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工控机基础知识PPT课件

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《工业控制基础》幻灯片

《工业控制基础》幻灯片
间接测量：测量与被测量有函数关系的 量。如蒸汽的压力与温度的 对应关系。
5
测量过程中的形态能转换
单态能的变换
A 形态 能量
物体
B 形态 能量
双态能的变换
A 形态 能量
B 形态 能量
物体
C 形态 能量
6
测量方法的比较方式
偏差测量：被测量与初始状态的偏离量。 如液柱式压力计；压力表等。
微差测量：被测量与一个量进展比 获得偏差，结果是量与 偏差的和。
测量：被测变量与其相应的标准单位进 展比较，从而获得一个确定的量值。
3
标准单位：米 m
〔1〕定义值
1m =〔 赤道—北极的距离〕/107
于是巴黎米尺产生了，一个用白金制成
的X 形状、带有温度修正在值刻线的标准单
位产生了。
〔2〕光在真空中1/299792458 秒内通过的 路
径。
4
测量的根本知识
直接测量：被测量直接与测量单位进展 比较。如长度、压力的测量。
零差测量：是一种随动测量法，用一个 量跟随未知量变化，二 者差值为零。
7
测量方法
零位式
偏差式
显示方法 数 字 式
模拟式
图
示
相互 可
转换
8
仪表内部的信号传输过程
开环系统：电流表
电流
压力
角度
指针
K1
K2
K3·s
I
T
θ
X
传递函数：Y〔s〕= K1K2K3·s
9
仪表内部的信号传输过程
闭环系统：电位差计。
灵敏度限不应大于Δ表允的一半。
23
灵敏度：示值的输出变化量〔角或线位移〕 与输入变化量之比。Δα/ΔX

工业控制计算机(IPC)PPT课件

工业控制计算机(IPC)PPT课件
VME总线可用以支持多处理器的结构体系，其数据总线由 32根地址线，32根数据线、6根地址修正线和5根控制线所组成
3 、IBM PC系列总线
随着IBM PC微机经历8086/8088，80286，80386， 80486，80586奔腾机的飞跃发展，IBM PC机总线的概 念也从早期的IBM PC机I/O扩展总线(PC-XT总线)发展而产 生ISA(Industry Standard Architecture)总线(PC-AT总线)、 EISA(Extended lndustry Standard Architecture) 总线和PCI(Peripheral Commponent Interconnet)局 部总线。
M otorola 公司
相关 的 IEEE 标准
P970\1096\ P1132
五、 总线分类
根据各总线的特征进行分类，可简单分为传统和现代两 类。
属于传统总线的有：S-100总 线，IBM PC/AT总线， Multibus I总线，STD总线，STE总线，G-64总线，VMEbus 总线，Q-bus总线等。
计算机是由主机 、基本输入输出设备和外部磁盘机等组 成 ；过程输入输出（I/O）通道由各种开关量、模拟量等特殊 模板组成。
计算机完成系统的控制作用；过程输入输出（I/O）通道完 成工业生产过程的检测数据送入计算机进行处理以及完成将计 算机要行使对生产过程控制的命令 、信息转换成工业控制对象 的控制变量的信号 ，再送往工业控制对象的控制器去。继而由 控制器行使对生产设备运行控制。
线(SBX)
板的规范
制标准
M ultibus 796 支持 Intel 公司处理器 中档微处理器系统 Intel 公司 的系统总线

2-工业控制计算机课件

2-工业控制计算机课件
系统总线
系统总线可分为内部总线和外部总线。内部总线是工控 机内部各组成部分之间进行信息传送的公共通道，是一 组信号线的集合。常用的内部总线有IBM PC总线和STD 总线。外部总线是工控机与其它计算机和智能设备进行 信息传送的公共通道，常用外部总线有RS-232C、 RS485和IEEE-488通信总线。
• 双向数据总线8根，地址总16根，控制总线22根。 • 3）支持多处理器系统 可实现分布式、主机式及
多主STD总线多处理器系统。 • 4）总线数据传输的控制方式 STD总线是同步总
线，采用同步方式传输数据。 • 5）中断功能 STD总线最初只定义了两根中断控
制线，系统的中断功能不强。但在System II STD总线系统中，由于兼容了PC／XT，因此中 断功能显著提高。
输入/输出模板
是工控机和生产过程之间进行信号传递和变换的连 接通道。包括模拟量输入通道（AI）、模拟量输出 通道（AO）、数字量（开关量）输入通道（DI）、 数字量（开关量）输出通道（DO）。
系统支持
系统支持功能主要包括：
①监控定时器：俗称“看门狗”（Watchdog）。②电 源掉电监测：③后备存储器：④实时日历时钟
• 它主要用于工业过程测量、控制、数据采集等工作
• 以工控机为核心的测量和控制系统，处理来自工业 系统的输入信号，再根据控制要求将处理结果输出 到执行机构，去控制生产过程，同时对生产进行监 督和管理。
• 工控机的特点
• 工控机硬件组成
• 工控机的软件组成
• 工控机的主要类型及其选型
2.1.3 IPC工控机的特点
• PCI SIG是一个包括Intel、IBM、Compaq、Apple和 DEC等100多家公司在内的组织集团。1992年6月推出 了PCI 1.0版，1995年6月又推出了支持64位数据通路、 66MHz工作频率的PCI 2.1版。

工控机基础知识-PPT精选文档

工控机基础知识-PPT精选文档
• • • • 结构形式：4U标准上架式 机箱尺寸：177mm(高)X482mm(宽)X452mm(深) 驱动空间：三个3.5〞空间，二个5.25〞空间 标配/兼容底板：标配IPC-6113LP4，兼容所有14槽 底板
• •
标配/兼容电源：PS2电源，兼容ST-300BKV 结构特点：外观、结构形式经典，性价比好



性能方面 材料、工艺方面 工控机的热设计 工控机的EMC设计 工控机的结构可靠性设计
•性能方面
早期的工控机就是一个质量好的PC。随着 时间的推移，用户使用环境的变化，工控机架 构逐渐演变成了现在这种底板加插卡的架构。 这种架构主要有如下的优点： 1。维护时间相对减少，维修更换零部件迅速 2。扩展性能增强，一块底板上可扩展多块用户 IO卡
上架机箱IPC-8206
• • 结构形式：2U标准上架式 机箱尺寸：88.2mm(高)X482mm(宽)X462mm(深)
•工控机的热设计
灰尘、散热、静电是造成计算机不稳 定的三大主要因素,商用PC在普通使用环 境 下运行，灰尘和静电问题 并不突出， 但工控机多是在高温，粉尘环境下长时间 工作，因此，防尘、散热措施的好坏，直 接影响到工控机的可靠运行。
工控机一般选用大风量风扇，前面配过 滤网，考虑 到过滤网和风扇必须经常清洗， 因此机箱上的风扇和过滤网都按易于更换、 易于维护的理念来设计；随着用户要求的 不断增高，处理器的功耗也日益增加。最 新的Intel 4核、8核处理器最大功耗在 100W以上，因此在一些高端工控产品中， 出现了水冷，热管等新的散热方式。
但时，二者在设计理念和使用环境上却截然不同
个人计算机的设计理念是追求更高的速度、更好的使用舒适度、
更好的用户体验………………

工控机基础知识 ppt课件

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•工控机的EMC设计
当我们使用电子设备的时候，就会形成电磁干扰。EMC （Electromagnetic compatibility电磁兼容性）现象在我们生活中随处可见， 例如我们在用电脑的时候，如果放在旁边的手机响了，手机的信号就会干扰电 脑，屏幕上就会出现水波纹。
什么是EMC呢？简单的说，就是在一个使用环境中，我们的机器不影响别
上架机箱IPC-8206
• 结构形式：2U标准上架式
• 机箱尺寸：88.2mm(高)X482mm(宽)X462mm(深)
• 驱动空间：一个3.5〞空间，一个5.25〞空间
• 标配/兼容底板：标配IPC-6105P4，兼容所有5槽底 板（如新型2U底板PCI-6105PX2，支持EW-8811主 板）
人机器的正常工作，别人的机器也干扰不到我们的机器正常工作。
无论工控机还是商用机，EMC设计中首先考虑的是板卡本 身的EMI（电磁干扰）设计，板卡本身在EMI方面的设计无法满 足EMC认证的要求时，机箱的EMC设计就变得重要起来了。
对付电磁辐射最好的方法就是用一个全密封的金属盒子把电 磁辐射体遮蔽起来。但是由于散热、外接扩展设备的因素，根 本无法做到严格密封的状态。机箱关于防止电磁泄漏/干扰的设 计有很多种，比如箱盖与箱体的接触面不喷油漆，开六角型通 风孔，在窄长缝上使用导电布、EMC弹片等
早期的工控机就是一个质量好的PC。随着 时间的推移，用户使用环境的变化，工控机架 构逐渐演变成了现在这种底板加插卡的架构。 这种架构主要有如下的优点： 1。维护时间相对减少，维修更换零部件迅速 2。扩展性能增强，一块底板上可扩展多块用户 IO卡
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•材料、工艺方面
工控机机箱一般都采用全钢结 构设计，抗冲击、抗振动、抗电磁 干扰； 机箱的板材选料也比较讲究， 我司机箱大多选用南韩电解板，有 些机箱为了增强面板造型效果，还 会用到价格比较昂贵的铝板；

第一章-工控机介绍PPT课件

第一章-工控机介绍PPT课件
优点：
可以根据生产情况的变化，不断的改变给定 值，以达到实现最优控制的目的。而没有SCC的 模拟系统是不能及时根据监测信号改变给定值的。
9
D/A 反多路开关
管理命令
报告
计算机监管 给定值 测量值
DDC微型机
A/D
多路开关
检测元件
生产过程
图1-4 SCC+DDC控制系统原理图
10
工作原理：
本系统为两级计算机控制系统，一级为监督 控制级SCC，用来计算最佳给定值。直接数字控 制计算机（DDC）用来把给定值与测量值进行比 较，其偏差由DDC进行直接数字计算，然后经D/A 转换器和反多路开关分别控制各个执行机构进行 调节。
电压互感器 100V
电流互感器 5A
小电流
A/D 25
变送器：用来信号调理的电路，将传感器得到的 电信号变为统一的直流电流（0-20MA或 者4-20MA)或者直流电压（0-5V或者1-5V） 信号，这样的调理电路叫做变送器。
信号调理的原因： 来自传感器的信号通常是含有干扰噪声 的微弱信号。
信号调理的作用：
和对全部控制对象实施控制的一种结构。 优点：系统的整体性和协调性好。
缺点：对计算机的安全性和可靠性要求很高。 分类：（1）单回路调节器。
（2）PLC可编程控制器 （3）DAS数据采集器 （4）DDC直接数字控制器
（2）RAM 作用是存储操作数、运算数据、运算结果等。 为使控制数据不致因掉电而丢失，通常RAM 应加掉电保护装置。
23
2.过程通道 作用：过程通道是计算机和被控对象之间交换 数据的桥梁。 组成：（1）模拟量输入通道 （2）模拟量输出通道 （3）数字量输入通道 （4）数字量输出通道
24

工控机1

工控机1

1-1工控机的组成与特点
2
工控机的软件组成
⑴系统软件 系统软件用来管理IPC的资源，并以简便的形式向用户提供服务。 包括实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序，如Intel 公司的iRMX86实时多任务操作系统、MS-DOS，LINUX,特别 是Windows软件。 ⑵工具软件 工具软件是技术人员从事软件开发工作的辅助软件，包括汇编 语言、高级语言、调试程序、诊断程序、各种组态软件等。 ⑶应用软件 是系统设计人员针对某个生产过程而编制的控制和管理程序。。
1-2 工控计算机的接口技术简介：
工控计算机主机
控 制 口 （CB)
状态(地址） 数据口 口 (DB) (AB)
外设 （I/O设备、外存）
工控机对外设的访问就是工控机对外设的I/O接口中的 I/O 端口进行访问。
1-2 工控计算机的接口技术简介
• 接口技术：即不同电路或设备之间的连接技术
• 工控机寻址范围大 ，控制功能强
程序编制清晰，容易理解
•
缺点：需专用的指令。占用内存空间。
4、I/O接口的编址方式：
隔离I/O法编址
4、I/O接口的编址方式：
存储映象I/O法编址
5、一般I/O接口的组成：
• 1、各种寄存器的集合，如地址、资料、控制、命 令、状态等（解决快与慢的问题） • 2、各种控制电路，如设备选中、端口选中（CPU 准确地访问外设）、同步异步控制（保证准确通 讯）、设备监测及控制电路（保证设备接受CPU 指令并工作及将工作状态返还CPU）、信息转换 电路、中断及DMA 控制部件等。 • 3、接口与主机、接口与外设两个方向的信号定义 与连接 – 接口体现：IO接口芯片，IO接口卡
1-1工控机的组成与特点

工业控制计算机完美版PPT

工业控制计算机完美版PPT

DMA 通道也扩充到 8个。AT总线也称 常用的通信接口有IEEE-488并行接口、RS-232C和RS485串行、USB总线接口。 ISA 总线标准。
1989年，COMPAQ 公司联合 HP，AST 等 9家计算机公司，在 ISA 总线根底上，推出了适应 32位微处理器的系统总线标准 EISA 总线标准。
工业控制计算机
2.1 工控机
IPC的组成与特点 的内部总线 的外部总线 输入/输出模板 的主要产品
IPC的组成与特点
工业控制计算机也称为工业计算机〔IPC〕,简称工控机。 它 主要用于工业过程测量、控制、数据采集等。 以工控机为核心的测量和控制系统，处理来自工业系统的输入 信号，再根据控制要求将处理结果输出到执行机构，去控制生 产过程，同时对生产进行监督和管理。
成。 这里的系统总线不是指中央处理器内部的三类总线，而是指
系统插件板交换信息的板级总线。
这种系统总线就是一种标准化的总线电路，它提供通用的电 平信号来实现各种电路信号的传递。
总线标准实际上是一种接口信号的标准和协议。
❖ 内部总线是指计算机内部各功能模块间进行通信的总线， 也称为系统总线，是构成完整计算机系统的内部信息枢纽。
为了和 Intel80286 16位机兼容，对 有绝对精度和相对精度两种表示法。
IEEE-488总线电缆是一条无源的电缆线，包括16条信号线和8条地线。
XT
总线在电气和机械特性上
作了较大的扩充，在原来 控制器完全符合PCI 总线规格Rev2.
RTS：请求发送。
62引脚的根底上增加了一个
36引脚
③精度：指A/D转换器实际输出电压与理论值之间的误差。
⒊IPC的特点
⑴可靠性高； ⑵实时性好； ⑶环境适应性强； ⑷丰富的输入输出模板； ⑸系统扩充性和开放性好； ⑹控制软件包功能强； ⑺系统通信功能强； ⑻冗余性。

《工业控制计算机》PPT课件

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全长主板(PCI)
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工业控制计算机的主板
半长主板(Advantech PCI-7020)
ppt课件
24
第三章 工业控制计算机
概述 工业控制计算机的组成及特点 工业控制计算机的主板 工业控制计算机的接口 工业组态软件 基于工控机的控制系统应用
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25
工业控制计算机的接口
▪ 模拟量输入/输出(AI/AO) ▪ 数字量输入/输出(DI/DO) ▪ 计数/定时(C/T，Counter/Timer) ▪ 多功能(AI、AO、DI、DO、 Counter、Timer) ▪ 运动控制(Motion) ▪ 通信(Communication) ▪ 其他
第三章 工业控制计算机
概述
工业控制计算机的组成及特点
工业控制计算机的概念及特点
工业控制计算机的组成
工业控制计算机的总线结构
基于工业控制计算机的机电一体化系统
工业控制计算机的主板
工业控制计算机的接口
工业组态软件
基于工控机的控制系统应用
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9
工业控制计算机的概念及特点
▪ 概念
• 简称工控机(IPC，Industrial Personal Computer)，主 要用于工业过程测量、控制、数据采集等工作。以工控 机为核心的测量和控制系统，处理来自工业系统的输入 信号，再根据控制要求将处理结果输出到执行机构，去 控制生产过程，同时对生产进行监督和管理。
PCI-1780 + PCL-10168 + ADAM-3968
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多功能(AI、AO、DI、DO、 Counter、Timer)
多功能数据采集卡(Advantech PCI-1716)

工控机的图共41页PPT

工控机的图共41页PPT
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
工控机的图
工控机的图
机架式PC 547B
华北工控机
研祥工控机
底板
PICMG 1.3 无源背板
12槽PCI工业底板
(左)PCI槽标准底板
(右)PCI槽标准底板
壁挂紧凑6槽机箱标准底板
2U机箱的标准底板
1U标准工业底板
工控机主板
Mini-ITX嵌入式工控机
电脑切换器
键盘、显示器
工业触摸键盘
带有内嵌式系统控制器和7个外设 模块的标准8槽式PXI机箱
PXI-8186 移动式 Pentium 4 2.2 GHz嵌入式控制器。
大屏幕拼接融合多屏显，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
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选择工控平台的时候，考虑更多的是机构的设计，其次才是对性能等因素
的考虑。
.
2
•工控机与个人计算机在外观上的比较
造型方正，色彩 单一稳重
外观时尚， 色彩明艳
以功能性接口为 主，扩展窗口少
以扩展窗
口为主
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3
•工控机与个人计算机在内部结构上的比 较
底板+主板的架构， 扩展槽丰富
只有一块商用主 板，扩展槽少
底板
• 标配/兼容电源：PS2电源，兼容ST-300BKV • 结构特点：外21
• 结构形式：4U标准上架式 • 机箱尺寸：177mm(高)X482mm(宽)X529mm(深) • 驱动空间：九个3.5〞空间，二个5.25〞空间 • 标配/兼容底板：标配IPC-6114P12，兼容商用主板
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7
•工控机的热设计
灰尘、散热、静电是造成计算机不稳 定的三大主要因素,商用PC在普通使用环 境 下运行，灰尘和静电问题 并不突出， 但工控机多是在高温，粉尘环境下长时间 工作，因此，防尘、散热措施的好坏，直 接影响到工控机的可靠运行。
工控机一般选用大风量风扇，前面配过 滤网，考虑 到过滤网和风扇必须经常清洗， 因此机箱上的风扇和过滤网都按易于更换、 易于维护的理念来设计；随着用户要求的 不断增高，处理器的功耗也日益增加。最 新的Intel 4核、8核处理器最大功耗在 100W以上，因此在一些高端工控产品中， 出现了水冷，热管等新的散热方式。
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6
•材料、工艺方面
工控机机箱一般都采用全钢结 构设计，抗冲击、抗振动、抗电磁 干扰； 机箱的板材选料也比较讲究， 我司机箱大多选用南韩电解板，有 些机箱为了增强面板造型效果，还 会用到价格比较昂贵的铝板；
商用机箱因成本关系用料一般， 面板多采用塑胶材料；
加工工艺方面，工控机因受量 的限制，多采用数控设备加工，加 工工序多、工艺复杂，成较高，商 用机箱大多采用模具化生产，成本 远远低于工控机
驱动器减震垫
三道压条
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10
•工控机的分类
上架式工控机
壁挂式工控机
便携式计算机
嵌入式计算机
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11
上架机箱IPC-810A/811A
• 结构形式：4U标准上架式 • 机箱尺寸：177mm(高)X482mm(宽)X452mm(深) • 驱动空间：三个3.5〞空间，二个5.25〞空间 • 标配/兼容底板：标配IPC-6113LP4，兼容所有14槽
盘架，
• 标配/兼容底板：标配IPC-6113LP4，兼容所有14槽底板
• 标配/兼容电源：PS2，兼容抽拉式电源、ST-350PAE • 结构特点：LED屏，显示机器运行状态，前端可折装风扇结构，
方便维护使用，前置USB与PS/2接口，标配抽拉硬盘架，根据 客户要求，可配后端抽拉电源。
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14
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8
•工控机的EMC设计
当我们使用电子设备的时候，就会形成电磁干扰。EMC （Electromagnetic compatibility电磁兼容性）现象在我们生活中随处可见， 例如我们在用电脑的时候，如果放在旁边的手机响了，手机的信号就会干扰电 脑，屏幕上就会出现水波纹。
什么是EMC呢？简单的说，就是在一个使用环境中，我们的机器不影响别
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4
通过以上比较，大家可以看出，工控机与个人计算机其 实并没有太大的差别，但为什么我们工控机的价格会成倍甚 至几十倍的高于个人计算机呢，原因主要体现在以下几个方 面：
性能方面 材料、工艺方面 工控机的热设计 工控机的EMC设计 工控机的结构可靠性设计
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5
•性能方面
早期的工控机就是一个质量好的PC。随着 时间的推移，用户使用环境的变化，工控机架 构逐渐演变成了现在这种底板加插卡的架构。 这种架构主要有如下的优点： 1。维护时间相对减少，维修更换零部件迅速 2。扩展性能增强，一块底板上可扩展多块用户 IO卡
• 标配/兼容电源：PS2，兼容ST-450PAM • 结构特点：DVR行业专用机箱，散热性能好，驱动
空间多，两个5.25〞也可通过转接改为3.5〞，就 是说此款机箱最多有十一个3.5〞空间，
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13
上架机箱IPC-8422
• 结构形式：4U标准上架式 • 机箱尺寸：177mm(高)X482mm(宽)X480mm(深) • 驱动空间：二个5.25〞空间，一个3.5〞空间，标配一个抽拉硬
人机器的正常工作，别人的机器也干扰不到我们的机器正常工作。
无论工控机还是商用机，EMC设计中首先考虑的是板卡本 身的EMI（电磁干扰）设计，板卡本身在EMI方面的设计无法满 足EMC认证的要求时，机箱的EMC设计就变得重要起来了。
对付电磁辐射最好的方法就是用一个全密封的金属盒子把电 磁辐射体遮蔽起来。但是由于散热、外接扩展设备的因素，根 本无法做到严格密封的状态。机箱关于防止电磁泄漏/干扰的设 计有很多种，比如箱盖与箱体的接触面不喷油漆，开六角型通 风孔，在窄长缝上使用导电布、EMC弹片等
但时，二者在设计理念和使用环境上却截然不同
个人计算机的设计理念是追求更高的速度、更好的使用舒适度、 更好的用户体验………………
而工控电脑更多的是在恶劣的环境下使用，稳定,可靠,扩展性好,兼 容性好是对工控机的最基本要求；其次，对产品的易维护性、散热、防尘、 产品的生产、使用周期、甚至尺寸方面都有着严格的要求。因此在设计和
工控机基础知识讲解
.
1
工控机IPC(Industrial Personal Computer）其实就是一种加固的 增强型个人计算机(PC) ,它与个人计算同属IT产业,在架构上也基本 相同,都是以X86架构为主,在用户使用端也基本一样,相同的输入设备 （鼠标、键盘、扫描仪等）,相同的输出设备（显示器、打印机等）
总之，不管工控机还是商用机对EMC设计都非常重视，商 用机更重视电磁辐射对人体的危害，工控机除了重视对人体危 害外，防止外界各种因素对工控机内部设备造成的干扰也是EMC
设计的一个要点 。
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9
•工控机的结构可靠性设计
稳定,可靠是对工控机的最基本 要求，为了做到这一点，工控机都有 压条，减震垫等加固措施，图示4800 机箱，光压条就有三道，这在同行机 箱中都不多见，商用机对此几乎无任 何措施