工业计算机概述

工业计算机（工控机、工业电脑）概述

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。

一、工控机的概念

工业控制计算机是为适应工业现场恶劣环境（粉尘、振动、高温、电磁干扰）而设计的专用计算机。

工控机即工业控制计算机，也叫做工业个人计算机（Industrial Personal Computer─IPC），英文简称IPC。工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机。也可以理解为产业电脑或工业电脑。

机架式

壁挂式

一、为什么使用工控机

工控机能够适应工业现场恶劣环境，并且具有良好的稳定性，易维护。

二、工控机的特点

1、高强度钢，结构坚固，抗EMI；

2、防尘设计。具有空气滤网，机箱内微正压；

3、稳定性高，维护方便，MTTR短；

∙主板、电源、磁盘驱动器、风扇维护方便

∙滤网，电源更换简便

4、易扩充性好；

5、抗冲击，耐振动

∙带紧固压条

∙四个橡胶垫

6、宽温度湿度范围工作；

∙工作湿度：5%-95%(无凝结)

∙散热能力强：86CFM

∙工作温度：0ºC - 50ºC

7、Watchdog功能；降低维护成本，提高系统可靠性。

8、架装设计，节省空间；

9、多种电源型号。AC 110V/220V；DC -48V

工控机(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、CORE ,I3~I7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0-60℃；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。

工控机箱分类

工控机箱分类：

（一）高度：一般分1U（44MM*430MM*XX），2U（88*430*XX），3U，4U （178MM*430MM * XX），5U，6U，7U，8U等，一个1U的高度是44MM，其他高度依次类推；

（二）长度：国际标准的长度有两种450MM与505MM，根据客户的具体要求还可以扩分其他长度，比如：480MM，500MM，520MM，530MM，600MM等；其中450MM~~520MM的尺寸机箱占市场需求的90%以上；加长型机箱的作用主要是有以下3个：一个是安装双CPU至强12” * 13”的主板，必须要520MM的长度才能安装这样的大板；另外一个是安装工业CPU长卡或者是300MM长的视频卡等需要足够的扩展空间；最后一个是散热空间的考虑，由于有些监控用户需要安装多路视频卡与多个硬盘，比如64路，128路等，10个硬盘就需要很好的散热效果；

（三）卧式与壁挂式

壁挂式：此外，由于某些设备制造商需要把控制中心（IPC）放置在其设备之中。因此对工控机的体积有较为严格的要求。传统的上架式19英寸机箱体积基本很难满足要求，因此针对此种客户需求，推出了壁挂式的机箱。这类机箱由于体积小，并且应用环境在某设备内部，因此设计理念也重在散热和扩展性能上。下图是应用在某测试平台的机柜内部状态。

工控机(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。

工控机（IPC）和PLC相比较

一、概述

在工业自动化领域，PLC和工控机是人们不得不提的两类控制设备，它们是大多数自动化系统的基础设备。PLC和工控机的最新技术发展是工程师对设备应用性能要求的完美体现：控制器的硬件标准化，以及用户的各种控制要求通过软件来进行改变。

PLC就是一种利用计算机原理为顺序控制专门设计的、通用的、使用方便的装置。它采用了专用设计的硬件，而使用性能都是通过控制程序来确定的。

工控机则是利用了个人计算机的PCI总线和PC/104总线、采用功能板卡扩展控制

I/O点来实现计算机控制的一种方便的控制设备。它具有工业现场应用特性，同时又极大地利用了PC机的软件环境，用户可以方便地选择各制造商提供的产品。

PLC和工控机目前的技术发展水平已大大超过其出现时技术水平，并各自定位在不同的层面。PLC适合低成本自动化项目和作为大型DCS系统的I/O站，工控机在中规模小范围自动化工程中有很好的性能价格比，当然这种定位也不是绝对的。据预测，2000年我国工业自动化的市场规模达170亿至207亿人民币，其中工控机占40亿左右、PLC 占30亿左右，再加上DCS系统、FCS系统和NCC系统（占60亿）中使用的PLC和工控机，可以看出其在工业自动化领域中举足轻重的作用。这两类控制设备在各领域的自动化中扮演了不可缺少的角色。图1给出了某自来水厂工业控制系统的典型结构图，其中采用了PLC作为I/O控制站、工控机作为监控机。