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2020-01-14 15:10:50
工业控制计算机的概念
工控机(Industrial Personal Computer)是一种工业控制计算机,是使用总线结构来检测和控制生产过程、机电设备和过程设备的工具的总称。工业个人计算机具有重要的计算机属性和特征,如计算机中央处理器、硬盘、内存、外设和接口,以及操作系统、控制网络和协议、计算能力和友好的人机界面。工业控制行业的产品和技术非常特殊,属于中间产品。它们为其他行业提供可靠、嵌入式和智能的工业计算机。
工业计算机的广义分类
广义而言,工业计算机的主要类别有:工控机(基于PC机总线的工业计算机)、可编程控制器(可编程控制系统)、集散控制系统(分布式控制系统)、现场总线系统(FCS)和数控系统(数控系统)。以下分别简要介绍。
1.IPC
基于PC机总线的工业计算机。如下图所示。根据IPC 2000年的统计,个人电脑已经占到了通用电脑的95%以上。PC机因其价格低廉、质量高、产量大、软硬件资源丰富而被广大技术人员所熟悉和认可,这是工业计算机热的基础。其主要组件有工业机箱、无源背板和各种可以插入其中的板,如中央处理器卡、输入/输出卡等。为解决电磁干扰、振动、粉尘、高低温等问题,采用全钢外壳、机夹棒过滤网、双正压风机和电磁兼容技术设计。在工业领域。
仪表板组合仪表具有以下特点:
可靠性:工业电脑能够对灰尘、烟雾、高/低温、湿度、振动、腐蚀进行快速诊断和维护,其MTTR(平均修复时间)一般为5分钟,平均修复时间为1000万小时以上,而普通电脑的MTTF只有10000-15000小时。
实时,工业PC机对工业生产过程进行实时在线检测和控制,对工作条件的变化做出快速反应,进行及时的采集和输出调整(看门狗功能,这在普通PC机中是不可用的),并在出现故障时复位,以保证系统的正常运行。可扩展性:工业电脑由于其底板上的中央处理器卡结构,具有强大的输入输出功能。可扩展20块板,可与工业现场的各种外设和板连接,如轨道控制器、视频监控系统和车辆检测器,完成各种任务。
兼容性,可以同时使用ISA、PCI和PICMG资源,支持各种操作系统、多语言汇编、多任务操作系统。
2.可编程逻辑控制器
可编程控制器英文叫可编程逻辑控制器,中文叫可编程逻辑控制器。它的外观如下图所示。它被定义为专门设计用于工业环境的数字操作电子系统。它使用可编程存储器来存储指令,以执行逻辑操作、顺序控制、定时、计数、算术操作和其他操作,并通过数字或模拟输入和输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。
可编程控制器(PLC)是计算机技术与自动控制技术相结合发展起来的一种新型通用自动控制装置,适用于工业环境。它似乎是传统继电器的替代产品。随着微电子和计算机技术的飞速发展,可编程控制器具有了更多的计算机功能,不仅可以实现逻辑控制,还具有数据处理、通信、网络等功能。由于它可以通过软件改变控制过程,并且具有体积小、装配维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点,因此被广泛应用于工业控制的各个领域,极大地推动了机电一体化的进程。
3.分布式控制系统
集散控制系统英文叫集散控制系统,中文叫集散控制系统。它是一系列高性能、高质量、低成本、配置灵活的分布式控制系统产品。它可以形成各种独立的控制系统、分布式控制系统、监控和数据采集系统(SCADA),能够满足各种工业领域对过程控制和信息管理的要求。
现场总线控制系统英文称为现场总线控制系统,中文称为现场总线控制系统。这是一个全数字串行和双向通信系统。可以连接、监控和控制系统中的测量和控制设备,如探头、执行器和控制器。在工厂网络的分类中,它不仅仅是过程控制的本地网络(如可编程控制器、液晶显示器等)。)和智能仪器(如变频器、阀门、条形码阅读器等)的应用。),也是网络上分布式控制应用的嵌入式功能。由于其广阔的应用前景,许多国外强大的制造商竞相投资产品开发。目前,世界上已知有40多种现场总线。典型的现场总线包括现场总线、现场总线、伦敦工厂、局域网、HART、通信链路等。
5.数控系统
数控系统英文完全称为计算机数控,中文完全称为计算机数控系统。它是一个使用微处理器或特殊微型计算机的数控系统。控制逻辑由预先存储在存储器中的系统程序(软件)实现,以实现部分或全部数控功能,并通过接口与外围设备连接。它被称为计算机数控,简称数控系统,如图1.4所示。数控机床是以数控系统为代表的新技术渗透到传统机械制造业而形成的机电一体化产品。其技术范围涵盖许多领域。
1)机械制造技术;
2)信息处理、处理和传输技术;
3)自动控制技术;
4)伺服驱动技术;
5)传感器技术;
6)软件技术等。
工业计算机的狭义分类
工业控制中使用的工业电脑在结构上可以分为一体机、一体机工作站和工业电脑(或工业电脑),这些将在下面分别讨论。
1.一体机
所谓的一体机由主机、显示器(液晶显示器)、键盘或触摸屏、其他输入/输出接口等组成,没有扩展槽。它的外观如下图所示。
2.集成工作站
所谓的集成工作站由主机、显示器(液晶显示器)、键盘或触摸屏、其他输入/输出接口等组成,所有这些都是一起制作的,并且具有不等数量的扩展槽。集成工作站的外观与集成机器的外观相同,如图1.6所示。
3.工业电脑
工业电脑(industrial personal computer or split machine)是将主机、显示器(液晶显示器)、键盘和鼠标分开放置,就像普通电脑一样,如下图所示。
4.嵌入式工业控制计算机
如果你把它划分得更详细,可以有另一种分类。这种工业控制计算机被称为“嵌入式工业控制计算机”。嵌入式工业计算机是一种经过强化和增强的工业计算机,在工业环境中可以作为工业控制器可靠运行。如图1.8所示。
早在20世纪90年代初,美国广告公司就推出了类似的工业计算机。嵌入式工业控制计算机由于其性能可靠、无风扇结构、体积小、价格低廉,在工业控制计算机中得到越来越广泛的应用。
嵌入式工业计算机更流行的名字是箱式计算机或无风扇工业计算机。嵌入式工业控制计算机是专门为工业现场设计的小型计算机。
工业个人计算机通常在恶劣的环境中运行,并具有较高的数据安全性要求,因此工业个人计算机通常进行特殊设计,如加固、防尘、防潮、防腐蚀、防辐射等。
工业个人计算机对扩展性也有很高的要求,接口设计需要满足特定的外部设备,所以在大多数情况下,工业个人计算机需要单独定制以满足要求。
技术特征:
(1)采用符合“环评”标准的全金属工业底盘,增强抗电磁干扰能力。
(2)机柜内没有风扇,热量由机柜散发。
(3)配备具有过压和过流保护的高可靠性工业电源。
(4)电源和键盘配有电子锁开关,防止非法开关和非法键盘输入。
(5)具有自诊断功能。
(6)有一个“看门狗”定时器
其次,在大规模系统建设中,普通工业控制计算机的系统扩展能力和网络通信能力也很难被嵌入式工业控制计算机取代。
此外,在可视化设计、过程监控、数据统计、科学计算、原型仿真设计、环仿真等领域。普通工业控制计算机具有固有的优势。
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