【正文】 平。 第七章 工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī) IPC 工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng) IPC(Industrial Personal Computer)，它和 IBM PC保持了硬件和軟件上的兼容。 我國(guó)于 20世紀(jì) 80年代末期引進(jìn)了 VME工控機(jī) ， 并實(shí)現(xiàn)了部分主機(jī)板卡和過(guò)程板卡的國(guó)產(chǎn)化 。 VME工控機(jī)主要提供了 MC68000系列 CPU的主機(jī) 、 外設(shè)和過(guò)程通道 。 由于 MC6800工控機(jī)是 8位微機(jī) ， 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 ， 該系列工控機(jī)于 20世紀(jì) 90年代初期已基本上退出工控領(lǐng)域 。 第七章 工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī) MC6800／ MC68000工控機(jī) 1. MC6800系列工控機(jī) 我國(guó)于 20世紀(jì) 70年代末期和 80年代初期引進(jìn) MC6800系列工控機(jī)及其過(guò)程通道 。 第七章 工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī) 20世紀(jì) 90年代初期，是 STD工控機(jī)的鼎盛時(shí)期，也是 STD和IPC工控機(jī)的共同繁榮時(shí)期。 32位 STD工控機(jī)只是作為一種技術(shù)推出過(guò) ， 但作為一種產(chǎn)品 ， 還未真正進(jìn)入市場(chǎng) ， 就已被迫退出市場(chǎng) 。 8位 STD工控機(jī)支持絕大多數(shù)的 8位微處理器 。 構(gòu)成總線(xiàn)型工控機(jī)系統(tǒng)的硬件都是模塊化的 ， 便于維護(hù)和升級(jí)擴(kuò)充 ， 也便于用戶(hù)開(kāi)發(fā)自己所需要的功能板卡 。 輸入通道可以將現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程信號(hào)經(jīng)過(guò)變換或調(diào)理后輸入到計(jì)算機(jī) ， 輸出通道可以將計(jì)算機(jī)輸出的控制信號(hào)經(jīng)過(guò)變換或調(diào)理后輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu) 。 所謂總線(xiàn) ， 就是指板卡 (模塊 )與板卡 (模塊 )之間或者設(shè)備與設(shè)備之間傳送信息的一組公用共享信號(hào)線(xiàn) 。 工控機(jī)系統(tǒng)硬件是在工業(yè)控制微機(jī)的基礎(chǔ)上增加了過(guò)程通道板卡 ， 以實(shí)現(xiàn)工業(yè)過(guò)程信號(hào)的輸入和輸出 。 圖 7－1是總線(xiàn)型工控機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖 。 工控機(jī)系統(tǒng)硬件由工控機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu) 、 測(cè)量環(huán)節(jié) (傳感器 )組成 。 嵌入式單板計(jì)算機(jī)集成了 CPU、 CRT/LCD控制 、 10/100 Mbit/s網(wǎng)絡(luò)接口 、 電子盤(pán)接口 、 串行口 、 并行口 、 USB、 鍵盤(pán)和鼠標(biāo)等接口 ， 嵌入式單板計(jì)算機(jī)以其超小的體積 、 超強(qiáng)的功能 ， 可廣泛應(yīng)用于信息家電 、 儀器儀表 、 智能產(chǎn)品等各種嵌入式領(lǐng)域 。 第七章 工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī) 5. 應(yīng)用廣泛 近年來(lái) ， 工控機(jī)又推出了嵌入式單板計(jì)算機(jī) ， 有 in(1 in= mm)和 5 in兩種規(guī)格 。 為了使控制效果更直觀(guān)生動(dòng) ， 這些控制軟件都采用了組態(tài)技術(shù)和多媒體技術(shù) 。 機(jī)箱內(nèi)還配備了抗干擾 、 具有自動(dòng)保護(hù)功能的工業(yè)電源 。 第七章 工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī) 3. 各種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)機(jī)箱 為了適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的安裝要求 ， IPC機(jī)箱有各種尺寸的立式 、 臥式 、 壁掛式機(jī)箱可供選擇 。 目前 ， 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的廠(chǎng)商已開(kāi)發(fā)出上千種的專(zhuān)業(yè)化板卡 。 如取消了 PC中的母板 ， 將原來(lái)的大母板上的總線(xiàn)插槽部分分成了通用的底板總線(xiàn)插座系統(tǒng)和變成 PC插卡式主板 ， 如各種無(wú)源底板和多種 CPU卡 。 因此 ， IPC必須具有良好的抗干擾能力和很高的可靠性 。第七章 工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī) 第七章 工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī) 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 總線(xiàn)式工控機(jī)的組成結(jié)構(gòu) 常用工控總線(xiàn) (STD／ VME／ IPC工控機(jī) ) IPC的主要外部結(jié)構(gòu)形式 IPC總線(xiàn)工控機(jī)內(nèi)部典型構(gòu)成形式 IPC總線(xiàn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)常用板卡介紹 習(xí)題 第七章 工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī) 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 1. 適應(yīng)工業(yè)環(huán)境 ， 抗干擾能力強(qiáng) ， 可靠性高 工業(yè)環(huán)境條件惡劣 ， 情況復(fù)雜 ， 存在著高溫 、 高濕 、 震動(dòng) 、粉塵等情況 ， 電磁干擾源多且復(fù)雜 ， 這些都會(huì)給控制系統(tǒng)造成極大的危害 。 工業(yè)生產(chǎn)要求所使用的系統(tǒng)可靠性高 ， 否則 ， 會(huì)造成巨大的損失 。 第七章 工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī) 2. 模塊化板卡結(jié)構(gòu) IPC充分利用了 PC的硬件和操作環(huán)境 ， 采用了模塊化的硬件板卡結(jié)構(gòu) 。 把各種工業(yè)控制功能都做成各種硬件板卡 ， 如開(kāi)關(guān)量 I/O卡 、 模擬量 I/O卡 、 計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器卡 、 通信板卡 、 數(shù)據(jù)采集卡 、 信號(hào)調(diào)理卡等基本模板 ， 利用這些板卡就可以很方便地組成各種規(guī)模的控制系統(tǒng) 。 這些板卡結(jié)構(gòu)緊湊 ， 現(xiàn)場(chǎng)功能豐富 ， 使用方便 ， 用戶(hù)可以利用廠(chǎng)商提供的板卡 ， 方便地組成自己需要的控制系統(tǒng)硬件 ， 還可以利用廠(chǎng)商提供的驅(qū)動(dòng)程序 ， 開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足自己需要的控制程序 ， 大大縮短了控制系統(tǒng)硬件的開(kāi)發(fā)周期 。 IPC機(jī)箱采用全鋼密封結(jié)構(gòu) ， 采取了很多措施以適合工業(yè)環(huán)境 ， 具有防電磁干擾能力；還采用內(nèi)部正壓送風(fēng) ， 具有良好的散熱和防塵效果 。 第七章 工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī) 4. 豐富的工業(yè)應(yīng)用軟件 為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制 ， IPC在繼承了 PC豐富的軟件資源外 ， 有許多專(zhuān)業(yè)軟件公司開(kāi)發(fā)了很多工業(yè)控制軟件 ， 這些軟件由專(zhuān)業(yè)人員開(kāi)發(fā)并經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行考驗(yàn) ， 可靠性高 ， 用戶(hù)可以直接根據(jù)自己的需要進(jìn)行選用 。 用戶(hù)也可以利用廠(chǎng)商提供的驅(qū)動(dòng)程序 ， 開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足自己需要的控制程序 。 in的尺寸是 146 mm 102 mm， 5 in的尺寸是 203 mm 146 mm。 第七章 工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī) 圖 71 總線(xiàn)型工控機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 第七章 工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī) 總線(xiàn)式工控機(jī)的組成結(jié)構(gòu) 工控機(jī)系統(tǒng)由工控機(jī)系統(tǒng)硬件和工控機(jī)系統(tǒng)軟件兩部分組成 。 工控機(jī)由工業(yè)微機(jī) (如 WC)和工業(yè)過(guò)程通道組成 。 工業(yè)控制微機(jī)和商用微機(jī)的組成原理十分相似 。 第七章 工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī) 主機(jī)板和其他各板卡之間又是怎樣連接和實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)哪?? 它們是通過(guò)總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)互連 ， 并通過(guò)總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸和交換功能 。 過(guò)程通道包括輸入通道和輸出通道兩部分 。 第七章 工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī) 總線(xiàn)型工控機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于 ， 一個(gè)完整的硬件系統(tǒng)可以從一個(gè) OEM廠(chǎng)家購(gòu)買(mǎi)到 ,也可以從不同的 OEM廠(chǎng)家購(gòu)買(mǎi)不同的部分 ， 然后自己集成以適應(yīng)特定的性能和功能需求 。 第七章 工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī) 常用工控總線(xiàn) (STD／ VME／ IPC工控機(jī) ) STD總線(xiàn)工控機(jī) STD工控機(jī)基于 STD總線(xiàn) ， 該總線(xiàn)由 PROLOG公司于 1978年推出 ， 其正式標(biāo)準(zhǔn)為 IEEE961。 16位 STD工控機(jī)基于采用總線(xiàn)周期竊取和復(fù)用技術(shù)改進(jìn)后的 16位 STD總線(xiàn) 。我國(guó)于 20世紀(jì) 80年代中后期引入 STD工控機(jī)技術(shù) ， 國(guó)內(nèi)曾經(jīng)有數(shù)十個(gè) STD工控機(jī)廠(chǎng)家 。 STD工控機(jī)曾為我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化改造做出過(guò)重要貢獻(xiàn)，但由于 STD工控機(jī)本身的技術(shù)局限性和 IPC工控機(jī)市場(chǎng)的不斷壯大，使得 STD工控機(jī)于 20世紀(jì) 90年代末基本上退出了工控領(lǐng)域。 MC6800工控機(jī)系統(tǒng)在 20世紀(jì) 80年代初期得到應(yīng)用 。 第七章 工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī) 2. MC68000系列工控機(jī) MC68000系列工控機(jī)采用的是 VME總線(xiàn) ， 通常又稱(chēng)為 VME工控機(jī) 。 VME工控機(jī)的主機(jī)系統(tǒng)都是 32位的微機(jī) ， 相應(yīng)的微處理器主要有 MC68000、 MC680 MC680 MC68040等 。 VME工控機(jī)采用的 VME總線(xiàn)是當(dāng)今工業(yè)界最好的微機(jī)數(shù)字總線(xiàn)之一 ， 只是由于推出 VME工控機(jī)的Motorola公司工作重心的轉(zhuǎn)移和工控機(jī)的 PC化潮流 ， 導(dǎo)致了VME工控機(jī)逐漸退出工控領(lǐng)域 , 但是 ， VME工控機(jī)所采用的規(guī)范和體系結(jié)構(gòu) ， 逐步被高檔次 IPC采用 ， 這就充分說(shuō)明 VME工控機(jī)作為技術(shù)本身是比較優(yōu)秀的 。 IPC擁有豐富的硬件資源、軟件資源和 PC用戶(hù)資源， 使得 IPC已經(jīng)成為工控機(jī)的主流。從 PC到今天的 IPC，有一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)的發(fā)展歷程。 (2) 采用工業(yè)級(jí)元器件進(jìn)行板卡設(shè)計(jì) 。 (4) 開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)了適用于工業(yè)控制的系列過(guò)程板