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一、工控机概念

工控机，也称为工业控制计算机(IndustrialPersonal Computer,IPC)是指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与控制用的计算机，简称工控机，也称产业电脑、工业计算机、产业计算机。工控机通俗地说就是专门为工业现场而设计的计算机。

工业控制计算机是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。传统意义上，将用于工业生产过程的测量、控制和管理的计算机统称为工业控制计算机，包括计算机和过程输入/输出通道两部分。但今天工业控制计算机的内涵已经远不止这些，其应用范围也已经远远超出工业过程控制。因此，工业控制计算机是应用在国民经济发展和国防建设的各个领域、具有恶劣环境适应能力、能长期稳定工作的加固的增强型个人计算机(PC)，因此也简称工控机。

工控机之所以大受欢迎，其根本原因在于PC的开放性。其硬件和软件资源极其丰富，并且为工程技术人员和广大用户所熟悉。基于PC的(包括嵌人式PC)控制系统，正以20%以上的速率增长，并且已经成为DCS、PLC未来发展的参照物。

二、工控机的特点

工控机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20世纪80年代初期，美国AD公司就推出了类似工控机的MAC150 工控机，随后美国IBM公司正式推出工业个人计算机IBM7532。由于工控机的性能可靠、软件丰富、价格低廉，在控制系统中异军突起，后来居上，应用日趋广泛。目前，工控机已被广泛应用于通信、工业控制现场、路桥收费、医疗、环保及人们生活的方方面面。

工控机是根据工业生产的特点和要求而设计的电子计算机，它应用于工业生产中，实现各种控制目的、生产过程和调度管理自动化，以达到优质、实时、高效、低耗、安全、可靠，减轻劳动强度、改善工作环境的目的。它是自动化仪表的重要分支，也是电子计算机的重要分支。它主要用于工业过程测量、控制、数据采集等工作。而工业现场一般具有强烈振动、灰尘多、电磁场力干扰强等特点，且一般工厂均是连续作业，即一年中一般没有休息。

因此，工控机与普通计算机相比具有以下特点:

(1)可靠性高，工控机通常用于控制不间断的生产过程，在运行期间不允许停机检修，一旦发生活障将会导致质量事故，甚至生产事故，因此要求工控机具有很高的可靠性，也就是说要有许多提高安全可靠性的措施，以确保平均无故障工作时间(MTBF)达到几万小时，同时尽显缩短放障修复时间(MTTR)，以达到很高的运行效率。

(2)实时性好，工控机对生产过程进行实时控制与监测，因此要求它必须实时地响应控制对象各种参数的变化，当过程参数出现偏差或故障时，工控机能及时响应，并能实时地进行报警和处理,

(3)环境适应性强,工业现场环境恶，电磁干扰严重，供电系统也常受大负荷设备自停的干扰。其接“地”系统复杂，共模及丰模干扰大。因此要求工控机具有很强的环境适应能力，如对温度、混度变化范围要求高:要有防尘、防窗蚀、防振动冲击的能力;要具有较好的电磁兼容性和高抗干扰能力以及高共模抑制的能力。

(4)过程输人/输出配套较好，工控机要具有丰富的多种功能的过程输入/输出配套模板、如模拟量、开量、脉冲量、频率量等输人/输出模板，具有多种类型的信号调理功能。如隔离型和非隔离型信号调理，各类热电,热电阻信号输人调理，电压和电流信号输人/输出信号的调理等。

(5)系统扩展性好,随着工厂自动化水平的提高。控制规模也在不断扩大，因此要求工控机具有灵活的扩展性。

(6)系统开放性，要求工控机具有开放性体系结构,也就是说在主机接口、网络通信、软件兼容及升级等方面遵守开放性原则,以便于系统扩展、异机种连接、软件的可移植和互换。

(7)控制软件包功能强，工控软件包要具备人机交互方便、界面丰富、实时性好等性能;具有系统组态和系统生成功能，具有实时及历史的趋势记录与显示功能;具有实时报警及事故追亿等功能，此外尚须具有丰富的控制算法，除了常规PID(比例、积分、微分)控制算次外，还应具有一些高细控制算法，如模模控制、神经元网络、优化、自适应、自整定等算法，并具有在线自诊断功能，目前一个 的控制软件包往往将连续控制功能与断续控制功能相结合。

(8)系统通信功能强，具有串行通信、网络通信功能，由于实时性要求高，因此要求工控机通信网络速度高，并且符合国际标准通信协议，如IEEE 802.4、IEEE 802.3协议等。

有了强有力的通信功能,工控机可构成更大的控制系统，如DCS(Distrbuted Contral Sysum,集散控制系统)、CIMS (Computer Integrated Munafacturing System，计算机集成制造系统)等。

(9)后备措施齐全，包括供电后备、存器信息保护，手动/自动操作后备，紧急事件切换装置等。

(30)具有余性，在可靠性要求更高的场合，要有双机工作及冗余系统，包括控制站、双操作站、双网通信、双供电系统、双电源等;具有双机切换功能、双机监视软件等，以确保系统长期不间断地运行。

它能在系统出现放障时迅速报警，并在无人干预的情况下，使系统自动恢复运行。

(11)系统线监测和自复位，如今，看门向电路已成为工业PC设计不可缺少的一部分

(12)软硬件兼容性。能同时利用ISA与PCI及PICMG资源，并支持各种操作系统，多种编程语言，多任务操作系统，充分利用商用PC所积累的软、硬件资源。