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计算机在最近的几十年中,极大地改变了我们的生活。在工业中,计算机也得到了相应的应用,这就是工业计算机。所谓工业计算机,简单的来说,就是把计算机应用在工业中,也正是因为应用在了工业中,工业计算机和普通的计算机有了不同的特点。
工业计算机的用途不用,它主要用于工业控制、测试等方面。一个工业计算机的典型应用是通过标准的串行口(RS232/485等串口)获得外部的数据,通过计算机内部的微处理器的计算,最后通过显示屏或者通过串行口输出,这样,在工业计算机上,我们就实现了一个计算的过程。很明显,这和普通的计算机的娱乐、办公、编程方面的应用是完全不同的。
高性能的工控单板机
另外,工业计算机的组成部件不同。工业计算机工作的场合不同,也必然导致了其构成的部件和通用计算机不同。比如说工业计算机可以没有显示屏,可以拥有多个串行口,其CPU是专用的工业控制的CPU,所用的系统板面积很小。以上的所有这些特点都反映了两种计算机组成上的差别。由于工业控制的恶劣环境,经常需要特种的部件来构成工业控制用的计算机。比如,在一些情况下需要比较宽的工作温度,不少工业计算机能够在零下20度到80度的温度范围内工作;另外一些情况下需要稳定性更好的器件,比如说抗强干扰的器件。这些特点都是和工业计算机的用途密切相关的。也正是因为功能五花八门,不同的工业计算机也有不一样的接口,通用性较普通计算机差。
工业计算机的软件系统和普通计算机不同。工业计算机的软件系统比较单一,主要实现一个特定的功能,而且由于工业计算机通常采用速度不是非常快的处理器,使得程序的编写要求比较高。工业计算机通常采用仿真环境来开发程序,并采用脱机运行的方式。而普通计算机拥有大量的通用的应用程序,处理器的速度非常快,软件的开发系统也完全在机器上面,无需其他环境的支持。
工业计算机的接口
事物都有两方面,工业计算机还是和普通计算机有更多相似的特点。比如它们虽然使用的CPU不同,但是这些CPU还是相同的产品系列,具有相同的内部结构;两种计算机的总线结构基本相同,不少工业计算机是通用计算机的简化版本;并且不少工业计算机拥有和普通计算机相同或者相兼容的接口。
下面我们以一个数据采集系统为例子来说明如果研发一个工业计算机的实际过程。首先我们调查我们所需要开发的目标,通过这个目标,我们选择一个工业计算机的典型结构,选择工控使用的CPU、外围电路等。然后选择仿真器、调试器,在PC机上开发出主要的控制程序。在程序的开发过程中,需要设计采集信号的程序、分析信号的程序、存储的程序等。最终我们把编制完成的程序刻录入工业计算机上的ROM中,然后去掉外围的仿真器和调试工具,这样一个完整的工业计算机就可以投入使用了。
现在,工业计算机已经成为工业应用中不可缺少的器件之一,它有计算机的特点,也有工业设备的实用性,会在未来的自动化进程中起到不可替代的作用。
工业控制计算机与普通个人计算机相比有何区别
工控机(Industrial Personal Computer—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80年代初期,美国AD公司就推出了类似IPC的MAC-150工控机,随后美国IBM公司正式推出工业个人计算机IBM7532。由于IPC的性能可靠、软件丰富、价格低廉,而在工控机中异军突起,后来居上,应用日趋广泛。目前,IPC已被广泛应用于通讯、工业控制现场、路桥收费、医疗、环保及人们生活的方方面面。
IPC的技术特点:
1、采用符合“EIA”标准的全钢化工业机箱,增强了抗电磁干扰能力。
2、采用总线结构和模块化设计技术。CPU及各功能模块皆使用插板式结构,并带有压杆软锁定,提高了抗冲击、抗振动能力。
3、机箱内装有双风扇,正压对流排风,并装有滤尘网用以防尘。
4、配有高度可靠的工业电源,并有过压、过流保护。
5、电源及键盘均带有电子锁开关,可防止非法开、关和非法键盘输入。
6、具有自诊断功能。
7、可视需要选配I/O模板。
8、设有“看门狗”定时器,在因故障死机时,无需人的干预而自动复位。
9、开放性好,兼容性好,吸收了PC机的全部功能,可直接运行PC机的各种应用软件。
10、可配置实时操作系统,便于多任务的调度和运行。
11、可采用无源母板(底板),方便系统升级。
IPC的主要结构:
1、全钢机箱
IPC的全钢机箱是按标准设计的,抗冲击、抗振动、抗电磁干扰,内部可安装同PC-bus兼容的无源底板。
2、无源底板
无源底板的插槽由ISA和PCI总线的多个插槽组成,ISA或PCI插槽的数量和位置根据需要有一定选择,该板为四层结构,中间两层分别为地层和电源层,这种结构方式可以减弱板上逻辑信号的相互干扰和降低电源阻抗。底板可插接各种板卡,包括CPU卡、显示卡、控制卡、I/O卡等。
3、工业电源
为AT开关电源,平均无故障运行时间达到250,000小时。
4、CPU卡
IPC的CPU卡有多种,根据尺寸可分为长卡和半长卡,根据处理器可分为386、486、586、PII、PIII主板,用户可视自己的需要任意选配。其主要特点是:工作温度0-600C;装有“看门狗”计时器;低功耗,最大时为5V/2.5A。
5、其他配件:
IPC的其他配件基本上都与PC机兼容,主要有CPU、内存、显卡、硬盘、软驱、键盘、鼠标、光驱、显示器等
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