典型计算机控制系统介绍

2. 工业PC的特点(2)
• ④采用和PC/AT总线兼容的无源底板。它使用带有 电源层和地的4层电路板，有效地提高了系统地抗干扰能 力。无源底板带有4，6，8，12，14或20槽。
• ⑤机箱采用全钢机构，可防止电磁干扰；采用 150W-350W带除尘过滤器的工业开关电源，具有足够地 负载驱动能力。机箱内装有双风扇，正压对流排风，并 装有滤尘网用以防尘。软盘、硬盘驱动器安装采用橡皮 缓冲防震，并有防尘门。
• 国内也有很多工控机品牌，如研祥、华控、康拓、艾雷 斯、北京华北等。
8.1.2 基于PC总线的板卡简介
• 基于PC总线的板卡是指计算机厂商为了满足 用户需要，利用总线模板化结构设计的通用功 能模板。
• 基于PC总线的板卡种类很多，其分类方法也 有很多种。按照板卡处理信号的不同可以分为 模拟量输入板卡（A/D卡）、模拟量输出板卡 （D/A卡）、开关量输入板卡、开关量输出板 卡、脉冲量输入板卡、多功能板卡等，其中多 功能板卡可以集成多个功能，。下面以研华 PCI系列测控板卡为例介绍一下不同种类的典 型板卡的性能和特点。
• 例如研华PCI-1720模拟
量输出卡，如图8.3所示。
PCI-1720 提供了四个用
于 PCI 总线的 12 位隔
离数字量到模拟量输出。
它是过程控制、伺服控
制和可编程电压源最好
的解决方案。由于能够
在输出和 PCI 总线之间
提供 2500 VDC 的隔离 保护，PCI-1720 非常适
图8.3研华PCI-1720模拟量输出卡
工控机示意图
西门子工控机
研华工控机
1. 工业PC的结构
• 工业控制机的典型结构如图8.1所示，主要 有以下几部分组成。
• ①全钢机箱 • ②无源底板 • ③工业电源 • ④CPU卡 • ⑤其他配件
下一页
图8.1 工控机典型结构图
CPU板
返回
无源底板
返回
2. 工业PC的特点(1)
• 专门为工业工程控制现场设计的工业PC机有 以下特点：
1. 模拟量输入板卡（A/D卡）
• 基于PC总线的A/D板卡是基于PC系列总线，如 ISA、PCI等总线标准设计的，板卡通常有单端 输入和差分输入以及两种方式组合输入三种。 板卡内部通常设置一定的采样缓冲器，对采样 数据进行缓冲处理，缓冲器的大小也是板卡的 性能指标之一。在抗干扰方面，A/D板卡通常 采取光电隔离技术，实现信号的隔离。板卡的 模拟信号采集精度和速度指标通常由板卡所采 用的A/D转换芯片决定。
• 该类系统是一种非常典型的DDC控制系统， 工控机通过基于PC总线的板卡进行实时数 据采集，并按照一定的控制规律实时决策， 产生控制指令，并通过板卡输出，对生产 过程直接进行控制。
• 该类系统具有组成灵活，成本低等特点， 广泛应用于工业生产的各个领域。是目前 在工业上用得比较多的一类系统。
8.1.1 PC总线的工业控制机简介
• ⑥可内装电子盘以取代机械磁盘，使PC机在工业环 境下的操作具有高速﹑高可靠性。
3. 常用的工业控制机简介
• 当前国内外工控机型Βιβλιοθήκη Baidu很多，下面简要介绍主要常用的 工控机：
• 工控机的生产厂家很多，国外有美国IBM、ICS 、德国 西门子、日本康泰克等，这些产品可靠性好、市场定位 高。
• 我国台湾地区是工控机的主要生产区，其品牌主要有研 华、威达、艾讯、磐仪、大众、博文等厂家，其中，研 华是世界三大工控厂商之一，在中国大陆及台湾市场均 有较高的市场占有率。
个输入通道的增益可编 程。
图8.2 研华PCI-1713数据采集卡
2. 模拟量输出板卡（D/A卡）
• 模拟量输出板卡完成数字量到模拟量的 转 换 ， D/A 转 换 板 卡 同 样 依 据 其 采 用 的 D/A转换芯片的不同，其转换性能指标有 很大的差别。D/A转换除了具有分辨率、 转换精度等性能指标外，还有建立时间、 温度系数等指标约束。模拟量输出板卡 通常还要考虑输出形式以及负载能力。
• 工业个人计算机Industrial Personal Computer （简称IPC）是一种加固的增强型个人计算机， 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，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。
合需要高电压保护的工
业场合，该板卡具有4
路输出通道。
3. 数字量输入/输出板卡（I/O板卡）
• 数字量输入输出接口相对简单，一般都 需要缓冲电路和光电隔离部分，输入通 道需要输入缓冲器和输入调理电路，输 出通道需要有输出锁存器和输出驱动器。
• 例 如 研 华 PCI-1760 光 隔 开关量输入输出卡提供了 8路数字量输入通道和8路 继电器输出通道。与传统 卡比较，PCI-1760 为每 个数字量输入通道增加了 可编程的数字滤波器。此 功能使相应输入通道的状 态不会更新，直到高/低 信号保持了用户设定的一 段时间后才改变。这样有 助于保持系统的可靠性。
• 例如研华PCI-1710数据 采集卡，如图8.2所示。 该 板 卡 具 有 32 路 单 端 或 16 路 差 分 模 拟 量 输 入 或
组合方式输入等三种输 入 方 式 ， 它 带 有 2500 VDC 隔离保护；采用12 位 A/D 转 换 器 ， 采 样 数 率 可 达 100kHZ ； 板 载 4K采样FIFO缓冲器；每
• ① 支 持 各 种 模 块 化 CPU 卡 和 所 有 的 IBMPC/XT/AT总线接口板。
• ②所有卡采用高度集成芯片，以减少故障率， 并均为模块化﹑插板式，以便安装﹑更换和升 级换代。所有的卡使用专用的固定架将插板压 紧，防止震动引起的接触不良。
• ③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。
典型计算机控制系统简介
• 基于PC总线的板卡与工控机组成的计算 机控制系统； • 基于数字调节器的计算机控制系统； • 基于PLC的计算机控制系统； • 基于嵌入式系统的计算机控制系统； • 分散控制系统； • 现场总线控制系统; • 计算机集成制造系统。
8.1基于PC总线的板卡与工控机组成 的计算机控制系统