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工控機 |
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工控機（Industrial Personal Computer，IPC）即工業控制計算機，是一種採用總線結構，對生產過程及機電設備、工藝裝備進行檢測與控制的工具總稱。工控機具有重要的計算機屬性和特徵，如具有計算機CPU、硬盤、內存、外設及接口，並有操作系統、控製網絡和協議、計算能力、友好的人機界面。工控行業的產品和技術非常特殊，屬於中間產品，是為其他各行業提供可靠、嵌入式、智能化的工業計算機。概述 工控機全稱工業控制計算機，是專門為工業控制設計的計算機，用於對生產過程中使用的機器設備、生產流程、數據參數等進行監測與控制。工控機經常會在環境比較惡劣的環境下運行，對數據的安全性要求也更高，所以工控機通常會進行加固、防塵、防潮、防腐蝕、防輻射等特殊設計。工控機對於擴展性的要求也非常高，接口的設計需要滿足特定的外部設備，因此大多數情況下工控機需要單獨定制才能滿足需求。 主要分類 目前工控機的主要類別有：IPC（PC總線工業電腦）、PLC（可編程控制系統）、DCS（分散型控制系統）、FCS（現場總線系統）及CNC（數控系統）五種。 1、IPC 即基於PC總線的工業電腦。據2000年IPC統計目前PC機已占到通用計算機的95%以上，因其價格低、質量高、產量大、軟/硬件資源豐富，已被廣大的技術人員所熟悉和認可，這正是工業電腦熱的基礎。其主要的組成部分為工業機箱、無源底板及可插入其上的各種闆卡組成，如CPU卡、I/O卡等。並採取全鋼機殼、機卡壓條過濾網，雙正壓風扇等設計及EMC（electromagneticcompatibility）技術以解決工業現場的電磁干擾、震動、灰塵、高/低溫等問題。 IPC有以下特點： 可靠性：工業PC具有在粉塵、煙霧、高/低溫、潮濕、震動、腐蝕和快速診斷和可維護性，其MTTR（MeanTimetoRepair）一般為5min，MTTF10萬小時以上，而普通PC的MTTF僅為10000 ∼15000小時。 實時性，工業PC對工業生產過程進行實時在線檢測與控制，對工作狀況的變化給予快速響應，及時進行採集和輸出調節（看門狗功能這是普通PC所不具有的），遇險自複位，保證系統的正常運行。 擴充性，工業PC由於採用底板 CPU卡結構，因而具有很強的輸入輸出功能，最多可擴充20個闆卡，能與工業現場的各種外設、闆卡如與道控制器、視頻監控系統、車輛檢測儀等相連，以完成各種任務。 兼容性，能同時利用ISA與PCI及PICMG資源，並支持各種操作系統，多種語言彙編，多任務操作系統。 2、可編程序控制器（PLC） PLC 英文全稱Programmable Logic Controller，中文全稱為可編程邏輯控制器。定義是：一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作電子系統。它採用一種可編程的存儲器，在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，通過數字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產過程。 可編程控制器是計算機技術與自動化控制技術相結合而開發的一種適用工業環境的新型通用自動控制裝置，是作為傳統繼電器的替換產品而出現的。隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發展，可編程控制器更多地具有了計算機的功能，不僅能實現邏輯控制，還具有了數據處理、通信、網絡等功能。由於它可通過軟件來改變控製過程，而且具有體積小、組裝維護方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強等特點，已廣泛應用於工業控制的各個領域，大大推進了機電一體化的進程。 3、分散型控制系統（DCS） DCS 英文全稱Distributed Control System，中文全稱為分佈式控制系統。它是一種高性能、高質量、低成本、配置靈活的分散控制系統系列產品，可以構成各種獨立的控制系統、分散控制系統DCS、監控和數據採集系統（SCADA），能滿足各種工業領域對過程控制和信息管理的需求。系統的模塊化設計、合理的軟硬件功能配置和易於擴展的能力，能廣泛用於各種大、中、小型電站的分散型控制、發電廠自動化系統的改造以及鋼鐵、石化、造紙、水泥等工業生產過程控制。 4、現場總線系統（FCS） FCS英文全稱Fieldbus Control System，中文全稱為現場總線控制系統。它是全數字串行、雙向通信系統。系統內測量和控制設備如探頭、激勵器和控制器可相互連接、監測和控制。在工廠網絡的分級中，它既作為過程控制（如PLC，LC等）和應用智能儀表（如變頻器、閥門、條碼閱讀器等）的局部網，又具有在網絡上分佈控制應用的內嵌功能。由於其廣闊的應用前景，眾多國外有實力的廠家競相投入力量，進行產品開發。目前，國際上已知的現場總線類型有四十餘種，比較典型的現場總線有：FF，Profibus，LONworks，CAN，HART，CC-LINK等。 5、數控系統（CNC） CNC英文全稱Computer numerical control，中文全稱為計算機數字控制系統。它是採用微處理器或專用微機的數控系統，由事先存放在存儲器裡系統程序（軟件）來實現控制邏輯，實現部分或全部數控功能，並通過接口與外圍設備進行聯接，稱為計算機數控，簡稱CNC系統。數控機床是以數控系統為代表的新技術對傳統機械製造產業的滲透形成的機電一體化產品；其技術範圍覆蓋很多領域： 1）機械製造技術； 2）信息處理、加工、傳輸技術； 3）自動控制技術； 4）伺服驅動技術； 5）傳感器技術； 6）軟件技術等。 軟件系統 工業控制軟件系統主要包括系統軟件、工控應用軟件和應用軟件開發環境等三大部分。其中系統軟件是其它兩者的基礎核心，因而影響系統軟件設計的開髮質量。工控應用軟件主要是根據用戶工業控制和管理的需求而生成的，因此具有專用性。從工控軟件系統發展歷史和現狀來看，工控軟件系統應具5大主要特性： 1、開放性。這是現代控制系統和工程設計系中一個至關重要的指標。開放性有助於各種系統的互連、兼容，它有利於設計、建立和應用為一體（集體）的工業思路形成與實現。為了使系統工具良好的開放性，必須選擇開放式的體系結構、工業軟件和軟件環境，這已引起工控界人士的極大關注。 |
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