【文章內(nèi)容簡介】 了基于 VME總線規(guī)范的嵌入式 PC。 第七章 工業(yè)控制微型計算機 圖 77 嵌入式 IPC (a) PC/104嵌入式 IPC； (b) IPC 第七章 工業(yè)控制微型計算機 IPC總線工控機內(nèi)部典型構(gòu)成形式 工業(yè)控制計算機的組成 (1) 加固型工業(yè)機箱：由于工控機應用于較惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境 ， 因此對機箱采取了一系列的加固措施 ， 以達到防振 、 防沖擊的效果 。 機箱一般都采用全鋼結(jié)構(gòu) ， 具有良好的電磁屏蔽能力 。 第七章 工業(yè)控制微型計算機 工控機的機箱為了達到防塵目的 ， 采用了全密封方式 ， 還采用了進風量大于排風量的正壓送風方式 ， 使工業(yè)環(huán)境的灰塵不能進入機內(nèi) ， 保證了工控機的清潔運行 ， 提高了運行的可靠性 。 機箱內(nèi)一般安裝有多個風扇 ， 通風散熱性能良好 。 工控機的機箱有臥式 、 壁掛式之分 ， 機箱的外形如圖 78所示 。 機箱的高度一般按 U(1 U= in)計算 。 在實際選用時 ， 可根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場選擇合適的機箱 。 第七章 工業(yè)控制微型計算機 圖 78 工控機機箱 (a) 外形； (b) 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 第七章 工業(yè)控制微型計算機 (2) 工業(yè)電源：工控機的電源要求具有防浪涌沖擊 、 過壓過流保護功能 ， 抗干擾能力強 。 工控機的電源有多種型號可供選擇 。 為了適應工業(yè)現(xiàn)場電壓波動大的特點 ， 工控機電源都具有比較寬的調(diào)整范圍 ， 輸出電壓 、 電流的偏差也比較小 ， 平均無故障時間 (MTBF)長 ， 一般為 6~10萬小時 。 第七章 工業(yè)控制微型計算機 圖 79 14槽的無源底板 第七章 工業(yè)控制微型計算機 (3) 無源底板：無源底板是用來安裝各種板卡的基板 。 采用 4層 PCB板 ， 帶有電源層和接地層 ， 用以抗干擾和減少阻抗 。 板上有用于電源指示的 LED， 分別指示不同的電壓 ， 根據(jù) LED的亮或暗就能反映電壓的正常與否 。 無源底板上有多個總線插槽 ， 可安裝 ISA、 EISA、 PCI總線的各種板卡 。 無源底板上的插槽數(shù)最多可以達到 20個 。 一個 14槽的無源底板如圖 7－ 9所示 ， 其尺寸為： 315 mm 260 mm。 工控機的機箱 、 電源 、 無源底板必須配套使用 ， 即機箱 、 電源 、 無源底板的結(jié)構(gòu)尺寸必須按照機箱的結(jié)構(gòu)尺寸來進行選擇 。 這方面的內(nèi)容可參考工控機廠商的產(chǎn)品選型目錄 。 第七章 工業(yè)控制微型計算機 (4) 主機板 (CPU卡 )： CPU卡是工控機的核心部件 ， 目前有 8048 8058 Pentium／ Celeron系列等各類 CPU板卡 。 板上所有元件性能都達到了工業(yè)級標準 ， 并且是一體化主板 。 板上有 CPU插座 ， 各種接口插座 ， 如顯示器接口 、 串行通信接口 、 軟盤驅(qū)動器接口 、 硬盤接口 、 網(wǎng)絡接口等 ， 板上還有內(nèi)存條插槽等 。 CPU卡有全長卡和半長卡之分 ， 全長卡的外形尺寸是 338 mm 122 mm， 半長卡的外形尺寸是 185 mm 122 mm。 圖 710是一個全長 CPU卡 。 第七章 工業(yè)控制微型計算機 圖 710 全長 CPU卡 第七章 工業(yè)控制微型計算機 下面給出一個全長 CPU 400 MHz系統(tǒng)總線， Socket478 Pentium4 CPU； Intel 845芯片組， 兩條 200／ 266DDR DIMM插槽； AGP 1X／ 2X／ 4X帶 2D、 3D圖形加速控制器 , 32 MB獨立顯存； 一個 10 Mb/s或 100 Mb／ s以太網(wǎng)控制器， RJ45接口； 兩個 ATA66／ 100接口， 四個 USB接口； 支持 AT／ ATX電源。 第七章 工業(yè)控制微型計算機 (5) 外部存儲器 : 外存儲器有軟盤驅(qū)動器 、 硬盤和 CDROM，可根據(jù)需要配置 。 (6) 顯示器 : 顯示器有普通顯示器和液晶 (LCD)顯示器 ， 其尺寸和分辨率可根據(jù)需要選擇 。 (7) 鍵盤 : 一般采用 101標準鍵盤或觸摸式功能鍵盤 。 (8) 鼠標 : 有機械式或光電式之分 。 (9) 打印機 : 有針式打印機 、 噴墨打印機和激光打印機 ， 用于數(shù)據(jù)報表 、 工藝流程畫面等的打印 。 第七章 工業(yè)控制微型計算機 工業(yè)控制計算機系統(tǒng)的組成 (1) 工控機主機：包括機箱 、 電源 、 無源底板 、 CPU卡 、 顯示器 、 磁盤驅(qū)動器 、 鍵盤 、 (2) 輸入接口板卡：包括模擬量輸入 、 開關量輸入板卡等； (3) 輸出接口板卡：包括模擬量輸出板卡 、 開關量輸出板 (4) 通信接口模塊：包括串行通信接口模塊 (RS23 RS42 RS485等 )、 網(wǎng)絡通信模塊 (如以太網(wǎng)模塊 、 光纖模塊 、 無線調(diào)制解調(diào)器模塊等 )等； 第七章 工業(yè)控制微型計算機 (5) 信號調(diào)理模塊：完成對工業(yè)現(xiàn)場各種輸入信號的預處理 ， 對輸入輸出信號進行隔離 、 驅(qū)動 ， 還能完成信號的轉(zhuǎn)換等； (6) 遠程數(shù)據(jù)采集模塊：可以直接安裝在工業(yè)現(xiàn)場 ， 能夠通過多通道 I／ O模塊進行數(shù)據(jù)采集和過程監(jiān)控 ， 可以將現(xiàn)場信號通過現(xiàn)場總線與工控機進行通信； (7) 工控軟件包：支持數(shù)據(jù)采集 、 監(jiān)視 、 控制 、 報警 、 畫面顯示 、 通信等功能 。 目前大部分控制軟件以 Windows操作系統(tǒng)為平臺 ， 也有以實時多任務操作系統(tǒng)為平臺的 ， 可根據(jù)實際需要選擇 。 第七章 工業(yè)控制微型計算機 圖 711 工業(yè)控制計算機系統(tǒng)組成框圖 第七章 工業(yè)控制微型計算機 IPC總線工業(yè)控制計算機常用板卡介紹 IPC總線工業(yè)控制計算機的概念 1. 總線 計算機總線是 CPU與計算機其他部分進行信息傳遞的公共通道 ， 通常傳遞三種信號：地址 、 數(shù)據(jù)和控制信號 。 工控機早期使用的總線是 STD總線 ， 目前常用的總線有 ISA總線 、 EISA總線 、 PCI總線等 。 第七章 工業(yè)控制微型計算機 2. 總線指標 (1) 總線寬度 : 總線寬度是指總線一次操作可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù) ， STD總線是 8位 ， ISA總線是 16位 ， PCI總線是 32位或64位 。 (2) 總線頻率 : 總線頻率是指總線工作時的最高時鐘頻率 。 時鐘頻率越高 ， 單位時間內(nèi)可傳送的數(shù)據(jù)量越大 。 ISA總線頻率都是 MHz， PCI總線頻率是 MHz或 66 MHz。 (3) 總線數(shù)據(jù)傳輸率 : 表示單位時間內(nèi)傳送數(shù)據(jù)量的大小(數(shù)據(jù)傳輸率 =總線寬度的字節(jié)數(shù) 總線頻率 ， 單位是 MB／ s)。 第七章 工業(yè)控制微型計算機 3. ISA總線 ISA(Industrial Standard Architecture)總線是 IBM公司 1984年推出的系統(tǒng)總線標準 ， 它同時具有 8位和 16位擴展槽結(jié)構(gòu) ， 1993年后在很多地方被 PCI總線取代 。 第七章 工業(yè)控制微型計算機 4. PCI總線 PCI(Peripheral Component Interconnect， 外圍部件互連 )總線以其 64位處理能力和即插即用的特性 ， 取得了在新型微機系統(tǒng)中的應用地位 ， 是目前微機系統(tǒng)常用的總線 。 它有兩種數(shù)據(jù)寬度： 32位和 64位 ， 總線頻率最高可達 66 MHz， 數(shù)據(jù)處理能力 32位時是 264 MB／ s， 64位時是 528 MB／ s， 非常適合在高速計算機和高速數(shù)據(jù)通信中應用 。 目前工業(yè)控制計算機 ISA總線 、 PCI總線都在使用 ， 但以PCI總線為主 ， 用戶可根據(jù)實際需要選擇 。