本發明涉及工控機控制，特別涉及一種無風扇工控機的多任務處理系統。

背景技術：

1、隨著工業4.0的推進，無風扇工控機憑借其低噪音、高可靠性及適應惡劣環境等特性，逐漸成為智能制造領域的核心設備。然而，在復雜多任務場景下，傳統無風扇工控機面臨以下技術瓶頸：

2、傳統的工控機往往存在散熱問題、多任務處理能力不足、實時性差等問題。

3、例如：現有方案雖通過無風扇設計提升穩定性，但其任務調度仍依賴固定優先級或簡單輪詢機制，難以應對動態工業任務（如agv導航與機械臂控制并行）的實時性需求。一些工控機（m60c系列工控機）雖引入ai模型優化數據處理，但未解決任務間資源競爭導致的延遲問題，例如同步任務缺乏硬件級隔離機制，易引發總線沖突。

4、無風扇工控機依賴被動散熱技術（如熱管與散熱片），但高負載多任務場景下，傳統靜態功率分配策略的固定供電模式，會導致局部過熱風險，核心溫差可達±10℃，影響芯片壽命。現有記住中盡管低功耗處理器（如intel?atom）可減少發熱，但任務中斷時的動態功耗調整機制缺失，導致能效比（tops/w）難以突破。

5、工業任務常需多協議通信（如ethercat有線控制與5g遠程監控并行），但現有設備采用固定接口供電模式，無法根據任務類型動態切換通信組件電源，造成能耗浪費。一些現有方案雖支持寬溫環境運行，但未實現通信模式識別與供電策略的聯動，導致移動場景（如agv）續航能力受限。

6、傳統方案聚焦硬件散熱，缺乏對同步任務的原子化執行保障，例如，緊急停機指令可能因非同步任務搶占資源而延遲，違反安全標準。

技術實現思路

1、本發明提出了一種無風扇工控機的多任務處理系統，用于解決現有技術中系統的工控機往往存在散熱問題、多任務處理能力不足、實時性差等問題的情況。

2、第一方面，提供一種無風扇工控機的多任務處理系統，應用于工控機，包括：

3、鋁合金散熱背板，用于安裝嵌入工控主板、內存組、i/o接口板，并與工控主板的總線進行pcle總線互聯；

4、工控主板上嵌入有多核處理器，以及與多核處理器連接的調度器；

5、其中，調度器還與內存組和i/o接口板互聯；

6、i/o接口板用于接收工控任務，并判斷工控任務為多線程任務/單線程任務；

7、當工控任務為多線程任務時，通過調度器將工控任務傳輸至多核處理器的多個處理核心，并對每個處理核心在內存組中配置唯一內存器，執行多任務并行處理；

8、當工控任務為單線程任務時，通過調度器將工控任務傳輸就緒任務隊列，并將多核處理器的cpu權限配置于對應單線程任務；

9、供電模組分別與工控主板和i/o接口板連接，并進行供電。

10、結合第一方面，所述內存組包括多個存儲器和一個序列緩存器；其中，存儲器中的每個物理存儲元件基于預設的單位存儲量生成多個存儲單元，每個存儲單元具備唯一標識；

11、當接收到調度器的分配任務時，響應于工控任務，并判斷工控任務對應的待寫入任務數據占用的存儲容量；

12、通過存儲容量，在任一空閑存儲器的任一唯一表示的存儲單元作為初始存儲地址；

13、根據初始存儲地址，對當前存儲器內的空閑存儲單元進行隊列排序，生成對應工控任務的存儲序列。

14、結合第一方面，所述工控主板還包括多個硬件檢測設備，其中，硬件檢測步驟如下：

15、預先配置監測周期，并采集監測周期內的第一運行數據；其中，第一運行數據包括環境感應數據和運行狀態數據；

16、根據檢測周期，將第一運行數據按照周期時序，生成檢測序列，并將檢測序列存儲至序列緩存器；其中，序列緩存器通過i/o接口板與預設的主機服務器電連接，序列存儲器包括第一緩存層和第二緩存層；

17、根據序列緩存器，在第一緩存層存儲檢測序列的時間數據，在第二緩存層存儲檢測數據；

18、獲取下一檢測周期的檢測序列，并分別與第一緩存層和第二緩存層進行數據對比，判斷是否存在數據異常；

19、當存在數據異常時，提取異常數據對應的時間數據和檢測數據，并提取異常特征；

20、根據異常特征，生成異常狀態的提示信息。

21、結合第一方面，所調度器還包括：

22、流程編排器，用于接收工業任務時，判斷任務執行序列，并生成任務執行流程；

23、ai模型管家，用于根據任務執行流程，接收輸入數據，配置不同輸入數據的執行流接口；

24、執行器，用于根據執行流接口，判斷工業任務是否存在同步任務；其中，

25、當存在同步任務時，執行流同步任務塊；

26、當不存在同步任務時，生成單任務塊；

27、運行管理器，用于根據同步任務塊/單任務塊，返回執行結果。

28、結合第一方面，所述i/o接口板上配置有can通信組件；其中，can通信組件包括can收發器和多通道數字隔離器；其中，

29、多通道數字隔離器用于分離上位機發出的多個任務。

30、結合第一方面，所述i/o接口板上還配置有任務計數時鐘；其中，計數過程如下：

31、初始化i/o接口板上的時鐘模塊；

32、根據時鐘模塊，清除中斷標志位，并初始化中斷向量表；

33、在初始化中斷向量表后，當接收到工業任務時，基于工業任務的信號序列，啟動計數模式；

34、并根據信號序列的在調度器分配后的任務線程，生成任務計數信息；其中，同步任務的技術信息具備同步標識。

35、結合第一方面，所述計數過程還包括：

36、當任務計數信息中斷時，讀取轉換結果，并計算不同任務線程的功率分配系數；

37、根據功率分配系數，判斷當前工業任務是否達到目標分配功率，并基于判斷結果，生成當前工業任務的執行狀態信息。

38、結合第一方面，所述i/o接口板上配置有多個任務片選區域；

39、其中，任務片選區域有對應的片選信號；

40、當任一任務片選區域被主機信號訪問時，當前任務片選區域的信號拉低，生成實時信號。

41、結合第一方面，所述工控主板的總線進行pcle總線互聯過程中，還包括：

42、初始化工業主板，并在接收到工業任務時，判斷當前工業任務的通信模式；其中，通信模式包括無線通信模式和有線通信模式；無線通信模式包括組網通信模式和移動通信模式；

43、根據通信模式，通過供電模組中對應的通信組件進行供電。

44、結合第一方面，所述i/o接口板集成光電耦合矩陣接口；

45、其中，光電耦合矩陣接口中每個接口配置有形狀記憶合金觸點；

46、光電耦合矩陣接口中每個接口的每個通道對應有電源域、信號域和熱域，電源域、信號域和熱域與光電耦合矩陣接口通過變色led矩陣可視化響應。

47、本發明的有益效果在于：

48、本發明中鋁合金散熱背板有效散發系統熱量，確保無風扇環境下系統的穩定運行，延長設備壽命。多核處理器和調度器的結合，使得系統能夠高效處理多線程任務，提升整體處理能力。調度器根據任務類型（單線程/多線程）進行靈活調度，確保任務能夠高效執行，提升系統響應速度。供電模組為系統提供穩定的電力，確保各組件能夠正常工作，提升系統的可靠性。系統的模塊化設計便于維護和升級，用戶可以根據需求更換或升級特定組件，提升系統的可擴展性。

49、本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書，以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

50、下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做結合第一方面詳細描述。