第04章常用工业控制计算机简介

一、工业控制计算机的概念工业控制计算机OPC.也称产业电脑、工业计算机、产业计算机)即是指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与控制用的计算机，简称工控机，英文简称IPC.全称Industrial Personal Computer。

工控机通俗地说就是专门为工业现场而设计的计算机。

工业控制计算机是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。

传统意义上，将用于工业生产过程的测量、控制和管理的计算机统称为工业控制计算机，包括计算机和过程输入、输出通道两部分。

但今天工业控制计算机的内涵已经远不止这些，其应用范围也已经远远超出工业过程控制。

因此，工业控制计算机是应用在国民经济发展和国防建设的各个领域、具有恶劣环境适应能力、能长期稳定工作的加固的增强型个人计算机，因此也简称工控机。

工控机之所以大受欢迎，其根本原因在于PC机的开放性。

其硬件和软件资源极其丰富，并且为工程技术人员和广大用户所熟悉。

基于PC的(包括嵌入式PC)控制系统，正以20以上的速率增长，并且已经成为DCS、PLC未来发展的参照物。

二、工控机的特点IPC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运行。

早在20世纪80年代初期，美国AD公司就推出了类似IPC的MAC150工控机，随后美国IBM公司正式推出工业个人计算机IBM 7532，接着国内研祥（EVOC）就推出了IPC系列。

由于IPC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. IPC己被广泛应用于通信、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。

鼹塑．蛆，工业控制计算机的构成与分类韩冬(龙煤控股公司七台河分公司热电厂，黑龙江七台河154600)脯耍】本文分析了工业控制计算机的硬件组成和软件组成。

对工业控制计算机进行分类。

分析了总线型工控机、嵌入式工撞机、可编程序控制嚣往'L C)、单元武控静j器和智能测控仪表。

鹾罐词】工业控削；计算；硬件；软件；分类工业控制计算机主要用于工业过程的数据采集、监测与控制等。

工业控制计算机是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。

现在进入了第三代紧凑型PC I总线(C om pact P CI)工控机时期。

它通常采用开放式总线结构，将各种过陧通道做成相应的模板或模块，以便与工业现场的各种变送器及执行机构直接连接，配以功能齐全的控制软件，即可构成一套完整的工业控制计算机系统。

工业控制计算机有力地推动工业过程自动化、制造业信息化、仪器仪表虚拟化、公共交通系统的智能化、下—代网络技术基础设备的标准化等发展。

1工业控制计算机的组成结构由于工业控制计算机是在工业环境中使用的计算机系统，需要与控制对象直接接口，因此在计算机系统结构设计方法及使用方面均需考虑现场可能存在的高温、潮湿、粉尘等恶劣环境条件及强电磁干扰。

工业控制计算机包括硬件和软件两部分。

硬件包括主机(C P U、R A M、R O M)板、内部总线和外部总线、人机接口、系统支持板、磁盘系统、通信接口、输入输出通道。

软件包括系统软件、支持软件和应用软件。

工业控制计算机的硬件组成：1)主机板。

由中央处理器(CP U)、内存(RA M、R O M)等部件组成的主机板是工业控制计算机的核心。

在控制系统中，主机主要进行必要的数值计算、逻辑判断、数据处理等工作。

2)系统总线。

系统总线分为内部总线和外部总线。

内部总线是工业控制懒内部各组成部分进行信息传送的公共通道，它是一组信号线的集合。

常用的内部总线有I B M PC总线、M U LTI B U S总线和S TD总线。

工控机是专门为工业控制设计的计算机，用于对生产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，由于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，因此需要单独定制才能满足需求。

工控机的种类众多，常见的有以下五种：
1、IPC（PC总线工业电脑）IPC是基于PC总线的工业电脑，价格低、质量高、产量大、软/硬件资源丰富，因此使用广泛，其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成，并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计，具有可靠性、实时性、扩充性等诸多特点。

2、PLC（可编程序控制器）它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，采用可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

3、DCS（分散型控制系统）又称分布式控制系统，它是一种高性能、高质量、低成本、配置灵活的分散控制系统系列产品，可以构成各种独立的控制系统、分散控制系统DCS、监控和数据采集系统，满足各种工业领域对过程控制和信息管理的需求。

4、FCS（现场总线系统）这是一种全数字串行、双向通信系统，系统内测量和控制设备如探头、激励器和控制器可相互连接、监测和控制。

在工厂网络的分级中，它既作为过程控制和应用智能仪表的局部网，又具有在网络上分布控制应用的内嵌功能，是常用的工控机之一。

5、CNC（数控系统）全称是数字控制系统，是根据计算机存储器中存储的控制程序，执
行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统，通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制位置、角度、速度等机械量和开关量等。

工业控制计算机组成原理
工业控制计算机是一种特殊用途的计算机，其主要用于工业自动化领域。

工业控制计算机的组成原理包括以下几个方面：
1.中央处理器：工业控制计算机的中央处理器可以是普通的计算机CPU，也可以是专门设计的工业CPU。

中央处理器负责执行指令、进行数据处理和控制操作。

2.存储器：工业控制计算机的存储器包括内存和外存。

内存用于存储程序和数据，外存用于长期存储程序和数据。

3.输入输出设备：工业控制计算机的输入输出设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。

这些设备用于与用户交互，并将结果输出到外部设备或显示器上。

4.总线结构：工业控制计算机的总线结构包括数据总线、地址总线和控制总线。

数据总线用于传输数据，地址总线用于传输内存地址，控制总线用于传输控制信号。

5.操作系统：工业控制计算机的操作系统通常是专门设计的实时操作系统。

实时操作系统能够对实时任务进行及时响应和处理，从而保证工业控制计算机的稳定性和可靠性。

以上是工业控制计算机的组成原理，这些组成部分相互协作，共同完成工业自动化控制任务。

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工业控制计算机1. 工业控制计算机的基础知识随着科技的不断发展，工业控制计算机在现代工业生产中扮演了至关重要的角色。

工业控制计算机是一种专门用于工业控制领域的计算机设备，其主要功能是收集和处理工业控制现场的各种数据信号，并通过相关的控制算法来实现对工业生产过程的监控和调节。

本文将介绍工业控制计算机的基础知识。

1.1 工业控制计算机的构成工业控制计算机是由以下几个部分构成的：(1) 主机：包括处理器、主板、内存和硬盘等。

(2) 输入输出设备：包括键盘、鼠标、显示器、触摸屏、打印机、扫描仪等。

(3) 扩展板：根据需求可以加装不同的扩展板，如采样卡、通讯卡、控制卡等。

1.2 工业控制计算机的功能(1) 数据采集：通过各种传感器、执行器等设备实现对工业控制现场的各种数据信号的采集。

(2) 数据处理：将采集到的数据传输至计算机后，进行处理、分析和分类，并生成相应的数据报表。

(3) 控制算法：通过将数据与预设参数进行比对，实现对工业生产过程的监控和调节。

(4) 系统管理：对工业控制计算机进行管理，包括操作系统的安装、软件的更新、数据备份等等。

1.3 工业控制计算机的应用领域工业控制计算机广泛应用于自动化生产的各个领域，如电力、制造业、石化、交通运输等行业。

在电力行业中，工业控制计算机可用于智能电网，实现对电网的监测、控制和管理；在制造业中，工业控制计算机可用于生产线的控制和优化，提高生产效率；在石化行业中，工业控制计算机可用于炼油、化工等领域的生产控制；在交通运输行业中，工业控制计算机可用于轨道交通、高速公路等设施的自动化控制。

1.4 工业控制计算机的优缺点(1) 优点：工业控制计算机具有高度的实时性和稳定性，能够满足工业生产的高标准和高要求。

(2) 缺点：工业控制计算机的价格较高，同时由于其应用的环境较为苛刻，需要进行专门的防尘、防水等措施。

2. 工业控制计算机的选型和应用工业控制计算机的选型和应用至关重要。

工业控制计算机工业控制计算机是指在工业控制领域中使用的计算机设备，也称为工业计算机。

它是一个功能强大的计算机系统，专门用于控制和管理工业生产过程，具有高可靠性、高安全性和高稳定性等特点。

一、工业控制计算机的组成工业控制计算机由计算机主机、外部输入输出设备、操作系统和应用软件组成。

1、计算机主机计算机主机是工业控制计算机的核心部件，它包括主板、CPU、内存、硬盘、电源、接口卡等组件。

计算机主机采用工业级的设计标准，在工业环境下具有高可靠性和高稳定性。

2、外部输入输出设备外部输入输出设备是工业控制计算机与周边设备进行数据交互的重要组成部分。

输入设备主要包括键盘、鼠标和触摸屏等，输出设备主要包括显示器、打印机和声音设备等。

3、操作系统工业控制计算机一般采用专门的工业操作系统，如Windows embedded、Linux、VxWorks等。

这些操作系统具有高度的可定制性、可靠性和安全性，适合于工业环境的应用。

4、应用软件工业控制计算机根据不同的应用需求安装不同的应用软件，如PLC编程软件、SCADA软件、HMI软件等，这些软件可以根据需求进行自定义开发，以满足工业生产需求。

二、工业控制计算机的应用领域工业控制计算机广泛应用于各种工业控制领域，包括生产线自动化、机床控制、仓储物流、航空航天、半导体生产等。

工业控制计算机可以实现生产过程的监控、调度、控制和管理，从而提高生产效率、质量和安全性。

三、工业控制计算机的优点1、高可靠性：工业控制计算机采用工业级的设计标准，在工业环境下具有高可靠性和高稳定性。

2、高稳定性：工业控制计算机采用专门的工业操作系统，具有高度的可定制性、可靠性和安全性，能够确保稳定运行。

3、高安全性：工业控制计算机采用定制的硬件和软件，可以有效保护系统的安全，防止系统遭受攻击和破坏。

4、高性能：工业控制计算机采用优秀的处理器和存储设备，可以快速地完成各种复杂的工业控制任务。

5、可定制性：工业控制计算机具有高度的可定制性，可以根据不同的应用需求进行自定义开发，以满足各种工业生产需求。

工业控制计算机在当今高度自动化的工业生产领域，工业控制计算机扮演着至关重要的角色。

它就像是工业生产的“大脑”，指挥着各种设备和流程高效、精准地运行。

那么，究竟什么是工业控制计算机呢？简单来说，工业控制计算机是一种专门为工业环境设计和制造的计算机系统。

与我们日常使用的个人电脑不同，它具有更强的稳定性、可靠性和抗干扰能力，能够在恶劣的工业环境中长时间稳定运行。

工业控制计算机的外观通常比较坚固耐用，采用了特殊的机箱设计，能够有效地防尘、防水、防震。

其内部的硬件组件也经过了精心挑选和优化，以适应高温、高湿度、强电磁干扰等极端条件。

例如，主板采用了高品质的电子元件，能够在宽温范围内正常工作；硬盘通常采用固态硬盘，以提高数据的读写速度和稳定性；电源也具备过压、过流保护等功能，确保系统的供电稳定。

在性能方面，工业控制计算机虽然不像高端游戏电脑那样追求极致的运算速度，但它需要具备足够的处理能力来实时处理大量的工业数据。

它能够快速采集和分析来自传感器、仪器仪表等设备的信号，然后根据预设的控制算法，及时发出控制指令，驱动执行机构完成相应的动作。

工业控制计算机的应用领域非常广泛。

在制造业中，它可以用于自动化生产线的控制，实现生产过程的自动化、智能化，提高生产效率和产品质量。

比如在汽车制造厂里，工业控制计算机可以精确控制机器人的动作，完成车身焊接、喷漆等工序；在电子工厂里，它可以监控生产设备的运行状态，及时发现故障并进行报警，减少生产损失。

在能源领域，工业控制计算机可以用于电力系统的监控和调度，保障电网的安全稳定运行。

它能够实时采集变电站、发电厂等设备的运行数据，进行分析和处理，实现对电力系统的远程监控和控制。

在石油化工行业，它可以用于化工生产过程的控制，确保生产过程的安全可靠。

在交通运输领域，工业控制计算机也发挥着重要作用。

例如在铁路系统中，它可以用于列车的运行控制和信号系统，保障列车的安全运行；在航空领域，它可以用于飞机的飞行控制系统，提高飞行的安全性和准确性。