一、工控機(jī)概念

工控機(jī)，也稱(chēng)為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IndustrialPersonal Computer,IPC)是指對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程及其機(jī)電設(shè)備、工藝裝備進(jìn)行測(cè)量與控制用的計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)工控機(jī)，也稱(chēng)產(chǎn)業(yè)電腦、工業(yè)計(jì)算機(jī)、產(chǎn)業(yè)計(jì)算機(jī)。工控機(jī)通俗地說(shuō)就是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備和信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)備的核心。傳統(tǒng)意義上，將用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的測(cè)量、控制和管理的計(jì)算機(jī)統(tǒng)稱(chēng)為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，包括計(jì)算機(jī)和過(guò)程輸入/輸出通道兩部分。但今天工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的內(nèi)涵已經(jīng)遠(yuǎn)不止這些，其應(yīng)用范圍也已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出工業(yè)過(guò)程控制。因此，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域、具有惡劣環(huán)境適應(yīng)能力、能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的加固的增強(qiáng)型個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)，因此也簡(jiǎn)稱(chēng)工控機(jī)。

工控機(jī)之所以大受歡迎，其根本原因在于PC的開(kāi)放性。其硬件和軟件資源極其豐富，并且為工程技術(shù)人員和廣大用戶所熟悉。基于PC的(包括嵌人式PC)控制系統(tǒng)，正以20%以上的速率增長(zhǎng)，并且已經(jīng)成為DCS、PLC未來(lái)發(fā)展的參照物。

二、工控機(jī)的特點(diǎn)

工控機(jī)是一種加固的增強(qiáng)型個(gè)人計(jì)算機(jī)，它可以作為一個(gè)工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行。早在20世紀(jì)80年代初期，美國(guó)AD公司就推出了類(lèi)似工控機(jī)的MAC150 工控機(jī)，隨后美國(guó)IBM公司正式推出工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)IBM7532。由于工控機(jī)的性能可靠、軟件豐富、價(jià)格低廉，在控制系統(tǒng)中異軍突起，后來(lái)居上，應(yīng)用日趨廣泛。目前，工控機(jī)已被廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)、路橋收費(fèi)、醫(yī)療、環(huán)保及人們生活的方方面面。

工控機(jī)是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)和要求而設(shè)計(jì)的電子計(jì)算機(jī)，它應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)各種控制目的、生產(chǎn)過(guò)程和調(diào)度管理自動(dòng)化，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、實(shí)時(shí)、高效、低耗、安全、可靠，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善工作環(huán)境的目的。它是自動(dòng)化儀表的重要分支，也是電子計(jì)算機(jī)的重要分支。它主要用于工業(yè)過(guò)程測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)采集等工作。而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般具有強(qiáng)烈振動(dòng)、灰塵多、電磁場(chǎng)力干擾強(qiáng)等特點(diǎn)，且一般工廠均是連續(xù)作業(yè)，即一年中一般沒(méi)有休息。

因此，工控機(jī)與普通計(jì)算機(jī)相比具有以下特點(diǎn):

(1)可靠性高，工控機(jī)通常用于控制不間斷的生產(chǎn)過(guò)程，在運(yùn)行期間不允許停機(jī)檢修，一旦發(fā)生活障將會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量事故，甚至生產(chǎn)事故，因此要求工控機(jī)具有很高的可靠性，也就是說(shuō)要有許多提高安全可靠性的措施，以確保平均無(wú)故障工作時(shí)間(MTBF)達(dá)到幾萬(wàn)小時(shí)，同時(shí)盡顯縮短放障修復(fù)時(shí)間(MTTR)，以達(dá)到很高的運(yùn)行效率。

(2)實(shí)時(shí)性好，工控機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制與監(jiān)測(cè)，因此要求它必須實(shí)時(shí)地響應(yīng)控制對(duì)象各種參數(shù)的變化，當(dāng)過(guò)程參數(shù)出現(xiàn)偏差或故障時(shí)，工控機(jī)能及時(shí)響應(yīng)，并能實(shí)時(shí)地進(jìn)行報(bào)警和處理,

(3)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡，電磁干擾嚴(yán)重，供電系統(tǒng)也常受大負(fù)荷設(shè)備自停的干擾。其接“地”系統(tǒng)復(fù)雜，共模及豐模干擾大。因此要求工控機(jī)具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，如對(duì)溫度、混度變化范圍要求高:要有防塵、防窗蝕、防振動(dòng)沖擊的能力;要具有較好的電磁兼容性和高抗干擾能力以及高共模抑制的能力。

(4)過(guò)程輸人/輸出配套較好，工控機(jī)要具有豐富的多種功能的過(guò)程輸入/輸出配套模板、如模擬量、開(kāi)量、脈沖量、頻率量等輸人/輸出模板，具有多種類(lèi)型的信號(hào)調(diào)理功能。如隔離型和非隔離型信號(hào)調(diào)理，各類(lèi)熱電,熱電阻信號(hào)輸人調(diào)理，電壓和電流信號(hào)輸人/輸出信號(hào)的調(diào)理等。

(5)系統(tǒng)擴(kuò)展性好,隨著工廠自動(dòng)化水平的提高。控制規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，因此要求工控機(jī)具有靈活的擴(kuò)展性。

(6)系統(tǒng)開(kāi)放性，要求工控機(jī)具有開(kāi)放性體系結(jié)構(gòu),也就是說(shuō)在主機(jī)接口、網(wǎng)絡(luò)通信、軟件兼容及升級(jí)等方面遵守開(kāi)放性原則,以便于系統(tǒng)擴(kuò)展、異機(jī)種連接、軟件的可移植和互換。

(7)控制軟件包功能強(qiáng)，工控軟件包要具備人機(jī)交互方便、界面豐富、實(shí)時(shí)性好等性能;具有系統(tǒng)組態(tài)和系統(tǒng)生成功能，具有實(shí)時(shí)及歷史的趨勢(shì)記錄與顯示功能;具有實(shí)時(shí)報(bào)警及事故追億等功能，此外尚須具有豐富的控制算法，除了常規(guī)PID(比例、積分、微分)控制算次外，還應(yīng)具有一些高細(xì)控制算法，如模模控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)化、自適應(yīng)、自整定等算法，并具有在線自診斷功能，目前一個(gè)優(yōu)秀的控制軟件包往往將連續(xù)控制功能與斷續(xù)控制功能相結(jié)合。

(8)系統(tǒng)通信功能強(qiáng)，具有串行通信、網(wǎng)絡(luò)通信功能，由于實(shí)時(shí)性要求高，因此要求工控機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)速度高，并且符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，如IEEE 802.4、IEEE 802.3協(xié)議等。

有了強(qiáng)有力的通信功能,工控機(jī)可構(gòu)成更大的控制系統(tǒng)，如DCS(Distrbuted Contral Sysum,集散控制系統(tǒng))、CIMS (Computer Integrated Munafacturing System，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))等。

(9)后備措施齊全，包括供電后備、存器信息保護(hù)，手動(dòng)/自動(dòng)操作后備，緊急事件切換裝置等。

(30)具有余性，在可靠性要求更高的場(chǎng)合，要有雙機(jī)工作及冗余系統(tǒng)，包括控制站、雙操作站、雙網(wǎng)通信、雙供電系統(tǒng)、雙電源等;具有雙機(jī)切換功能、雙機(jī)監(jiān)視軟件等，以確保系統(tǒng)長(zhǎng)期不間斷地運(yùn)行。

它能在系統(tǒng)出現(xiàn)放障時(shí)迅速報(bào)警，并在無(wú)人干預(yù)的情況下，使系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。

(11)系統(tǒng)線監(jiān)測(cè)和自復(fù)位，如今，看門(mén)向電路已成為工業(yè)PC設(shè)計(jì)不可缺少的一部分

(12)軟硬件兼容性。能同時(shí)利用ISA與PCI及PICMG資源，并支持各種操作系統(tǒng)，多種編程語(yǔ)言，多任務(wù)操作系統(tǒng)，充分利用商用PC所積累的軟、硬件資源。