided in this application.
  • Reference numerals 100 Management board; 110: First interface signal control unit; 111: Main controller; 112: First SPI to CAN controller; 113: Second SPI to CAN controller Controller; 120: second interface signal control unit; 121: microprocessor; CS1: first general-purpose input/output pin; CS2: second general-purpose input/output pin; CS3: third general-purpose input/output pin; 130: Interface unit; 131: Serial port transceiver; 132: First serial port connector; 133: First CAN transceiver; 134: Second CAN transceiver; 135: CAN port connector; 140: gating unit; 141: first gating controller; 142: second gating controller; 143: third gating controller; 150: Gold Finger; 160: indicating unit; 161: first indicator light; 162: second indicator light; 200: expansion board; 210: expansion board socket; 220: second serial port connector; 300: Interface module; 310: Buckle; 400: computing
  • FIG1 is a schematic diagram of the structure of a management board provided in the present application.
  • this embodiment provides a management board 100.
  • the management board 100 mainly includes four parts: a first interface signal control unit 110, a second interface signal control unit 120, an interface unit 130, and a gating unit 140. Each part will be described in detail below.
  • a first interface signal control unit 110 which is connected to the mainboard via a bus;
  • a second interface signal control unit 120 which is connected to the mainboard via a bus and is connected to the first interface signal control unit 110 for obtaining the working status of the first interface signal control unit 110;
  • the interface unit 130 provides at least one interface
  • a gating unit 140 wherein one gating terminal of the gating unit 140 is connected to the first interface signal control unit 110 and the interface unit 130 to form a first interface path, another gating terminal of the gating unit 140 is connected to the second interface signal control unit 120 and the interface unit 130 to form a second interface path, and a gating control terminal of the gating unit 140 is connected to the second interface signal control unit 120;
  • the second interface signal control unit 120 is configured to select the first interface path or the second interface path according to the working state
  • the first interface signal control unit 110 includes a main controller 111
  • the second interface signal control unit 120 includes a microprocessor 121
  • the selection unit 140 includes a first selection controller 141
  • the interface unit 130 includes a serial port transceiver 131 and at least one first serial port connector 132;
  • the main controller 111 can adopt an ARM (Advanced RISC Machines) architecture controller, for example, a basic management controller can be adopted as the main controller
  • the microprocessor 121 can adopt a conventional single-chip microcomputer such as a 51 single-chip microcomputer, an STM32 single-chip microcomputer, etc.
  • the main controller 111 and the microprocessor 121 are connected via an SPI bus and/or an I2C (Inter-Integrated Circuit) bus. During implementation, the main controller 111 and the microprocessor 121 can monitor each other's watchdog signals via their respective general-purpose input and output pins to monitor the working status.
  • I2C Inter-Integrated Circuit
  • the UART pin of the main controller 111 and the UART pin of the microprocessor 121 are respectively connected to the two strobe ends of the first strobe controller 141, the strobe control end of the first strobe controller 141 is connected to the first general input and output pin CS1 of the microprocessor 121, the common input and output end of the first strobe controller 141 is connected to one end of the serial port transceiver 131, and the other end of the serial port transceiver 131 is connected to at least one first serial port connector 132 through a UART serial port bus.
  • the common input and output terminals mentioned in this embodiment refer to ports commonly used by two strobe terminals.
  • this port When data flows from the master controller to the interface transceiver, this port is an output terminal relative to the master controller.
  • this port is an input terminal relative to the master controller. It should be noted that the same explanation applies to the common input and output terminals of the subsequent second and third strobe controllers.
  • the microprocessor 121 is configured as follows:
  • the path from the UART pin of the main controller 111 to the common input and output terminal of the first gating controller 141 is selected to take effect through the first general purpose input and output pin CS1;
  • the path from the UART pin of the microprocessor 121 to the common input and output terminal of the first gating controller 141 is selected to be effective through the first general purpose input and output pin CS1.
  • the microprocessor 121 can monitor the working status of the main controller 111 by monitoring the heartbeat signal, watchdog signal, etc. of the main controller 111.
  • the reference value of the monitored signal in the normal working state can be pre-stored, and then the monitored signal can be regularly collected and compared with the reference value, and then whether the working status of the main controller 111 is normal can be judged based on the comparison result.
  • the management board of this embodiment manages the UART signals of the main controller 111 and the UART signals of the microprocessor 121 through the microprocessor 121, realizes dual-channel UART serial port signal redundancy, and can use the main controller to control the UART serial port signal under default circumstances.
  • the microprocessor takes over the management of the UART serial port signal, which helps to improve the stability and reliability of the UART serial port interface.
  • the first interface path and the second interface path both include CAN paths;
  • the first interface signal control unit 110 further includes a first SPI to CAN controller 112 and a second SPI to CAN controller 113
  • the gating unit 140 further includes a second gating controller 142 and a third gating controller 143
  • the interface unit 130 further includes a first CAN transceiver 133, a second CAN transceiver 134 and a CAN port connector 135;
  • One SPI pin of the master controller 111 is connected to an SPI pin of the first SPI to CAN controller 112 , and another SPI pin of the master controller 111 is connected to an SPI pin of the second SPI to CAN controller 113 ;
  • the CAN pin of the first SPI to CAN controller 112 and the first CAN pin of the microprocessor 121 are respectively connected to the two strobe terminals of the second strobe controller 142, the strobe control terminal of the second strobe controller 142 is connected to the second general input and output pin CS2 of the microprocessor 121, the common input and output terminal of the second strobe controller 142 is connected to one end of the first CAN transceiver 133, and the other end of the first CAN transceiver 133 is connected to the CAN port connector 135.
  • the CAN pin of the second SPI to CAN controller 113 and the second CAN pin of the microprocessor 121 are respectively connected to the two strobe ends of the third strobe controller 143, the strobe control end of the third strobe controller 143 is connected to the third general input and output pin CS3 of the microprocessor 121, the common input and output end of the third strobe controller 143 is connected to one end of the second CAN transceiver 134, and the other end of the second CAN transceiver 134 is connected to the CAN port connector 135.
  • the microprocessor 121 is configured as follows:
  • the path from the CAN pin of the first SPI-to-CAN controller 112 to the common input/output terminal of the second strobe controller 142 is selected to be effective through the second general-purpose input/output pin CS2
  • the path from the CAN pin of the second SPI-to-CAN controller 113 to the common input/output terminal of the third strobe controller 143 is selected to be effective through the third general-purpose input/output pin CS3.
  • the path from the first CAN pin of the microprocessor 121 to the common input and output end of the second selection controller 142 is selected through the second general input and output pin CS2
  • the path from the second CAN pin of the microprocessor 121 to the common input and output end of the third selection controller 143 is selected through the third general input and output pin CS3.
  • the management board of this embodiment manages the SPI signal of the main controller 111 and the CNA signal of the microprocessor 121 through the microprocessor 121, realizes dual-channel CAN interface signal redundancy, and can use the main controller to control the SPI signal to CAN output under default circumstances.
  • the microprocessor takes over the management of the CAN signal, which helps to improve the stability and reliability of the CAN interface.
  • the main controller 111 and the microprocessor 121 are both connected to a gold finger 150 , and the gold finger 150 is detachably connected to a mainboard bus via a cable.
  • the management board of this embodiment realizes a detachable connection between the management board and the main board through the wire gold finger 150 and the cable, and the management board and the main board are no longer restricted by the distance, which can reduce the inspection and maintenance costs and improve the flexibility of interface management.
  • the management board 100 further includes an indication unit 160 , which includes a first indicator light 161 and a second indicator light 162 ;
  • the first indicator light 161 is connected to the main controller 111 and is configured to indicate the in-position status of the main controller 111;
  • an expansion board 200 can expand one UART serial port into five.
  • two expansion boards 200 can provide ten UART serial ports.
  • the interface module 300 can provide a maximum of eleven UART serial ports.
  • all UART serial ports of the management board 100 can be expanded. This shows that the interface module 300 of this embodiment has better performance and scalability.
  • the dotted lines used to represent the management board 100 and the expansion board 200 shown in FIG5 do not actually exist. The dotted lines represent the area only for facilitating understanding of the positional relationship between the management board 100 and the expansion board 200.
  • the power supply module 500 can be any existing power supply unit (PSU or power supply for short).
  • the power supply module 500 only needs to be able to convert the power input into the voltage or current required for the operation of each module of the industrial control server.
  • a computing module 400 includes: a mainboard 410 and two central processing units 420 ;
  • the computing module 400 is designed with two CPUs (Central Processing Units).
  • the two CPUs are distributed on the same motherboard, and can realize single-dual-path and dual-single-path designs.
  • Single-dual-path means that two CPUs are on one motherboard, and the CPUs are interconnected through a high-speed bus.
  • the CPUs cooperate with each other, and the master CPU is CPU0.
  • Dual-single-path means that two CPUs are distributed on one motherboard, but these two CPUs are in a redundant backup relationship.
  • Each CPU works independently. When the main CPU has a problem, the slave CPU can take over the work of the main CPU and process the data to ensure stable and reliable control.
  • the system supports the startup firmware verification function, and can verify in real time whether the firmware of the current system has changed through the security management module. If an abnormality occurs, it will be repaired, and the microcontroller firmware on the management board will also be monitored and managed in real time.
  • the first PSU 510 When the first PSU 510 is normal and the second PSU 520 is abnormal, the first PSU 510 is controlled to bear the entire load;
  • the second PSU 520 is controlled to bear the entire load.
  • the industrial control server of this embodiment uses two PSUs for power supply.
  • the PSU uses a 1+1 redundant backup mode.
  • the other PSU can output normally to ensure the power supply needs of the system.
  • the PSU supports hot-swappable design.
  • a PSU fails in operation and maintenance, it can be directly replaced by plugging and unplugging, realizing fast and convenient operation and maintenance needs.
  • the industrial control server further includes an air-cooled heat dissipation module 600 ;
  • the air-cooled heat dissipation module 600 is arranged between the interface module 300 and the computing module 400.
  • the air-cooled heat dissipation module 600 is detachably connected to the computing module 400 and is configured to deliver air volume according to the operating status of the computing module 400.
  • the air-cooled heat dissipation module 600 is turned on immediately after the computing module 400 is powered on.
  • the air-cooled heat dissipation module 600 includes at least one fan module 610 , each fan module 610 includes two fans 611 , and the two fans 611 belonging to the same fan module 610 are redundant with each other.
  • the fan module 610 can use four 8056 fans 611.
  • the fan module 610 has a dual-rotor design, with two fan 611 motors running simultaneously in each module, providing strong air pressure and speed.
  • the fan module supports single-fan redundancy. If one fan module 610 fails, the remaining fans can still meet cooling requirements. Furthermore, if a fan fails, the fan module 610 can be replaced by simply plugging it in.
  • the industrial control server of this embodiment cools the industrial control server through an air-cooled heat dissipation module, thereby ensuring a safe operating environment for the server.
  • the redundant design of the fan improves the safety and stability of the industrial control server.
  • the industrial control server further includes a cold plate heat dissipation module 700 ;
  • the cold plate heat dissipation module 700 includes two cold plates 710 and a liquid cooling pipe 720 .
  • the two cold plates 710 are respectively attached to the two central processing units 420 and are connected in series through the liquid cooling pipe 720 .
  • the cold plate heat dissipation module 700 is configured to turn on when the temperature of any central processing unit 420 exceeds a preset value.
  • the industrial control server of this embodiment incorporates a cold plate heat dissipation module 700 for cooling the CPU of the computing module.
  • the cold plate 710 and liquid cooling pipeline 720 are connected in series, connecting the pipelines of the two CPUs.
  • a unified pipeline transports the high-temperature liquid out the rear window of the server, thereby improving the safety and stability of the industrial control server.
  • the cold plate heat dissipation module utilizes a circulating cooling method, effectively reducing noise and energy consumption.
  • the industrial control server further includes a network module 800 ;
  • the network module 800 is disposed on the rear window 1020 of the industrial control server chassis 1000 and includes two dual-port network cards, which are respectively connected to the two central processors 420 , wherein the two network ports of each dual-port network card are redundant.
  • the industrial control server of this embodiment distributes the network part at the rear end of the server.
  • the network is supported by a standard network card.
  • the network card is connected to the server board through a gold finger.
  • the server motherboard is connected to the board through a cable to meet the high-speed signal, power supply and low-speed signal transmission requirements of the board.
  • Each CPU can be connected to a dual-port network card separately.
  • the two network ports of the network card achieve redundancy.
  • the network cards under two different links achieve redundancy synchronously.
  • network resources can be flexibly added, reduced or replaced according to user needs, thereby improving the flexibility of the industrial control server.
  • the industrial control server further includes a storage module 900;
  • the storage module 900 is set on the rear window 1020 of the industrial control server chassis 1000, including a hard disk backplane and at least one hard disk. Each hard disk is connected to the hard disk backplane through a gold finger, and the hard disk backplane is connected to the motherboard 410 through a cable.
  • the interface module 300 supports hot plugging.
  • the industrial control server of this embodiment greatly facilitates the replacement and maintenance of the interface module during operation of the industrial control server by configuring the interface module 300 to support hot plugging, thereby significantly reducing operation and maintenance costs.
  • the side walls of the management box 310 corresponding to each interface module 300 are provided with a clip 320, and the side walls of the front window 1010 of the industrial control server chassis 1000 are provided with a card slot (not shown in the figure) that cooperates with the clip 320.
  • multiple partitions can be set at the front window of the industrial control server.
  • the partitions and the side walls of the front window of the server chassis can provide installation space for each interface module, and the interface module 300 can be disassembled and assembled without tools by pushing and pulling the buckle 320.
  • the industrial control system provided in this application is described below.
  • the industrial control system described below and the industrial control server described above can be referenced to each other.
  • the present application further provides an industrial control system, which includes industrial equipment and the industrial control server of the above embodiment, wherein the industrial equipment is connected to the industrial control server via a cable, and the industrial equipment receives control instructions through the industrial control server;
  • the industrial control server includes: multiple independent interface modules, each interface module is arranged on the front window of the industrial control server chassis, and each interface module includes at least one input and output interface configured to receive operating data from industrial equipment; a computing module, the computing module and each interface module are detachably connected by a cable, and are configured to perform operations on the operating data to generate control instructions, and return the control instructions to the industrial equipment through the target input and output interface for receiving the operating data; a power supply module, the power supply module is arranged on the rear window of the industrial control server chassis, and is detachably connected to the interface module and the computing module, and is configured to provide power to the interface module and the computing module respectively.
  • the industrial control system of this embodiment sets up multiple independent interface modules at the front window of the industrial control server chassis.
  • the interface modules can realize data interaction between the industrial control server and industrial equipment, and then use the computing module that is detachably connected to the interface module to calculate the data of the industrial equipment to obtain control instructions.
  • a detachable power supply module is set at the rear window of the industrial control server chassis to power the computing module and the interface module.

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Abstract

本申请提供一种管理板、接口模组、工控服务器和工控系统，涉及计算机技术领域。该管理板包括：第一接口信号控制单元和第二接口信号控制单元，第二接口信号控制单元用于获取第一接口信号控制单元的工作状态；提供至少一个接口的接口单元和选通单元，选通单元的一个选通端连接第一接口信号控制单元与接口单元以形成第一接口通路，选通单元的另一个选通端连接第二接口信号控制单元与接口单元以形成第二接口通路；第二接口信号控制单元配置用于根据所述工作状态选通所述第一接口通路或第二接口通路。本申请的方案实现了接口冗余式管理，能够提升接口的稳定性，且独立于主板的接口管理方式还能够降低运维成本。

Description

管理板、接口模组、工控服务器和工控系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2024年03月26日提交中国专利局，申请号为202410348302.1，申请名称为“管理板、接口模组、工控服务器和工控系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请实施例涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种管理板、接口模组、工控服务器和工控系统。
背景技术
随着工业自动化程度的不断提高，工控服务器在工业控制领域的应用越来越广泛。然而，现有的工控服务器存在可靠性差、稳定性不足、扩展性不强等问题，难以满足工业控制领域对高可用性、高稳定性和高扩展性的需求。因此，开发一种高效可靠的自控服务器显得尤为重要。
目前，传统的工控服务器接口大多由主板上的控制部件负责管理，然而接口作为工控服务器与外部进行数据交互的主要部件；通常接口使用频率较高因而极容易损坏，维修时不仅需要公控服务器停止工作，而且需要对主板进行检查和维修，造成工控服务器运维和检修成本较高；此外，传统工控服务器的接口类型和数量大多是固定的，可扩展性较差。
发明内容
本申请提供一种管理板、接口模组、工控服务器和工控系统，用以解决传统一体式工控服务器设计复杂且耦合性强的问题，实现灵活、简洁模块化工控服务器。
根据本申请的第一方面，提供了一种管理板，管理板包括：
第一接口信号控制单元，第一接口信号控制单元与主板通过总线连接；
第二接口信号控制单元，第二接口信号控制单元与主板通过总线连接，第二接口信号控制单元与第一接口信号控制单元连接用于获取第一接口信号控制单元的工作状态；
接口单元，接口单元提供至少一个接口；
选通单元，选通单元的一个选通端连接第一接口信号控制单元与接口单元以形成第一接口通路，选通单元的另一个选通端连接第二接口信号控制单元与接口单元以形成第二接口通路，选通单元的选通控制端与第二接口信号控制单元连接；
其中，第二接口信号控制单元配置用于根据工作状态选通第一接口通路或第二接口通路。
在一些可能的实现方式中，第一接口通路和第二接口通路均包括UART串口通路；
第一接口信号控制单元包括主控控制器，第二接口信号控制单元包括微处理器，选通单元包括第一选通控制器，接口单元包括串口收发器和至少一个第一串口连接器；
主控控制器和微处理器通过SPI总线和/或I2C总线连接；
主控控制器的UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)引脚和微处理器的UART引脚分别与第一选通控制器的两个选通端连接，第一选通控制器的选通控制端与微处理器的第一通用输入输出引脚连接，第一选通控制器的公共输入输出端与串口收发器的一端连接，串口收发器的另一端通过UART串口总线连接至少一个第一串口连接器。
在一些可能的实现方式中，微处理器配置为：
在主控控制器工作状态正常的情况下，通过第一通用输入输出引脚选择主控控制器的UART引脚到第一选通控制器的公共输入输出端的通路生效；
在主控控制器工作状态异常的情况下，通过第一通用输入输出引脚选择微处理器的UART引脚到第一选通控制器的公共输入输出端的通路生效。
在一些可能的实现方式中，第一接口通路和第二接口通路均包括CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)通路；
第一接口信号控制单元还包括第一SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)转CAN控制器和第二SPI转CAN控制器，选通单元还包括第二选通控制器和第三选通控制器，接口单元还包括第一CAN收发器、第二CAN收发器和CAN口连接器；
主控控制器的一个SPI引脚与第一SPI转CAN控制器的SPI引脚连接，主控控制器的另一个SPI引脚与第二SPI转CAN控制器的SPI引脚连接；
第一SPI转CAN控制器的CAN引脚和微处理器的第一CAN引脚分别与第二选通控制器的两个选通端连接，第二选通控制器的选通控制端与微处理器的第二通用输入输出引脚连接，第二选通控制器的公共输入输出端与第一CAN收发器的一端连接，第一CAN收发器的另一端与CAN口连接器连接
第二SPI转CAN控制器的CAN引脚和微处理器的第二CAN引脚分别与第三选通控制器的两个选通端连接，第三选通控制器的选通控制端与微处理器的第三通用输入输出引脚连接，第三选通控制器的公共输入输出端与第二CAN收发器的一端连接，第二CAN收发器的另一端与CAN口连接器连接。
在一些可能的实现方式中，微处理器配置为：
在主控控制器工作状态正常的情况下，通过第二通用输入输出引脚选择第一SPI转CAN控制器的CAN引脚到第二选通控制器的公共输入输出端的通路生效，以及通过第三通用输入输出引脚选择第二SPI转CAN控制器的CAN引脚到第三选通控制器的公共输入输出端的通路生效；
在主控控制器工作状态异常的情况下，通过第二通用输入输出引脚选择微处理器的第一CAN引脚到第二选通控制器的公共输入输出端的通路生效，以及通过第三通用输入输出引脚选择微处理器的第二CAN引脚到第三选通控制器的公共输入输出端的通路生效。
在一些可能的实现方式中，主控控制器和微处理器均连接到金手指，金手指通过线缆可拆卸的连接到主板总线。
在一些可能的实现方式中，管理板还包括指示单元，指示单元包括第一指示灯和第二指示灯；
第一指示灯与主控控制器连接，被配置为指示主控控制器的在位状态；
第二指示灯与微处理器连接，被配置为指示微处理器的在位状态。
根据本申请的第二方面，提供了一种接口模组，接口模组包括拓展板和以上管理板和拓展板，拓展板通过拓展板插口与管理板上的任意接口连接，并将任意接口扩展为多个相同接口，管理板和拓展板封装在管理盒子中。
在一些可能的实现方式中，拓展板的数量为多个。
根据本申请的第三方面，提供了一种工控服务器，工控服务器包括：
多个以上接口模组，接口模组均设置在工控服务器机箱的前窗，每个接口模组均包括至少一个被配置为从工业设备接收运行数据的输入输出接口；
计算模组，计算模组与每个接口模组均通过线缆可拆卸连接，被配置为对运行数据执行运算以生成控制指令，并将控制指令通过接收运行数据的目标输入输出接口返回给工业设备；
供电模组，供电模组设置在工控服务器机箱的后窗，并与接口模组和计算模组可拆卸连接，被配置为分别为接口模组和计算模组提供供电。
在一些可能的实现方式中，计算模组包括：主板和两个中央处理器；
两个中央处理器通过单双路或双单路与主板连接，其中，采用单双路连接的两个中央处理器通过高速总线互联二者协同执行计算任务，采用双单路连接的两个中央处理器可同时计算任务且当任意一个中央处理器故障时由另一个中央处理器接管发生故障的中央处理器的计算任务。
在一些可能的实现方式中，供电模组包括第一PSU(Power Supply Unit，电源供应单元)和第二PSU，供电模组被配置为：
在第一PSU和第二PSU均正常的情况下，控制第一PSU和第二PSU各自承担一半负载；
在第一PSU正常且第二PSU异常的情况下，控制第一PSU承担全部负载；
在第一PSU异常且第二PSU正常的情况下，控制第二PSU承担全部负载。
在一些可能的实现方式中，工控服务器还包括风冷式散热模组；
风冷式散热模组设置在接口模组和计算模组之间，风冷式散热模组与计算模组可拆卸连接，被配置为根据计算模组的运行状态输送风量，其中，风冷式散热模组在计算模组上电后立即开启。
在一些可能的实现方式中，风冷式散热模组包括至少一个风扇模组，每个风扇模组均包括两颗风扇，且属于同一个风扇模组的两颗风扇互为冗余。
在一些可能的实现方式中，工控服务器还包括冷板式散热模组；
冷板式散热模组包括两个冷板和液冷管路，两个冷板分别与两个中央处理器贴合，并通过液冷管路串联。
在一些可能的实现方式中，冷板式散热模组被配置为在任意一个中央处理器温度超过预设值时开启。
在一些可能的实现方式中，工控服务器还包括网络模组；
网络模组设置在工控服务器机箱的后窗，包括两个双口网卡，两个双口网卡分别与两个中央处理器连接，其中，每个双口网卡的两个网口互为冗余。
在一些可能的实现方式中，工控服务器还包括存储模组；
存储模组设置在工控服务器机箱的后窗，包括硬盘背板和至少一个硬盘，每个硬盘均通过金手指连接到硬盘背板上，硬盘背板通过线缆与主板连接。
在一些可能的实现方式中，接口模组支持热插拔。
在一些可能的实现方式中，每个接口模组对应的管理盒子侧壁均设置有卡扣，工控服务器机箱的前窗侧壁上设置有与卡扣配合的卡槽。
根据本申请的第四方面，提供了一种工控系统，工控系统包括工业设备和以上工控服务器，工业设备通过线缆与工控服务器连接，工业设备通过工控服务器接收控制指令。
本申请提供的一种管理板，利用均与主板连接的第一接口信号控制单元和第二接口信号控制单元实现双接口信号控制，同时第二接口信号控制单元能够监控第一接口信号控制单元的工作状态，藉由选通单元构造出第一接口信号控制单元到接口单元的第一接口通路，藉由选通单元构造出第二接口信号控制单元到接口单元的第二接口通路，利用第二接口信号控制单元根据所获取的第一接口信号控制单元对应的工作状态对第一接口通路和第二接口通路进行选通，实现了接口冗余式管理，不仅能够提升接口的稳定性，而且独立于主板的接口管理方式还能够显著降低运维成本。
此外，本申请提供的一种接口模组、工控服务器和工控系统，同样能实现上述技术效果，这里不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请提供的管理板的结构示意图之一；
图2是本申请提供的管理板的结构示意图之二；
图3是本申请提供的管理板俯视图；
图4是本申请提供的拓展板俯视图；
图5是本申请提供的接口模组封装示意图；
图6是本申请提供的工控服务器整体结构示意图；
图7是本申请提供的计算模组示意图；
图8是本申请提供的供电模组示意图；
图9是本申请提供的风冷式散热模组示意图；
图10是本申请提供的冷板式散热模组示意图；
图11是本申请提供的工控服务器机箱的后窗示意图。
【附图标记】
100：管理板；
110：第一接口信号控制单元；111：主控控制器；112：第一SPI转CAN控制器；113：第二SPI转CAN
控制器；
120：第二接口信号控制单元；121：微处理器；CS1：第一通用输入输出引脚；CS2：第二通用输入输
出引脚；CS3：第三通用输入输出引脚；
130：接口单元；131：串口收发器；132：第一串口连接器；133：第一CAN收发器；134：第二CAN收
发器；135：CAN口连接器；
140：选通单元；141：第一选通控制器；142：第二选通控制器；143：第三选通控制器；
150：金手指；
160：指示单元；161：第一指示灯；162：第二指示灯；
200：拓展板；210：拓展板插口；220：第二串口连接器；
300：接口模组；310：管理盒子；320：卡扣；
400：计算模组；410：主板；420：中央处理器；
500：供电模组；510：第一PSU；520：第二PSU；
600：风冷式散热模组；610：风扇模组；611：风扇；
700：冷板式散热模组；710：冷板；720：液冷管路；
800：网络模组；
900：存储模组；
1000：工控服务器机箱；1010：前窗；1020：后窗。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面结合图1至图11描述本申请的一种工控服务器和一种工控系统。
图1是本申请提供的管理板的结构示意图之一，请参照图1所示，本实施例提供了一种管理板100，该管理板100主要包括第一接口信号控制单元110、第二接口信号控制单元120、接口单元130和选通单元140四部分，下面将结合各部分进行详细说明：
第一接口信号控制单元110，第一接口信号控制单元110与主板通过总线连接；
第二接口信号控制单元120，第二接口信号控制单元120与主板通过总线连接，第二接口信号控制单元120与第一接口信号控制单元110连接用于获取第一接口信号控制单元110的工作状态；
接口单元130，接口单元130提供至少一种接口；
选通单元140，选通单元140的一个选通端连接第一接口信号控制单元110与接口单元130以形成第一接口通路，选通单元140的另一个选通端连接第二接口信号控制单元120与接口单元130以形成第二接口通路，选通单元140的选通控制端与第二接口信号控制单元120连接；
其中，第二接口信号控制单元120配置用于根据工作状态选通第一接口通路或第二接口通路；
在第一接口信号控制单元110的工作状态正常的情况下控制选通单元140选通第一接口通路，或者配置用于在第一接口信号控制单元110的工作状态异常的情况下控制选通单元140选通第二接口通路。
本实施例的管理板，利用均与主板连接的第一接口信号控制单元110和第二接口信号控制单元120实现双接口信号控制，同时第二接口信号控制单元120能够监控第一接口信号控制单元110的工作状态，藉由选通单元140构造出第一接口信号控制单元110到接口单元130的第一接口通路，藉由选通单元140构造出第二接口信号控制单元120到接口单元130的第二接口通路，利用第二接口信号控制单元120根据所获取的第一接口信号控制单元110对应的工作状态对第一接口通路和第二接口通路进行选通，实现了接口冗余式管理，不仅能够提升接口的稳定性，而且独立于主板的接口管理方式还能够显著降低运维成本。
在一些可能的实现方式中，请参照图2所示，第一接口通路和第二接口通路均包括UART串口通路；其中，UART串口包括但不限于RS485串口、RS232串口等；
第一接口信号控制单元110包括主控控制器111，第二接口信号控制单元120包括微处理器121，选通单元140包括第一选通控制器141，接口单元130包括串口收发器131和至少一个第一串口连接器132；其中，主控控制器111可以采用使用ARM(Advanced RISC Machines，高级精简指令集机器)架构控制器，例如可以采用基本管理控制器作为主控控制器，而微处理器121可以采用51单片机、STM32单片机等常规单片机。
主控控制器111和微处理器121通过SPI总线和/或I2C(Inter-Integrated Circuit，两线式串行总线)总线连接；在实施过程中，主控控制器111和微处理器121可以通过各自的通用输入输出引脚监控对方的看门狗信号以实现对工作中状态的监控；
主控控制器111的UART引脚和微处理器121的UART引脚分别与第一选通控制器141的两个选通端连接，第一选通控制器141的选通控制端与微处理器121的第一通用输入输出引脚CS1连接，第一选通控制器141的公共输入输出端与串口收发器131的一端连接，串口收发器131的另一端通过UART串口总线连接至少一个第一串口连接器132。
需要说明的是，本实施例提及的公共输入输出端指的是两个选通端公共使用的端口，对于从数据流向从主控控制器到接口收发器时该端口相对于主控控制器属于输出端，而对于数量流向从接口收发器到主控控制器时该端口相对于主控控制器属于输入端。需要说明的是，对于后续第二选通控制器和第三选通控制器的公共输入输出端同样适用于以上解释。
在一些可能的实现方式中，请继续参照图2所示，微处理器121配置为：
在主控控制器111工作状态正常的情况下，通过第一通用输入输出引脚CS1选择主控控制器111的UART引脚到第一选通控制器141的公共输入输出端的通路生效；
在主控控制器111工作状态异常的情况下，通过第一通用输入输出引脚CS1选择微处理器121的UART引脚到第一选通控制器141的公共输入输出端的通路生效。
在实施过程中，微处理器121可以通过监测主控控制器111的心跳信号、看门狗信号等实现对主控控制器111工作状态的监控，例如，可以预先存储正常工作状态的被监控信号的参考值，然后定期采集被监控信号并与参考值进行比较，再根据比较结果判断出主控控制器111的工作状态是否正常。
本实施例的管理板，通过微处理器121实现了对主控控制器111的UART信号和微处理器121的UART信号的管理，实现了双路UART串口信号冗余，能够在默认的情况下使用主控控制器控制UART串口信号，在主控控制器异常时使用微处理器接管UART串口信号的管理工作，有助于提升UART串口接口的稳定性和可靠性。
在一些可能的实现方式中，请继续参照图2所示，第一接口通路和第二接口通路均包括CAN通路；
第一接口信号控制单元110还包括第一SPI转CAN控制器112和第二SPI转CAN控制器113，选通单元140还包括第二选通控制器142和第三选通控制器143，接口单元130还包括第一CAN收发器133、第二CAN收发器134和CAN口连接器135；
主控控制器111的一个SPI引脚与第一SPI转CAN控制器112的SPI引脚连接，主控控制器111的另一个SPI引脚与第二SPI转CAN控制器113的SPI引脚连接；
第一SPI转CAN控制器112的CAN引脚和微处理器121的第一CAN引脚分别与第二选通控制器142的两个选通端连接，第二选通控制器142的选通控制端与微处理器121的第二通用输入输出引脚CS2连接，第二选通控制器142的公共输入输出端与第一CAN收发器133的一端连接，第一CAN收发器133的另一端与CAN口连接器135连接
第二SPI转CAN控制器113的CAN引脚和微处理器121的第二CAN引脚分别与第三选通控制器143的两个选通端连接，第三选通控制器143的选通控制端与微处理器121的第三通用输入输出引脚CS3连接，第三选通控制器143的公共输入输出端与第二CAN收发器134的一端连接，第二CAN收发器134的另一端与CAN口连接器135连接。
在一些可能的实现方式中，请继续参照图2所示，微处理器121配置为：
在主控控制器111工作状态正常的情况下，通过第二通用输入输出引脚CS2选择第一SPI转CAN控制器112的CAN引脚到第二选通控制器142的公共输入输出端的通路生效，以及通过第三通用输入输出引脚CS3选择第二SPI转CAN控制器113的CAN引脚到第三选通控制器143的公共输入输出端的通路生效；
在主控控制器111工作状态异常的情况下，通过第二通用输入输出引脚CS2选择微处理器121的第一CAN引脚到第二选通控制器142的公共输入输出端的通路生效，以及通过第三通用输入输出引脚CS3选择微处理器121的第二CAN引脚到第三选通控制器143的公共输入输出端的通路生效。
本实施例的管理板，通过微处理器121实现了对主控控制器111的SPI信号和微处理器121的CNA信号的管理，实现了双路CAN接口信号冗余，能够在默认的情况下使用主控控制器控制SPI信号转CAN输出，在主控控制器异常时使用微处理器接管CAN信号的管理工作，有助于提升CAN接口的稳定性和可靠性。
在一些可能的实现方式中，请参照图3所示，主控控制器111和微处理器121均连接到金手指150，金手指150通过线缆可拆卸的连接到主板总线。
本实施例的管理板，通过线金手指150与线缆实现管理板和主板的可拆卸连接，并且管理板与主板不再受到距离的限制，能够降低检修和维护成本，提升接口管理的灵活性。
在一些可能的实现方式中，请参照图3和图5所示，管理板100还包括指示单元160，指示单元160包括第一指示灯161和第二指示灯162；
第一指示灯161与主控控制器111连接，被配置为指示主控控制器111的在位状态；
第二指示灯162与微处理器121连接，被配置为指示微处理器121的在位状态。
本实施例的管理板，通第一指示灯161和第二指示灯162实现对主控控制器111和微处理器121的在位状态监控，直观而简便的将管理板的状态反馈给用户，显著降低运维难度，有助提升接口管理板维修效率。
在一些可能的实现方式中，请参照图3、图4和图5所示，本申请还提供了一种接口模组300，接口模组300包括以上实施例的管理板100和拓展板200，拓展板200通过拓展板插口210与管理板100上的任意接口连接，并将任意接口扩展为多个相同接口，管理板和拓展板封装在管理盒子中。
可选的，接口模组中可以设置多个拓展板，不妨以管理板上的串口连接器为例，拓展板200通过拓展板插口210与任意一个第一串口连接器132，并将任意一个第一串口连接器132扩展为多个第二串口连接器220，管理板100和拓展板200封装在管理盒子310中，第一串口连接器132的数量为三个，拓展板200的数量为两个，两个拓展板200分别与两个第一串口连接器132连接。
示例性的，请参照图5所示，不妨假设一个拓展板200能够将一路UART串口扩展为五路，由此两个拓展板200能够提供十路UART串口，结合管理板100上预留的一路未扩展的UART串口，该接口模组300最大能够提供十一路UART串口；在实施过程中，可以对管理板100的所有的UART串口均进行扩展，可见本实施例的接口模组300具有较佳的性和可扩展性。需要说明的是图5中示出的用于表示管理板100和拓展板200的虚线实际是不存在的，虚线表示的区域仅用于便于理解管理板100和拓展板200的位置关系。
图6是本申请提供的工控服务器整体结构示意图，请参照图6所示，本申请还提供了一种工控服务器，工控服务器包括：
多个以上实施例的接口模组300，接口模组300均设置在工控服务器机箱1000的前窗1010，每个接口模组300均包括至少一个被配置为从工业设备接收运行数据的输入输出接口。
在本实施例中，多个接口模组300相互独立,，任意两个接口模组300的连接、拆卸、用于均互不影响，任意一个接口模组300均可以包括多个输入输出接口，该输入输出接口可以是任意现有的能够使工业设备和服务器实现数据传输的接口，例如高速总线接口、串行数据接口等等。不同接口模组300所包括的接口数量、接口类型可以相同也可以不同。
计算模组400，计算模组400与每个接口模组300均通过线缆可拆卸连接，被配置为对运行数据执行运算以生成控制指令，并将控制指令通过接收运行数据的目标输入输出接口返回给工业设备；
在本实施例中，各个接口模组300通过线缆连接到计算模组400，线缆的长度略大于接口模组300整体从工控服务器机箱1000中拉出时接口模组300与计算模组400的距离；可拆卸连接可以通过适配插口实现，例如可以在线缆的两端分别设置两种不同的插口，一个插口与计算模组400上的插槽适配，另一个插口与可以设置成插槽的形式从而与接口模组300适配，当然连接线缆两端插口的形式可以根据需求进行调换；需要说明的是，各个接口模组300均支持热插拔，在工控服务器运行的过程中如存在接口模组发生损坏无需关闭即可实现检查和更换。
供电模组500，供电模组500设置在工控服务器机箱1000的后窗1020，并与接口模组300和计算模组400可拆卸连接，被配置为分别为接口模组300和计算模组400提供供电。
在本实施例中，供电模组500可以是任意现有的电源供应器(Power supply unit，简称PSU或电源)，供电模组500只要能够将电源输入转换成工控服务器各模组工作时所需的电压或电流即可。
本实施例的工控服务器，通过在工控服务器机箱的前窗处设置多个相互独立的接口模组300，该接口模组300可实现工控服务器与工业设备的数据交互，然后再利用与接口模组可拆卸连接的计算模组400对工业设备的数据进行运算从而得到控制指令，同时还通过工控服务器机箱后窗处设置可拆卸的供电模组500为计算模组400和接口模组300供电，所提出的模组化设计，使得工控服务器具有良好的可维护性和扩展性，能够显著降低运维成本。
在一些可能的实现方式中，请参照图7所示，计算模组400包括：主板410和两个中央处理器420；
两个中央处理器420通过单双路或双单路与主板410连接，其中，采用单双路连接的两个中央处理器420通过高速总线互联二者协同执行计算任务，采用双单路连接的两个中央处理器420可同时计算任务且当任意一个中央处理器420故障时由另一个中央处理器420接管发生故障的中央处理器420的计算任务。
本实施例的工控服务器，计算模组400采用两个CPU(Central Processing Unit，中央处理器)进行设计，两个CPU分布在同一个主板上，可以实现单双路和双单路的设计，单双路是两个CPU在一个主板上，CPU之间通过高速总线互联，CPU之间相互协作，主控CPU为CPU0。双单路是两个CPU分布在一个主板上，但是这两个CPU为冗余备份关系，每个CPU单独工作，当主CPU出现问题时，从CPU可以接管主CPU的工作并进行数据的处理，保障控制的稳定可靠。同时，系统支持启动固件校验功能，可以通过安全管理模块实时校验当前系统的固件是否有变动，如果发生异常会进行修复处理，管理板上的微控制器固件也会实时进行监控管理。
在一些可能的实现方式中，请参照图8所示，供电模组500包括第一PSU510和第二PSU520，供电模组500被配置为：
在第一PSU510和第二PSU520均正常的情况下，控制第一PSU510和第二PSU520各自承担一半负载；
在第一PSU510正常且第二PSU520异常的情况下，控制第一PSU510承担全部负载；
在第一PSU510异常且第二PSU520正常的情况下，控制第二PSU520承担全部负载。
本实施例的工控服务器，供电部分使用两个PSU进行供电，PSU使用1+1冗余的备份方式，当一个PSU出现问题时另一个PSU可以正常输出，保障系统的供电需求，同时PSU支持热插拔设计，运维故障PSU时可以直接通过插拔方式进行更换，实现快速便捷的运维需求。
在一些可能的实现方式中，请参照图6和图9所示，工控服务器还包括风冷式散热模组600；
风冷式散热模组600设置在接口模组300和计算模组400之间，风冷式散热模组600与计算模组400可拆卸连接，被配置为根据计算模组400的运行状态输送风量，其中，风冷式散热模组600在计算模组400上电后立即开启。
在一些可能的实现方式中，请再次参照图9所示，风冷式散热模组600包括至少一个风扇模组610，每个风扇模组610均包括两颗风扇611，且属于同一个风扇模组610的两颗风扇611互为冗余。
举例来说，风扇可以使用4个8056风扇611，风扇模组610是双转子的设计结构，每个模组内部有两个风扇611马达可以同时运行，从而可以提供强劲的风压和风速。风扇支持单风扇冗余设计，当一个风扇模组610故障时，其他风扇依然可以满足散热需求，同时当风扇故障时，可以支持插拔操作更换风扇模组610。
本实施例的工控服务器，通过风冷式散热模组实现为工控服务器降温，从而保障服务器运行环境安全，同是结合风扇的冗余式设计提高了工控服务器的安全性和稳定性。
在一些可能的实现方式中，请参照图10所示，工控服务器还包括冷板式散热模组700；
冷板式散热模组700包括两个冷板710和液冷管路720，两个冷板710分别与两个中央处理器420贴合，并通过液冷管路720串联。
在一些可能的实现方式中，冷板式散热模组700被配置为在任意一个中央处理器420温度超过预设值时开启。
本实施例的工控服务器，为了提供更高的散热适应能力，应对更复杂的环境，针对计算模组的中央处理器CPU散热，增加了冷板式散热模组700，冷板710和液冷管路720使用串联方式，把两CPU的管路串接在一起，最后通过统一的管路把高温液体运出到服务器的后窗，提升工控服务器的安全性和稳定性，此外由于冷板式散热模组用循环冷却方式，可有效降低噪音和能耗。
在一些可能的实现方式中，请参照图11所示，工控服务器还包括网络模组800；
网络模组800设置在工控服务器机箱1000的后窗1020，包括两个双口网卡，两个双口网卡分别与两个中央处理器420连接，其中，每个双口网卡的两个网口互为冗余。
本实施例的工控服务器，将网络部分分布在服务器的最后端，网络通过标准的网卡支持，网卡通过金手指和服务器的板卡连接，服务器主板通过线缆和板卡连接，完成板卡的高速信号，供电和低速信号传输需求，每个CPU可以单独连接一个双口网卡，网卡的两个网口实现冗余，同时，两个不同链路下的网卡同步实现冗余；同时网络资源可以根据用户的需求进行灵活的模组的增减或替换，提升工控服务器的灵活性。
在一些可能的实现方式中，工控服务器还包括存储模组900；
存储模组900设置在工控服务器机箱1000的后窗1020，包括硬盘背板和至少一个硬盘，每个硬盘均通过金手指连接到硬盘背板上，硬盘背板通过线缆与主板410连接。
本实施例的工控服务器，将存储部分设置在服务器的后窗，通过硬盘背板和硬盘连接，硬盘背板通过线缆和主板连接，硬盘可以支持热插拔，满足在线热运维；同时存储资源同样可以根据用户的需求进行灵活的模组的增减或替换，能够提升灵活性。
在一些可能的实现方式中，接口模组300支持热插拔。
本实施例的工控服务器，通过将接口模组300设置为支持热插拔的结构，极大的方便了在工控服务器运行过程中对接口模组的更换和维修，显著降低运维成本。
在一些可能的实现方式中，请再次参照图5和图6所示，每个接口模组300对应的管理盒子310侧壁均设置有卡扣320，工控服务器机箱1000的前窗1010侧壁上设置有与卡扣320配合的卡槽(图中未示出)。
在实施过程中，当存在多个接口模组300时，可以在工控服务器前窗处设置多个隔板，隔板和服务器器机箱前窗的侧壁能够为每个接口模组提供安装空间，通过推拉卡扣320可实现接口模组300的免工具拆装。
下面对本申请提供的工控系统进行描述，下文描述的工控系统与上文描述的工控服务器可相互对应参照。
在又一个实施例中，本申请还提供了一种工控系统，工控系统包括工业设备和以上实施例的工控服务器，工业设备通过线缆与工控服务器连接，工业设备通过工控服务器接收控制指令；
其中，工控服务器包括：多个相互独立的接口模组，每个接口模组均设置在工控服务器机箱的前窗，每个接口模组均包括至少一个被配置为从工业设备接收运行数据的输入输出接口；计算模组，计算模组与每个接口模组均通过线缆可拆卸连接，被配置为对运行数据执行运算以生成控制指令，并将控制指令通过接收运行数据的目标输入输出接口返回给工业设备；供电模组，供电模组设置在工控服务器机箱的后窗，并与接口模组和计算模组可拆卸连接，被配置为分别为接口模组和计算模组提供供电。
本实施例的工控系统，通过在工控服务器机箱的前窗处设置多个相互独立的接口模组，该接口模组可实现工控服务器与工业设备的数据交互，然后再利用与接口模组可拆卸连接的计算模组对工业设备的数据进行运算从而得到控制指令，同时还通过工控服务器机箱后窗处设置可拆卸的供电模组为计算模组和接口模组供电，所提出的模块化设计，使得工控服务器具有良好的可维护性和扩展性，能够显著降低运维成本。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (21)

  1. 一种管理板，其特征在于，所述管理板包括：
    第一接口信号控制单元，所述第一接口信号控制单元与主板通过总线连接；
    第二接口信号控制单元，所述第二接口信号控制单元与主板通过总线连接，所述第二接口信号控制单元与所述第一接口信号控制单元连接用于获取所述第一接口信号控制单元的工作状态；
    接口单元，所述接口单元提供至少一个接口；
    选通单元，所述选通单元的一个选通端连接第一接口信号控制单元与所述接口单元以形成第一接口通路，所述选通单元的另一个选通端连接第二接口信号控制单元与所述接口单元以形成第二接口通路，所述选通单元的选通控制端与所述第二接口信号控制单元连接；
    其中，所述第二接口信号控制单元配置用于根据所述工作状态选通所述第一接口通路或所述第二接口通路。
  2. 根据权利要求1所述的管理板，其特征在于，所述第一接口通路和所述第二接口通路均包括通用异步收发传输器UART串口通路；
    所述第一接口信号控制单元包括主控控制器，所述第二接口信号控制单元包括微处理器，所述选通单元包括第一选通控制器，所述接口单元包括串口收发器和至少一个第一串口连接器；
    所述主控控制器和所述微处理器通过串行外设接口SPI总线，和/或，两线式串行总线I2C总线连接；
    所述主控控制器的UART引脚和所述微处理器的UART引脚分别与所述第一选通控制器的两个选通端连接，所述第一选通控制器的选通控制端与所述微处理器的第一通用输入输出引脚连接，所述第一选通控制器的公共输入输出端与所述串口收发器的一端连接，所述串口收发器的另一端通过UART串口总线连接所述至少一个第一串口连接器。
  3. 根据权利要求2所述的管理板，其特征在于，所述微处理器配置为：
    在所述主控控制器工作状态正常的情况下，通过所述第一通用输入输出引脚选择所述主控控制器的UART引脚到所述第一选通控制器的公共输入输出端的通路生效；
    在所述主控控制器工作状态异常的情况下，通过所述第一通用输入输出引脚选择所述微处理器的UART引脚到所述第一选通控制器的公共输入输出端的通路生效。
  4. 根据权利要求2所述的管理板，其特征在于，所述第一接口通路和所述第二接口通路均包括CAN通路：
    所述第一接口信号控制单元还包括第一SPI转控制器局域网络CAN控制器和第二SPI转CAN控制器，所述选通单元还包括第二选通控制器和第三选通控制器，所述接口单元还包括第一CAN收发器、第二CAN收发器和CAN口连接器；
    所述主控控制器的一个SPI引脚与所述第一SPI转CAN控制器的SPI引脚连接，所述主控控制器的另一个SPI引脚与所述第二SPI转CAN控制器的SPI引脚连接；
    所述第一SPI转CAN控制器的CAN引脚和所述微处理器的第一CAN引脚分别与所述第二选通控制器的两个选通端连接，所述第二选通控制器的选通控制端与所述微处理器的第二通用输入输出引脚连接，所述第二选通控制器的公共输入输出端与所述第一CAN收发器的一端连接，所述第一CAN收发器的另一端与所述CAN口连接器连接
    所述第二SPI转CAN控制器的CAN引脚和所述微处理器的第二CAN引脚分别与所述第三选通控制器的两个选通端连接，所述第三选通控制器的选通控制端与所述微处理器的第三通用输入输出引脚连接，所述第三选通控制器的公共输入输出端与所述第二CAN收发器的一端连接，所述第二CAN收发器的另一端与所述CAN口连接器连接。
  5. 根据权利要求4所述的管理板，其特征在于，所述微处理器配置为：
    在所述主控控制器工作状态正常的情况下，通过所述第二通用输入输出引脚选择所述第一SPI转CAN控制器的CAN引脚到所述第二选通控制器的公共输入输出端的通路生效，以及通过所述第三通用输入输出引脚选择所述第二SPI转CAN控制器的CAN引脚到所述第三选通控制器的公共输入输出端的通路生效；
    在所述主控控制器工作状态异常的情况下，通过所述第二通用输入输出引脚选择所述微处理器的第一CAN引脚到所述第二选通控制器的公共输入输出端的通路生效，以及通过所述第三通用输入输出引脚选择所述微处理器的第二CAN引脚到所述第三选通控制器的公共输入输出端的通路生效。
  6. 根据权利要求2所述的管理板，其特征在于，所述主控控制器和所述微处理器均连接到金手指，所述金手指通过线缆可拆卸的连接到主板总线。
  7. 根据权利要求2所述的管理板，其特征在于，所述管理板还包括指示单元，所述指示单元包括第一指示灯和第二指示灯；
    所述第一指示灯与所述主控控制器连接，被配置为指示所述主控控制器的在位状态；
    所述第二指示灯与所述微处理器连接，被配置为指示所述微处理器的在位状态。
  8. 一种接口模组，其特征在于，所述接口模组包括拓展板和权利要求1至7任意一项所述的管理板，所述拓展板通过拓展板插口与管理板上的任意接口连接，并将所述任意接口扩展为多个相同接口，所述管理板和所述拓展板封装在管理盒子中。
  9. 根据权利要求8所述的接口模组，其特征在于，所述拓展板的数量为多个。
  10. 一种工控服务器，其特征在于，所述工控服务器包括：
    多个权利要求8或9所述的接口模组，所述接口模组均设置在工控服务器机箱的前窗，每个接口模组均包括至少一个被配置为从工业设备接收运行数据的输入输出接口；
    计算模组，所述计算模组与每个所述接口模组均通过线缆可拆卸连接，被配置为对所述运行数据执行运算以生成控制指令，并将所述控制指令通过接收所述运行数据的目标输入输出接口返回给工业设备；
    供电模组，所述供电模组设置在工控服务器机箱的后窗，并与所述接口模组和所述计算模组可拆卸连接，被配置为分别为所述接口模组和所述计算模组提供供电。
  11. 根据权利要求10所述的工控服务器，其特征在于，所述计算模组包括：主板和两个中央处理器；
    两个中央处理器通过单双路或双单路与所述主板连接，其中，采用所述单双路连接的两个中央处理器通过高速总线互联二者协同执行计算任务，采用所述双单路连接的两个中央处理器可同时计算任务且当任意一个中央处理器故障时由另一个中央处理器接管发生故障的中央处理器的计算任务。
  12. 根据权利要求10所述的工控服务器，其特征在于，所述供电模组包括第一电源供应单元PSU和第二PSU，所述供电模组被配置为：
    在所述第一PSU和所述第二PSU均正常的情况下，控制所述第一PSU和所述第二PSU各自承担一半负载；
    在所述第一PSU正常且所述第二PSU异常的情况下，控制所述第一PSU承担全部负载；
    在所述第一PSU异常且所述第二PSU正常的情况下，控制所述第二PSU承担全部负载。
  13. 根据权利要求10所述的工控服务器，其特征在于，所述工控服务器还包括风冷式散热模组；
    所述风冷式散热模组设置在所述接口模组和所述计算模组之间，所述风冷式散热模组与所述计算模组可拆卸连接，被配置为根据所述计算模组的运行状态输送风量，其中，所述风冷式散热模组在所述计算模组上电后立即开启。
  14. 根据权利要求13所述的工控服务器，其特征在于，所述风冷式散热模组包括至少一个风扇模组，每个风扇模组均包括两颗风扇，且属于同一个风扇模组的两颗风扇互为冗余。
  15. 根据权利要求11所述的工控服务器，其特征在于，所述工控服务器还包括冷板式散热模组；
    所述冷板式散热模组包括两个冷板和液冷管路，两个冷板分别与两个中央处理器贴合，并通过液冷管路串联。
  16. 根据权利要求15所述的工控服务器，其特征在于，所述冷板式散热模组被配置为在任意一个中央处理器温度超过预设值时开启。
  17. 根据权利要求11所述的工控服务器，其特征在于，所述工控服务器还包括网络模组；
    所述网络模组设置在工控服务器机箱的后窗，包括两个双口网卡，两个双口网卡分别与两个中央处理器连接，其中，每个双口网卡的两个网口互为冗余。
  18. 根据权利要求11所述的工控服务器，其特征在于，所述工控服务器还包括存储模组；
    所述存储模组设置在工控服务器机箱的后窗，包括硬盘背板和至少一个硬盘，每个硬盘均通过金手指连接到所述硬盘背板上，所述硬盘背板通过线缆与所述主板连接。
  19. 根据权利要求10所述的工控服务器，其特征在于，所述接口模组支持热插拔。
  20. 根据权利要求10所述的工控服务器，其特征在于，每个接口模组对应的管理盒子侧壁均设置有卡扣，所述工控服务器机箱的前窗侧壁上设置有与所述卡扣配合的卡槽。
  21. 一种工控系统，其特征在于，所述工控系统包括工业设备和权利要求10至20任意一项所述的工控服务器，所述工业设备通过线缆与所述工控服务器连接，所述工业设备通过所述工控服务器接收控制指令。
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