【文章內(nèi)容簡介】 著工控機(jī)所應(yīng)用的行業(yè)越來越廣，現(xiàn)在也超出了只應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場的范圍，比如說現(xiàn)在很多網(wǎng)絡(luò)安全方面的硬件、數(shù)字監(jiān)控錄像機(jī)，等等，都用到了工控方面的產(chǎn)品。但現(xiàn)在，更時髦的叫法是產(chǎn)業(yè)電腦或工業(yè)電腦。 2021年 6月 16日 33 ? 工控機(jī)可以作為一個工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行。早在 80年代初期，美國 AD公司就推出了類似 IPC的 MAC150工控機(jī)，隨后美國 IBM公司正式推出工業(yè)個人計算機(jī) IBM7532。 ? 由于 IPC的性能可靠、軟件豐富、價格低廉，而在工控機(jī)中異軍突起，后來居上，應(yīng)用日趨廣泛。目前， IPC已被廣泛應(yīng)用于通訊、工業(yè)控制現(xiàn)場、路橋收費(fèi)、醫(yī)療、環(huán)保及人們生活的方方面面。 2021年 6月 16日 34 IPC的技術(shù)特點(diǎn) 采用符合“ EIA”標(biāo)準(zhǔn)的全鋼化工業(yè)機(jī)箱，增強(qiáng)了抗電磁干擾能力。 采用總線結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計技術(shù)。 CPU及各功能模塊皆使用插板式結(jié)構(gòu)，并帶有壓桿軟鎖定，提高了抗沖擊、抗振動能力。 機(jī)箱內(nèi)裝有雙風(fēng)扇，正壓對流排風(fēng)，并裝有濾塵網(wǎng)用以防塵。 配有高度可靠的工業(yè)電源，并有過壓、過流保護(hù)。 電源及鍵盤均帶有電子鎖開關(guān)，可防止非法開、關(guān)和非法鍵盤輸入。 具有自診斷功能。 可視需要選配 I/O模板。 設(shè)有“看門狗”定時器，在因故障死機(jī)時，無需人的干預(yù)而自動復(fù)位。 開放性好，兼容性好，吸收了 PC機(jī)的全部功能，可直接運(yùn)行 PC機(jī)的各種應(yīng)用軟件。 可配置實時操作系統(tǒng)，便于多任務(wù)的調(diào)度和運(yùn)行。 1可采用無源母板（底板），方便系統(tǒng)升級。 2021年 6月 16日 35 IPC的主要結(jié)構(gòu) ? 全鋼機(jī)箱 IPC的全鋼機(jī)箱是按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的，抗沖擊、抗振動、抗電磁干擾，內(nèi)部可安裝同 PCbus兼容的無源底板。 無源底板 無源底板的插槽由 ISA和 PCI總線的多個插槽組成， ISA或 PCI插槽的數(shù)量和位置根據(jù)需要有一定選擇，該板為四層結(jié)構(gòu)，中間兩層分別為地層和電源層，這種結(jié)構(gòu)方式可以減弱板上邏輯信號的相互干擾和降低電源阻抗。底板可插接各種板卡，包括 CPU卡、顯示卡、控制卡、 I/O卡等。 工業(yè)電源 為 AT開關(guān)電源，平均無故障運(yùn)行時間達(dá)到 250， 000小時。 CPU卡 IPC的 CPU卡有多種，根據(jù)尺寸可分為長卡和半長卡，根據(jù)處理器可分為38 48 58 PII、 PIII主板，用戶可視自己的需要任意選配。其主要特點(diǎn)是：工作溫度 0600C；裝有“看門狗”計時器；低功耗，最大時為5V/。 其他配件： IPC的其他配件基本上都與 PC機(jī)兼容，主要有 CPU、內(nèi)存、顯卡、硬盤、軟驅(qū)、鍵盤、鼠標(biāo)、光驅(qū)、顯示器等。 2021年 6月 16日 36 ?國內(nèi)生產(chǎn)工控機(jī)的廠家有研祥、華北工控、研華、愛雷絲等。國外的工控機(jī)西門子的很出名。工控機(jī)箱標(biāo)準(zhǔn)長度為 19英寸，高度為4U 。 ?注：高度以 U為單位（ 1U= =米），通常有 1U， 2U， 3U， 4U， 5U， 7U幾種標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器 2021年 6月 16日 37 ?很多網(wǎng)絡(luò)化計算機(jī)監(jiān)督與控制系統(tǒng)的下位自動化設(shè)備是可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller，簡稱 PLC)； ?目前絕大多數(shù) PLC都具有數(shù)據(jù)通信與連網(wǎng)的能力，用 PLC構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化計算機(jī)監(jiān)督與控制系統(tǒng)是非常容易的。 2021年 6月 16日 38 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)－定義 ?現(xiàn)場總線是指安裝在制造或過程區(qū)域的 現(xiàn)場裝置 與控制室內(nèi)的 自動控制裝置 之間 數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信 的數(shù)據(jù)總線。 ?現(xiàn)場總線是以 單個分散的數(shù)字化智能化的測量設(shè)備 和 控制設(shè)備 作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用總線相連接實現(xiàn)相互交換信息共同完成自動控制功能的 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng) 。 2021年 6月 16日 39 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的產(chǎn)生 ? 在復(fù)雜或大規(guī)模的應(yīng)用中需要使用大量的傳感器、執(zhí)行器和控制器等，它們通常分布在非常廣的范圍內(nèi)，如果在底層上采用傳統(tǒng)的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，那么安裝成本和介質(zhì)造價都將非常高；所以需要在底層設(shè)計一種造價低又能經(jīng)受工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的通信系統(tǒng)。現(xiàn)場總線就是在這種背景下產(chǎn)生的。 ? 現(xiàn)場總線的出現(xiàn)是計算機(jī)、通信和控制技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，它徹底動搖并取代了 20世紀(jì) 60年代至 80年代一直占據(jù)過程控制領(lǐng)域的 4— 20mA信號標(biāo)準(zhǔn)的地位。 2021年 6月 16日 40 420mA信號 ?420mA信號是國際通用標(biāo)準(zhǔn)信號，是連接儀表、變送設(shè)備、控制設(shè)備、計算機(jī)采樣設(shè)備的一種標(biāo)準(zhǔn)。與此相對應(yīng)的信號有： 0－10mA、 0－ 5V、 0－ 10V等。 2021年 6月 16日 41 ?遠(yuǎn)距離傳輸模擬信號，使用電壓方式顯然不合理，因為有線路消耗存在壓降，當(dāng)然可以以高傳輸阻抗減少傳輸電流來降低壓降的影響，但是系統(tǒng)的抗干擾能力大大降低。 雙絞線特性阻抗是 50歐姆左右，相隔 1CM寬的 300歐姆左右，所以負(fù)載電阻選擇 50300歐姆比較理想，為了 AD轉(zhuǎn)換方便，負(fù)載電阻上的信號最大量程值一般 510V比較合適，那么權(quán)衡所有，負(fù)載電阻 250歐姆，電流 20mA，負(fù)載壓降 5V比較滿意。 2021年 6月 16日 42 ?那么為什么選擇 420mA而不是 020mA呢？為了減少接線的復(fù)雜性，傳感器選擇 2線要比多線簡單的多， 2線既要傳輸信號，又要給傳感器供電，所以設(shè)計者從中借用 4mA電流給傳感器放大電路供電，這樣 420mA的標(biāo)準(zhǔn)就確定了。 2021年 6月 16日 43 什么是 420mA兩線制 ?三線制？四線制？ ?二線制傳輸方式中，供電電源、負(fù)載電阻、變送器是串聯(lián)的，即二根導(dǎo)線同時傳送變送器所需的電源和輸出電流信號；三線制方式中，電源正端和信號輸出的正端，它們共用一個地線，其電流信號是從 I+和 V兩端之間得到的。四線制方式中，供電電源、負(fù)載電阻是分別與變送器相連的，即供電電源和變送器輸出信號分別用二根導(dǎo)線傳輸。 2021年 6月 16日 44 什么是有源和無源 ?有源是指各類變送器或者信號源等設(shè)備已經(jīng)有一組供電回路給它供電。直接輸出一組 4～20mA正負(fù)兩線的信號回路 ,給采集設(shè)備直接測量。 無源是指各類變送器或者信號源等設(shè)備沒有供電回路給它供電。必須要有采集設(shè)備供給它工作電源，才可以輸出一組 4～ 20mA正負(fù)兩線的信號回路 ,給采集設(shè)備直接測量。 2021年 6月 16日