一、工控機概念

工控機，也稱為工業(yè)控制計算機(IndustrialPersonal Computer,IPC)是指對工業(yè)生產(chǎn)過程及其機電設(shè)備、工藝裝備進行測量與控制用的計算機，簡稱工控機，也稱產(chǎn)業(yè)電腦、工業(yè)計算機、產(chǎn)業(yè)計算機。工控機通俗地說就是專門為工業(yè)現(xiàn)場而設(shè)計的計算機。

工業(yè)控制計算機是工業(yè)自動化設(shè)備和信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)備的核心。傳統(tǒng)意義上，將用于工業(yè)生產(chǎn)過程的測量、控制和管理的計算機統(tǒng)稱為工業(yè)控制計算機，包括計算機和過程輸入/輸出通道兩部分。但今天工業(yè)控制計算機的內(nèi)涵已經(jīng)遠不止這些，其應(yīng)用范圍也已經(jīng)遠遠超出工業(yè)過程控制。因此，工業(yè)控制計算機是應(yīng)用在國民經(jīng)濟發(fā)展和國防建設(shè)的各個領(lǐng)域、具有惡劣環(huán)境適應(yīng)能力、能長期穩(wěn)定工作的加固的增強型個人計算機(PC)，因此也簡稱工控機。

工控機之所以大受歡迎，其根本原因在于PC的開放性。其硬件和軟件資源極其豐富，并且為工程技術(shù)人員和廣大用戶所熟悉?；赑C的(包括嵌人式PC)控制系統(tǒng)，正以20%以上的速率增長，并且已經(jīng)成為DCS、PLC未來發(fā)展的參照物。

二、工控機的特點

工控機是一種加固的增強型個人計算機，它可以作為一個工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運行。早在20世紀80年代初期，美國AD公司就推出了類似工控機的MAC150 工控機，隨后美國IBM公司正式推出工業(yè)個人計算機IBM7532。由于工控機的性能可靠、軟件豐富、價格低廉，在控制系統(tǒng)中異軍突起，后來居上，應(yīng)用日趨廣泛。目前，工控機已被廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)控制現(xiàn)場、路橋收費、醫(yī)療、環(huán)保及人們生活的方方面面。

工控機是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的特點和要求而設(shè)計的電子計算機，它應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，實現(xiàn)各種控制目的、生產(chǎn)過程和調(diào)度管理自動化，以達到優(yōu)質(zhì)、實時、高效、低耗、安全、可靠，減輕勞動強度、改善工作環(huán)境的目的。它是自動化儀表的重要分支，也是電子計算機的重要分支。它主要用于工業(yè)過程測量、控制、數(shù)據(jù)采集等工作。而工業(yè)現(xiàn)場一般具有強烈振動、灰塵多、電磁場力干擾強等特點，且一般工廠均是連續(xù)作業(yè)，即一年中一般沒有休息。

因此，工控機與普通計算機相比具有以下特點:

(1)可靠性高，工控機通常用于控制不間斷的生產(chǎn)過程，在運行期間不允許停機檢修，一旦發(fā)生活障將會導(dǎo)致質(zhì)量事故，甚至生產(chǎn)事故，因此要求工控機具有很高的可靠性，也就是說要有許多提高安全可靠性的措施，以確保平均無故障工作時間(MTBF)達到幾萬小時，同時盡顯縮短放障修復(fù)時間(MTTR)，以達到很高的運行效率。

(2)實時性好，工控機對生產(chǎn)過程進行實時控制與監(jiān)測，因此要求它必須實時地響應(yīng)控制對象各種參數(shù)的變化，當(dāng)過程參數(shù)出現(xiàn)偏差或故障時，工控機能及時響應(yīng)，并能實時地進行報警和處理,

(3)環(huán)境適應(yīng)性強,工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡，電磁干擾嚴重，供電系統(tǒng)也常受大負荷設(shè)備自停的干擾。其接“地”系統(tǒng)復(fù)雜，共模及豐模干擾大。因此要求工控機具有很強的環(huán)境適應(yīng)能力，如對溫度、混度變化范圍要求高:要有防塵、防窗蝕、防振動沖擊的能力;要具有較好的電磁兼容性和高抗干擾能力以及高共模抑制的能力。

(4)過程輸人/輸出配套較好，工控機要具有豐富的多種功能的過程輸入/輸出配套模板、如模擬量、開量、脈沖量、頻率量等輸人/輸出模板，具有多種類型的信號調(diào)理功能。如隔離型和非隔離型信號調(diào)理，各類熱電,熱電阻信號輸人調(diào)理，電壓和電流信號輸人/輸出信號的調(diào)理等。

(5)系統(tǒng)擴展性好,隨著工廠自動化水平的提高?？刂埔?guī)模也在不斷擴大，因此要求工控機具有靈活的擴展性。

(6)系統(tǒng)開放性，要求工控機具有開放性體系結(jié)構(gòu),也就是說在主機接口、網(wǎng)絡(luò)通信、軟件兼容及升級等方面遵守開放性原則,以便于系統(tǒng)擴展、異機種連接、軟件的可移植和互換。

(7)控制軟件包功能強，工控軟件包要具備人機交互方便、界面豐富、實時性好等性能;具有系統(tǒng)組態(tài)和系統(tǒng)生成功能，具有實時及歷史的趨勢記錄與顯示功能;具有實時報警及事故追億等功能，此外尚須具有豐富的控制算法，除了常規(guī)PID(比例、積分、微分)控制算次外，還應(yīng)具有一些高細控制算法，如模?？刂啤⑸窠?jīng)元網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)化、自適應(yīng)、自整定等算法，并具有在線自診斷功能，目前一個優(yōu)秀的控制軟件包往往將連續(xù)控制功能與斷續(xù)控制功能相結(jié)合。

(8)系統(tǒng)通信功能強，具有串行通信、網(wǎng)絡(luò)通信功能，由于實時性要求高，因此要求工控機通信網(wǎng)絡(luò)速度高，并且符合國際標準通信協(xié)議，如IEEE 802.4、IEEE 802.3協(xié)議等。

有了強有力的通信功能,工控機可構(gòu)成更大的控制系統(tǒng)，如DCS(Distrbuted Contral Sysum,集散控制系統(tǒng))、CIMS (Computer Integrated Munafacturing System，計算機集成制造系統(tǒng))等。

(9)后備措施齊全，包括供電后備、存器信息保護，手動/自動操作后備，緊急事件切換裝置等。

(30)具有余性，在可靠性要求更高的場合，要有雙機工作及冗余系統(tǒng)，包括控制站、雙操作站、雙網(wǎng)通信、雙供電系統(tǒng)、雙電源等;具有雙機切換功能、雙機監(jiān)視軟件等，以確保系統(tǒng)長期不間斷地運行。

它能在系統(tǒng)出現(xiàn)放障時迅速報警，并在無人干預(yù)的情況下，使系統(tǒng)自動恢復(fù)運行。

(11)系統(tǒng)線監(jiān)測和自復(fù)位，如今，看門向電路已成為工業(yè)PC設(shè)計不可缺少的一部分

(12)軟硬件兼容性。能同時利用ISA與PCI及PICMG資源，并支持各種操作系統(tǒng)，多種編程語言，多任務(wù)操作系統(tǒng)，充分利用商用PC所積累的軟、硬件資源。