工控機(jī)的作用與特點(diǎn)

工控機(jī)是專門為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，用于對生產(chǎn)過程中使用的機(jī)器設(shè)備、生產(chǎn)流程、數(shù)據(jù)參數(shù)等進(jìn)行監(jiān)測與控制。工控機(jī)經(jīng)常會(huì)在環(huán)境比較惡劣的環(huán)境下運(yùn)行，對數(shù)據(jù)的安全性要求也更高，所以工控機(jī)通常會(huì)進(jìn)行加固、防塵、防潮、防腐蝕、防輻射等特殊設(shè)計(jì)。工控機(jī)對于擴(kuò)展性的要求也非常高，接口的設(shè)計(jì)需要滿足特定的外部設(shè)備，因此大多數(shù)情況下工控機(jī)需要單獨(dú)定制才能滿足需求。

在目前，工控機(jī)的主要類別有：IPC(PC總線工業(yè)電腦)、PLC(可編程控制系統(tǒng))、DCS(分散型控制系統(tǒng))、FCS(現(xiàn)場總線系統(tǒng))及CNC(數(shù)控系統(tǒng))五種。

1、IPC

即基于PC總線的工業(yè)電腦。據(jù)2000年IPC統(tǒng)計(jì)目前PC機(jī)已占到通用計(jì)算機(jī)的95%以上，因其價(jià)格低、質(zhì)量高、產(chǎn)量大、軟/硬件資源豐富，已被廣大的技術(shù)人員所熟悉和認(rèn)可，這正是工業(yè)電腦熱的基礎(chǔ)。其主要的組成部分為工業(yè)機(jī)箱、無源底板及可插入其上的各種板卡組成，如CPU卡、I/O卡等。并采取全鋼機(jī)殼、機(jī)卡壓條過濾網(wǎng)，雙正壓風(fēng)扇等設(shè)計(jì)及EMC(electromagneticcompatibility)技術(shù)以解決工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾、震動(dòng)、灰塵、高/低溫等問題。

IPC有以下特點(diǎn)：

（1）可靠性

工業(yè)PC具有在粉塵、煙霧、高/低溫、潮濕、震動(dòng)、腐蝕和快速診斷和可維護(hù)性，其MTTR(MeanTimetoRepair)一般為5min，MTTF10萬小時(shí)以上，而普通PC的MTTF僅為10000～15000小時(shí)。

（2）實(shí)時(shí)性

工業(yè)PC對工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測與控制，對工作狀況的變化給予快速響應(yīng)，及時(shí)進(jìn)行采集和輸出調(diào)節(jié)(看門狗功能這是普通PC所不具有的)，遇險(xiǎn)自復(fù)位，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（3）擴(kuò)充性

工業(yè)PC由于采用底板+CPU卡結(jié)構(gòu)，因而具有很強(qiáng)的輸入輸出功能，最多可擴(kuò)充20個(gè)板卡，能與工業(yè)現(xiàn)場的各種外設(shè)、板卡如與道控制器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車輛檢測儀等相連，以完成各種任務(wù)。

（4）兼容性

能同時(shí)利用ISA與PCI及PICMG資源，并支持各種操作系統(tǒng)，多種語言匯編，多任務(wù)操作系統(tǒng)。

2、可編程序控制器(PLC)

PLC 英文全稱Programmable Logic Controller，中文全稱為可編程邏輯控制器。定義是：一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備[工業(yè)電器網(wǎng)-cnelc]或生產(chǎn)過程。

可編程控制器是計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動(dòng)控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計(jì)算機(jī)的功能，不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還具有了數(shù)據(jù)處理、通信、網(wǎng)絡(luò)等功能。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機(jī)電一體化的進(jìn)程。

3、分散型控制系統(tǒng)(DCS)

DCS 英文全稱Distributed Control System，中文全稱為分布式控制系統(tǒng)。它是一種高性能、高質(zhì)量、低成本、配置靈活的分散控制系統(tǒng)系列產(chǎn)品，可以構(gòu)成各種獨(dú)立的控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)DCS、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA)，能滿足各種工業(yè)領(lǐng)域?qū)^程控制和信息管理的需求。系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)、合理的軟硬件功能配置和易于擴(kuò)展的能力，能廣泛用于各種大、中、小型電站的分散型控制、發(fā)電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的改造以及鋼鐵、石化、造紙、水泥等工業(yè)生產(chǎn)過程控制。

4、現(xiàn)場總線系統(tǒng)(FCS)

FCS英文全稱Fieldbus Control System，中文全稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。它是全數(shù)字串行、雙向通信系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)測量和控制設(shè)備如探頭、激勵(lì)器和控制器可相互連接、監(jiān)測和控制。在工廠網(wǎng)絡(luò)的分級(jí)中，它既作為過程控制(如PLC，LC等)和應(yīng)用智能儀表(如變頻器、閥門、條碼閱讀器等)的局部網(wǎng)，又具有在網(wǎng)絡(luò)上分布控制應(yīng)用的內(nèi)嵌功能。由于其廣闊的應(yīng)用前景，眾多國外有實(shí)力的廠家競相投入力量，進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。目前，國際上已知的現(xiàn)場總線類型有四十余種，比較典型的現(xiàn)場總線有：FF，Profibus，LONworks，CAN，HART，CC-LINK等。

5、數(shù)控系統(tǒng)(CNC)

CNC英文全稱Computer numerical control，中文全稱為計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)。

它是采用微處理器或?qū)Ｓ梦C(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，由事先存放在存儲(chǔ)器里系統(tǒng)程序(軟件)來實(shí)現(xiàn)控制邏輯，實(shí)現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能，并通過接口與外圍設(shè)備進(jìn)行聯(lián)接，稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控，簡稱CNC系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品；其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：

1） 機(jī)械制造技術(shù)；

2） 信息處理、加工、傳輸技術(shù)；

3） 自動(dòng)控制技術(shù)；

4） 伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；

5） 傳感器技術(shù)；

6） 軟件技術(shù)等。