BPI-6202嵌入式单板工控机简介

嵌入式工控机概述

嵌入式工控机定义及应用场景

工控机（Industrial Personal Computer，简称IPC）是20世纪90年代出现的增强型微型计算机，广泛应用于工业现场监测和控制。工业个人计算机通常在恶劣的环境中运行。数据安全性要求也更高，所以工控机通常会专门设计加固、防尘、防潮、防腐蚀、防辐射等。到现在为止，X86+Windows（Wintel）架构仍然是主流工业计算机的主流解决方案。可以定义为传统的工控机。一般来说

传统工控机在工控领域的自动化、信息化进程中发挥着重要作用的同时，其固有的弱点也一直困扰着制造商、集成商和用户。每个人都在寻找更好的解决方案

近十年来，嵌入式系统发展迅速。凭借其低功耗、低成本和不断提升的高性能，成为移动设备（手机、PAD）的唯一解决方案；各行业数据采集和处理的理想选择。ARM架构的嵌入式系统具有灵活高效定制软硬件方案的特点。目前已经形成了完整的产业链生态系统，可以为用户提供符合其实际需求并具有一定超前性的解决方案。利润率更高、价格更具竞争力的产品；当用户需求逐渐超过现有产品的能力时，通过快速的程序设计和迭代，不断提供满足用户需求的新产品，

与传统工控机相比，基于嵌入式计算机架构而专门设计的系统称为嵌入式工控机。

传统工控机与嵌入式工控机的主要特点对比如下：

主要特点

嵌入式工控机已经成为传统工控机的有力竞争者。未来前者对后者形成压倒性优势，毫无悬念

嵌入式工控机应用场景

工业互联网、物联网的快速发展，不仅是众多计算机软硬件厂商（包括通信解决方案和产品厂商，本质上是计算机系统，甚至嵌入式系统软硬件厂商）试图进入的一场战斗。利润比较高的行业。是行业市场监测的一次又一次尝试；也是一场开启“民智民智”，普及专业知识的启蒙运动。这场持续了十余年的大风暴，将普罗大众对监控应用的需求和想象扩展到了各行各业的各个角落

“云-管-边-端”概念是基于互联网思维和术语对监控原理的经典总结和归纳；几十年来各行业监控应用采用的主流模型和架构

主流模型和架构

云：实现监控中心系统和更先进的应用软件和算法的计算机系统。这里的“云”既包括互联网上的“公有云”，也包括企业局域网上的“私有云”。构建“云”计算机系统，目前主要是高端X86+Windows/Linux服务器及其集群

管道：为设备两侧提供各种高效、可靠、便捷、高性价比的有线/无线通道。“云”与“边”之间不仅有“管道”，如广域以太网、4G/5G等；在应用现场的“边”和“端”之间，也有适合现场应用场景的管道。有线/无线“管道”的存在，如本地以太网、串口、高速电力线载波（HPLC）、LoRa、ZigBee、WIFI等。

边缘：用于执行现场计算任务的计算机系统。“边缘”的主要角色早期由传统工业计算机承担，或者在要求不那么严格时由一般台式机和服务器承担；现在有一种用中高端ARM架构嵌入式系统构建嵌入式工控机的趋势

终端：工业应用中用于监控主设备（primary device）的设备（secondary device），物联网环境中用于监控各种主设备的设备（secondary device）。“端”的主要作用早期是通过低端的嵌入式单片机系统实现的；目前逐步过渡到低端嵌入式系统（主频1GMHz以下）为主流方案

从以上分析不难看出，工控机的应用主要位于“边缘”层面。作为“边缘”的具体应用，嵌入式工控机主要承载以下两类功能：

通过专门设计的工业级低端嵌入式计算机系统实现网关、NVR、路由器、防火墙等自动化操作。部分具有简单的字符/位图显示和特殊按键参数配置及状态显示功能

交互式操作类，完整的监控和系统（含HMI人机交互界面）等功能，通过专门设计的工业级中高端嵌入式计算机系统实现，具有矢量图形系统的交互能力

嵌入式工控机典型应用场景

智能配电房、机房动力环境、泵站、智能园区、智能园区、智能制造等边缘“大脑”，实现与现场数据采集单元、测控装置、保护设备、 PLC设备、CNC设备、机器人设备接入、协议解析、报警处理、转换、综合传输与控制

嵌入式SCADA系统（C/S、B/S模式）

100ms级软PLC

工控/物联网领域小数据服务器

企业车间级工业看板/OEE看板，满足“智能化转型、数字化转型”需求的轻量化MES前端数据采集与展示

基于行业应用的第三方算法和模型开发运营平台

视频前端设备接入与推送、视频录制与联动、视频AI分析接口与分析结果综合联动

现场网络安全和审计

应用场景

BPI-6202嵌入式单板工控机

PCBA硬件

PCBA硬件

产品描述

关于 BPI-6202 产品

BPI-6202是香蕉派社区和极开达公司针对各个工控领域开发的一款高性价比的通用嵌入式单板工控机。与J1800/J1900等同类嵌入式产品相比，具有以下优势：

工业级产品，性能强，功耗低：工业级标准，性能超越赛扬；低功耗无散热，可长期运行

抗干扰设计，适合恶劣工况：电源/网口/串口均按EMC3~4等级设计

单板结构，不插拔更可靠：集成核心板和底板功能，可靠性更高，寿命更长

产业链的整合保证了质优价廉。通过优化产业链环节，保证量产质量，极度降低成本。

创新组合满足不同需求，开放硬件信息，单板/整机/工控软件，可选

超长生命周期，长期稳定供货，CPU原厂承诺10年供货，保障研发投入的最大回报

由于BPI-6202具有强大的计算能力和更多的资源，除了可以完成上述功能外，还可以提供多种数据接口，为更多行业应用优化算法提供理想的计算环境和二次开发能力。

CS6202包括机箱在内的外观如下图所示。

如图所示

BPI-6202接口说明

如图

BPI-6202 产品关键特性

1、工业产品及应用开发平台BPI-6202嵌入式单板工控机，可发挥以下作用：

工控应用成品：凭借其丰富的硬件资源（网络、串口、4G/5G/WiFi、HDMI/USB显示交互、SSD硬盘）和应用软件（协议网关/视频网关、C/S+B/ S模式SCADA、应用发布、PLC编程、网关安全和审计功能），直接应用于工程现场

行业应用二次开发基础平台：提供基于Linux+Ngnix/HTTPS+C/Python/Java/JS+MySQL/Sqlite/InfluxDB+Docker的开发环境、接口和应用环境，满足各类应用开发者的需求

小数据应用服务器：提供安全可靠、价格低廉的边缘计算/控制节点，并有足够的计算能力和存储容量（大容量SSD硬盘）

硬件/操作系统开源项目：向生态伙伴提供完整的硬件板级开源，提供6202单板工控机原理图、PCB图等完整的硬件资料和基础操作系统，支持6202单板用户- 单板工控机在自主开发更多单板应用系统的基础上

2、工业级标准：

工业级低功耗无风扇设计，现场长期稳定运行

支持-40℃~+70℃宽温工作

执行GB/T17626、GB/T15153、IEC61850-3、EN61000-6-5标准，EMC III级

3、可扩展功能

支持定制机箱板卡扩展，包括电气IO模块（AI/AO/DI/DO模块）、扩展串口模块、扩展以太网交换模块、HPLC通信模块、CAN通信模块、Zigbee通信模块、Lora通信模块、定制化其他行业应用模块，使用内部高速总线与6202主板通信

4、数据+视频现场整合

300+国际/国家/行业/企业多年积累的协议库，即插即用，提高访问效率，精准分析数据

视频RTSP/RTMP、Onvif/GB28181功能、流媒体服务器功能、H.264/H.265播放功能、数据联动短视频联动报警录像功能、摄像机AI分析事件抓拍/上传功能（近期发布）、数据OSD打印代码函数（即将发布）

解决长期以来视频监控独立于数据监控，需要视频厂商前端+后端绑定解决方案的问题和痛点

5、轻量级PLC功能（近期发布）

通过IEC61131-3编程语言，可对网关内所有数据进行PLC编程，通过电气IO模块实现轻量级PLC功能

6、多种通讯方式

支持2个独立IP网口（1G+100M） *支持2个RS485串口+1个RS232 Console

支持WIFI、4G/5G通讯

可扩展支持CAN、ZigBee、Lora通信

7、HMI与上位机功能集成

通过HDMI/USB接口连接触摸屏/大屏-键盘-鼠标，应用可实现友好的HMI交互

内置全功能SCADA系统（C/S架构和B/S架构），替代现场X86+Windows架构上位机系统，适用于无人值守环境，具有极高的性价比

8、多核架构，资源丰富，算力充足

全志 A40i ARM Cortex-A7 四核 1.2GHz + 2G DDR3 + 8G eMMC

支持内置大容量SSD硬盘

丰富的计算资源保证更多的边缘计算能力

内置加密狗加密芯片

内置国家网络通信专用加密芯片

9、多种二次开发接口

C、表达式、梯形图、Java、Python、SqLite编程接口

泊坞窗功能

内部逻辑结构

如图

外部连接

如图所示

技术说明

BPI-6202嵌入式单板工控机，配备2个独立MAC以太网口（1G+100M），2个RS485+1个RS232口，HDMI/USB，可安装大容量SDD硬盘，功能强大，价格低廉，体积小，导轨安装方便，提供最具性价比的现场工控解决方案。CS6202作为边缘计算的主控节点，充分利用了嵌入式多核计算的强大功能，可以对大量的现场数据进行访问、处理和展示；替代常规网关+小型监控系统，实现最优方案。

BPI-6202广泛应用于新能源、电力、石油、轨道交通、企业轻量级MES/工业看板、物联网监控现场自动化应用场景。

BPI-6202内置300+协议解释库和实时数据库，可接入国内外各种保护装置、测控装置、IED等设备，支持IEC61850。可根据用户要求定制特殊协议；提供开放API，方便用户自行开发协议软件，协议软件可自主下载。

BPI-6202支持上百台设备接入，数据协议解析、转换和统一传输。

BPI-6202具有强大的视频处理功能，支持RTSP/RTMP视频推拉流、Onvif/GB28181协议栈等视频监控传输协议，实现兼容接入多厂商视频前端设备（IPC、NVR），以及配置大容量硬盘后，可以替代NVR实现录像和回放功能。独有的基于数据+视频的联动功能，为数据+视频的完美融合提供了业界唯一的解决方案。

BPI-6202通过HDMI显示接口和USB键盘鼠标（或触摸屏）支持2048点以下完整的C/S架构SCADA系统功能；CS6202通过Ngnix+Https提供B/S SCADA功能，通过C/S+B/S模式混合配置工具，灵活选择C/S和B/S风格

BPI-6202 支持以下配置方式：

内置WEB管理，通过网页查询/配置设备工作参数

专用配置软件配置设备参数

云端远程管理，通过云端对网关进行配置和诊断，实现固件和应用升级

BPI-6202采用独创的iCoupler®数字隔离技术、RS485自动方向控制、RS485零延时传输技术。设备适应性强，兼容性好，能适应各种恶劣的工业现场和物联网现场，保证通信和各种IO信号量的可靠性。

笔记：

BPI-6202供电电源为DC24V

主要功能

1）内置300+通讯协议库（详见协议列表），包括：MQTT等物联网协议、BACNET、OPC UA、IEC 60870-5-101/103/104、CDT、SPABUS、标准MODBUS等数十种一种变体，即插即用；可根据需要快速定制特殊协议，并提供二次开发环境

2）支持Siemens/AB/Schneider/Mitsubishi等各种PLC连接

3）支持接入主流数控设备和主流机器人设备

4) 支持IEC61850 Server/Client功能，实现传统协议与61850的双向转换

5) 视频流采集、传输、分配、云台控制、本地流媒体服务器功能

6）加密传输，断点续传

7）内置RTC，提供高精度时间参考

8) 4G/5G/WIFI功能

9）HDMI/USB接口，配合嵌入式SCADA系统的UI操作，可直接驱动看板/大屏

10）本地设备配置管理，云端设备配置管理

11) Telnet、SNMP服务

12）强电磁兼容设计，符合相关国际标准，具有良好的抗干扰能力

13）可进行二次开发，提供完善的协议开发工具，丰富的API接口，自由定制协议，部署各类行业应用APP

14）导轨安装，外形美观，屏幕组装方便

15）全功能SCADA功能，包括C/S模式和B/S模式

16）容器（Docker）功能

17) 内置网络安全模块，支持黑白名单和协议安全控制、审计、日志功能

技术规格

如图

环境指标

如图

物理规格

如图

1. BPI-6206是一款开源硬件产品。Banana Pi 社区提供所有 BSP 板级支持代码，并在代码中支持 Docker 容器。具有技术开发能力的客户可直接对BPI-6202进行二次应用开发。

2. BPI-6202是完整的工控产品，客户可直接用于工控，并提供完整的产品级支持。

审核编辑：汤梓红