工控机全称工业控制计算机,是专门为工业控制设计的计算机,用于对生产工控机

过程中使用的机器设备、生产流程、数据参数等进行监测与控制。

工控机经常会在环境比较恶劣的环境下运行,对数据的安全性要求也更高,所以工控机通常会进行加固、防尘、防潮、防腐蚀、防辐射等特殊设计。

工控机对于扩展性的要求也非常高,接口的设计需要满足特定的外部设备,因此大多数情况下工控机需要单独定制才能满足需求。

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工控机的特点

工控机是一种加固的增强型个人计算机,它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠的运行。早在20世纪80年代初期,美国AD公司就推出了类似工控机的MAC150工控机,随后美国IBM公司正式推出工业个人计算机IBM7532。由于工控机的性能可靠、软件丰富、价格低廉,在控制系统中异军突起,后来居上,应用日趋广泛。目前,工控机已被广泛应用与通信、工业控制现场、路桥收费、医疗、环保及人们生活的方方面面。
工控机是根据工业生产的特点和要求而设计的电子计算机,它应用于工业生产中,实现各种控制目的、生产过程和调度管理的自动化,以达到优质、实时、高效、低耗、安全、可靠,减轻劳动强度、改善工作环境的目的。它是自动化仪表的重要分支,也是电子计算机的重要分支。它主要用于工业过程测量、控制、数据采集等工作。而工业现场一般具有强烈振动、灰尘多、电磁场力干扰强等特点,且一般工厂均是连续作业,即一年中一般没有休息。因此,研华工控机与普通计算机相比具有以下特点:
(1)可靠性高。研华工控机通常用于控制不间断的生产过程,在运行期间不允许停机检修,一旦发生故障将会导致质量事故,甚至生产事故。因此要求工控机具有很高的可靠性,也就是说要有许多提高安全可靠性的措施,以确保平均无故障工作时间(MTBF)达到几万小时,同时尽量缩短故障修复时间(MTTR),以达到很高的运行效率。
(2)实时性好。工控机对生产过程进行实时控制与监测,因此要求它必须实时地响应控制对象各种参数的变化。当过程参数出现偏差或故障时,工控机能及时响应,并能实时地进行报警和处理。
(3)环境适应性强。工业现场环境恶劣,电磁干扰严重,供电系统也常受大负荷设备启停的干扰,其接“地”系统复杂,共模及串模干扰大。因此要求工控机具有很强的环境适应能力,如对温度、湿度变化范围要求高;要有防尘、防腐蚀、防振动冲击的通力;要具有较好的电磁兼容性和高抗干扰能力以及高共模抑制的能力。
(4)过程输入/输出配套较好。工控机要具有丰富的多种功能的过程输入/输出配套模板,如模拟量、开关量、脉冲量、频率量等输入/输出模板。具有多种类型的信号调理功能,如隔离型和非隔离型信号调理;各类热电偶、热电阻信号输入调理,电压和电流信号输入/输出信号的调理等。
(5)系统扩展性好。随着工厂自动化水平的提高,控制规模也在不断扩大,因此要求工控机具有灵活的扩展性。
(6)系统开放性。要求工控机具有开放性体系结构,也就是说在主机接口、网络通信、软件兼容及升级等方面遵守开放性原则,以便于系统扩展、异机种连接、软件的可移植和互换。
(7)控制软件包功能强。工控软件包要具备人机交互方便、界面丰富、实时性好等性能;具有系统组态和系统生成功能;具有实时及历史的趋势记录与显示功能;具有实时报警及事故追忆等功能。此尚须具有丰富的控制算法,除了常规PID(比你、积分、微分)控制算法外,还应具有一些高级控制算法,如模糊控制、神经元网络、优化、自适应、自整定等算法,并具有在线自诊断功能。目前一个优秀的控制软件包往往将连续控制功能与断续控制功能相结合。
(8)系统通信功能强。具有串行通信、网络通信功能。由于实时性要求高,因此要求工控机通信网络速度高,并且符合国际标准通信协议,如IEEE 802.4、IEEE802.3协议等。有了强有力的通信功能,工控机可构成更大的控制系统,如DCS (Distributed Control System,集散控制系统)、CIMS(Computer Integrated Manufacturing System,计算机集成制造系统)等。
(9)后备措施齐全。包括供电后备、存储器信息保护、手动/自动操作后备、紧急事件切换装置等。
(10)具有冗余性。在可靠性要求更高的场合,要有双机工作及冗余系统,包括控制站、双操作站、双网通信、双供电系统、双电源等;具有双机切换功能、双机监视软件等,以确保系统长期不间断地运行。
(11)系统能监测和自复位。如今,看门狗电路已成为工业PC设计不可缺少的一部分。它能在系统出现故障时迅速报警,并在无人干预的情况下,使系统自动恢复运行。
(12)软硬件兼容性。能同时利用ISA与PCI及PICMG资源,并支持各种操作系统,多种编程语言,多任务操作系统,充分利用商用PC所积累的罗、硬件资源。

 

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