第2章-工业控制计算机
工业控制计算机 标准
工业控制计算机标准工业控制计算机是指用于工业自动化控制系统中的计算机设备，它能够实现对生产过程的监控、调节和控制。
在工业生产中，工业控制计算机扮演着至关重要的角色，它不仅可以提高生产效率，还可以保证产品质量和安全生产。
因此，制定和遵循工业控制计算机标准显得尤为重要。
首先，工业控制计算机标准需要明确规定其硬件和软件的要求。
在硬件方面，需要规定计算机的性能指标，如处理器类型、主频、内存容量、存储设备等，以及对环境适应能力的要求，如抗振动、抗干扰能力等。
在软件方面，需要规定操作系统的选择和版本要求，以及对控制软件的要求，如稳定性、实时性等。
通过明确硬件和软件要求，可以保证工业控制计算机的稳定可靠性。
其次，工业控制计算机标准需要规定通信接口和网络要求。
工业控制系统通常需要与各种传感器、执行器和其他设备进行数据交换和控制指令传输，因此通信接口的选择和规范十分重要。
同时，随着工业互联网的发展，工业控制计算机通常需要连接到企业内部网络或者互联网，因此需要规定网络安全、数据传输稳定性等要求，以保证信息安全和系统稳定运行。
另外，工业控制计算机标准还需要规定系统可靠性和安全性要求。
工业生产中往往涉及到重大安全风险，因此工业控制计算机的可靠性和安全性至关重要。
标准需要规定系统的故障诊断和容错能力，以及对数据备份和恢复的要求，以保证系统在出现故障时能够快速恢复。
同时，还需要规定系统的安全防护措施，如访问控制、身份认证、数据加密等，以保证系统不受恶意攻击和非法访问。
最后，工业控制计算机标准需要规定系统的维护和管理要求。
工业控制计算机通常需要长时间稳定运行，因此需要规定系统的维护周期和方法，以及对系统更新和升级的要求。
同时，还需要规定系统的日志记录和追踪功能，以便对系统运行情况进行监控和分析。
总之，工业控制计算机标准的制定对于保障工业生产的安全和稳定至关重要。
只有制定了科学合理的标准，并严格遵循执行，才能够保证工业控制计算机在工业生产中发挥最大的作用，实现生产的高效、安全和可靠运行。
计算机控制技术 第2章 工业控制计算机简介
(2) 元器件筛选 除进行一般静态与动态技术指标的测试外， 需进行高温老化与高低温冲击试验，以剔除早期 失效的器件。
(3) 接插件和各种开关采用双触点结构，并对其表面 进行镍打底镀金处理。 (4) 安装工艺 当前的发展趋势是采用多层印制电路板高密度 表面安装技术，减少印制电路板面积和提高抗干 扰性能，以减少外引线数目和长度。
27
6. 现场控制站的可靠性与可维护性
在DCS中，现场控制站是直接与生产过程相联系 的单元，因此对它提出了最高的可靠性要求。目前平 均无故障工作时间(MTBF) ≥10万小时，而平均修复时 间（MTTR）≤10分钟，为保证这么高的可靠性指标， 所采取的技术措施有以下几个方面： (1) 元器件选用 采用低额定值的原则，即将功率额定值与使用 温度的额定值分别控制在其标准额定值的50％和75 ％以内。另外，尽量选用CMOS电路与专用集成电 路(ASIC)，能显著降低功耗与减少外引线，大大提 高可靠性。
2
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。为此工控机需配有实时多任 务操作系统(RTOS)。
实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够 在限定的时间内对外来事件做出反应的特性。 主要考虑两个要素： 一是根据生产过程出现的事件能够保持多长的时间； 二是该事件要求计算机在多长的时间以内必须做出反 应，否则，将对生产过程造成影响甚至造成损害。
23
6）信号调理板 在DCS系统中，输入信号中存在各种微弱信 号或强电信号，它们是不能直接输入I／O功能模 板上的，必须先将其转化为0~5V或4~20mA的标 准信号，这项工作就是由信号调理板 来完成。 这些信号调理功能包括： 信号放大 隔离 多路复用 滤波 传感器激励 同步采样与保持
工业控制微型计算机
工业控制微型计算机在智能 交通信号控制系统中发挥着 核心作用，能够实时采集和 处理各种交通数据，根据交 通流量和路况自动调整信号 灯的时长和配时方案，提高 道路通行效率。
智能交通信号控制系统还包 括视频监控、违章抓拍等功 能，这些功能都需要工业控 制微型计算机的支持。
工业控制微型计算机在智能 交通信号控制系统中的应用 ，可以提高道路通行效率， 缓解城市交通拥堵问题，减 少尾气排放和噪音污染，提 升城市居民的生活质量。
选型原则
根据需求分析结果，选择适合的工业 控制微型计算机型号，应遵循高性能 、高可靠性、高稳定性、易维护和扩 展性等原则。
硬件配置与性能评估
处理器
选择具有高性能的处理器，能够快速 处理各种工业控制算法和数据，保证 系统实时性。
01
02
内存
配置足够的内存容量，以满足复杂算 法和大数据处理的需求，提高系统运 行速度。
工业控制微型计算机在自动化生产线控制系统中 的应用，可以大大提高生产线的稳定性和可靠性 ，减少故障率，提高产品质量。
智能交通信号控制系统
智能交通信号控制系统是工 业控制微型计算机在交通领 域的典型应用。通过使用工 业控制微型计算机，可以实 现交通信号的智能化控制， 提高道路通行效率，缓解城 市交通拥堵问题。
专为数字信号处理算法而设计，具有高速 运算能力。
可编程逻辑器件，用于实现定制的数字电 路和系统。
存储器
随机存取存储器（RAM）：用于 存储运行中的程序和数据。
只读存储器（ROM）：存储固 化的程序和数据，不易更改。
闪存（Flash Memory）：非易 失性存储介质，可持久保存数据。
外部存储设备：如硬盘、光盘 、USB等，用于扩展存储容量 。
计算机控制技术课后题答案整理版（1到5章基本都有了）
第一章1、计算机控制系统是由哪几部分组成的？画出方框图并说明各部分的作用。
答:计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成；框图P3。
1）工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、DCS操作员站等方面。
2）PIO设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道，在两者之间起到纽带和桥梁的作用。
3）生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。
2、计算机控制系统中的实时性、在线方式与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？（1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。
（2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。
3.计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？（1）操作指导控制系统（OIS）优点：结构简单、控制灵活和安全。
缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。
（2）直接数字控制系统(DDC) （属于计算机闭环控制系统）优点：实时性好、可靠性高和适应性强。
（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最有工况。
（4）集散控制系统优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
（5）现场总线控制系统优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。
（6）PLC+上位系统优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。
附加：计算机控制系统的发展趋势是什么？大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。
为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。
工业控制计算机3篇
工业控制计算机1. 工业控制计算机的基础知识随着科技的不断发展，工业控制计算机在现代工业生产中扮演了至关重要的角色。
工业控制计算机是一种专门用于工业控制领域的计算机设备，其主要功能是收集和处理工业控制现场的各种数据信号，并通过相关的控制算法来实现对工业生产过程的监控和调节。
本文将介绍工业控制计算机的基础知识。
1.1 工业控制计算机的构成工业控制计算机是由以下几个部分构成的：(1) 主机：包括处理器、主板、内存和硬盘等。
(2) 输入输出设备：包括键盘、鼠标、显示器、触摸屏、打印机、扫描仪等。
(3) 扩展板：根据需求可以加装不同的扩展板，如采样卡、通讯卡、控制卡等。
1.2 工业控制计算机的功能(1) 数据采集：通过各种传感器、执行器等设备实现对工业控制现场的各种数据信号的采集。
(2) 数据处理：将采集到的数据传输至计算机后，进行处理、分析和分类，并生成相应的数据报表。
(3) 控制算法：通过将数据与预设参数进行比对，实现对工业生产过程的监控和调节。
(4) 系统管理：对工业控制计算机进行管理，包括操作系统的安装、软件的更新、数据备份等等。
1.3 工业控制计算机的应用领域工业控制计算机广泛应用于自动化生产的各个领域，如电力、制造业、石化、交通运输等行业。
在电力行业中，工业控制计算机可用于智能电网，实现对电网的监测、控制和管理；在制造业中，工业控制计算机可用于生产线的控制和优化，提高生产效率；在石化行业中，工业控制计算机可用于炼油、化工等领域的生产控制；在交通运输行业中，工业控制计算机可用于轨道交通、高速公路等设施的自动化控制。
1.4 工业控制计算机的优缺点(1) 优点：工业控制计算机具有高度的实时性和稳定性，能够满足工业生产的高标准和高要求。
(2) 缺点：工业控制计算机的价格较高，同时由于其应用的环境较为苛刻，需要进行专门的防尘、防水等措施。
2. 工业控制计算机的选型和应用工业控制计算机的选型和应用至关重要。
工业控制计算机组成
04 安全与可靠性
硬件安全
物理安全
保护工业控制计算机的物 理环境，包括温度、湿度、 灰尘等，确保硬件设备正 常运行。
防雷击和电磁干扰
工业控制计算机应具备防 雷击和电磁干扰的能力， 以应对自然灾害和电磁干 扰的影响。
度。
ROM用于存储固件和操作系 统，具有只读和不易失的特点
。
输入输出设备
输入输出设备是工业控制计算机中用于与外部设备进行 通信的部件。
输入输出设备的选择需根据工业控制计算机的实际应用 需求进行选择，如接口类型、传输速率等。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏等，输出设备 包括显示器、打印机等。
输入输出设备的稳定性和可靠性对于工业控制计算机的 连续运行至关重要。
加密存储和通信
对重要数据进行加密存储 和通信，防止数据泄露和 被篡改。
软件安全
访问控制
实施严格的访问控制策略，限制对工 业控制计算机的访问权限，防止未经 授权的访问。
安全审计
病毒防护
安装可靠的病毒防护软件，定期更新 病毒库，防止病毒入侵。
定期进行安全审计，检查系统日志和 事件记录，发现潜在的安全风险。
CPU的散热设计也是关键因素，良好 的散热系统能够保证CPU的稳定运行。
存储器
01
02
03
04
存储器是工业控制计算机中用 于存储数据和程序的部件。
常见的存储器类型包括随机存 取存储器（RAM）和只读存储
器（ROM）。
RAM用于存储运行中的数据 和程序，其大小决定了工业控 制计算机的处理能力和运行速
第2章-工业控制计算机
3. 人-机接口
图2-3 总线式工控机
4. 单片微型计算机
单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)简称单片 机，它是将CPU、存储器、串并行I/O口、定时/计数器、甚 至A/D转换器、脉宽调制器、图形控制器等功能部件全都集 成在一块大规模集成电路芯片上，构成了一个完整的具有 相当控制功能的微控制器。
2.2.3 IPC工控机的特点
IPC工控机主要有以下六个特点：
1.可靠性高 2. 丰富的输入输出模板 3. 实时性好 4. 开放性好 5. 连续工作时间长 6. 便于安装
2.3 IPC总线结构
2.3.1 总线概述
1. 总线标准实际上是一种接口信号的标准和协议。 2. 总线定义与分类:
总线是一组信号线的集合，它定义了引线的信号、电气、机 械特性，是微机系统内部各组成部分之间、不同的计算机之间 建立信号联系，进行信息传送的通道。
3．ISA总 线
ISA总线(Industrial Standard Architecture)即AT总线，它 是在8位的XT总线基础上扩展而成的16位的总线体系结构。 后来，在大多数Pentium系列的PC机主板上仍保留3～4个 ISA总线扩充槽，即可以插入8位ISA卡，又可以插入16位 ISA卡。
5. 嵌入式处理器
嵌入式系统是将专用微型计算机嵌入被控设备中的专用计 算机系统，适用于应用系统对体积、功能、可靠性、成本、 功耗等综合性能要求严格的场合。嵌入式处理器的特点： 1）对实时和多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且 有较短的中断响应时间，从而使内部代码和实时操作系统的 执行时间减少到最低限度。 2）具有功能很强的存储区保护功能。 3）可扩展的处理器结构。 4）嵌入式微处理器的功耗很低。
计算机控制技术(第二版)课后习题答案(王建华主编)
计算机控制技术课后习题答案第一章绪论1.计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：P2(1)实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入(2)实时决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按预定的控制规律，决定将要采取的控制策略。
(3)实时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2 .计算机控制系统是由哪几部分组成？画出方块图并说明各部分的作用。
P3答：（1）计算机控制系统是由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部组成。
（2）方块图如下图1.1所示：图1.1 计算机控制系统的组成框图作用：①工业控制机软件由系统软件、支持软件和应用软件组成。
其中系统软件包括操作系统、引导程序、调度执行程序，它是支持软件及各种应用软件的最基础的运行平台；支持软件用于开发应用软件；应用软件是控制和管理程序；②过程输入输出设备是计算机与生产过程之间信息传递的纽带和桥梁。
③生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
3. 计算机控制系统的实时性、在线方式、与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？P2(1)实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。
(2)在计算机控制系统中要考虑实时性，因为根据工业生产过程出现的事件能够保持多长的时间；该事件要求计算机在多长的时间以内必须作出反应，否则，将对生产过程造成影响甚至造成损害。
4. 计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？P4~7（1）操作指导系统（OIS）优点：结构简单、控制灵活和安全。
缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制多个对象。
（2）直接数字控制系统(DDC)优点：实时性好、可靠性高和适应性强。
（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最有工况。
工业控制计算机
具有高可靠性、高稳定性、高实 时性、高安全性等特点，能够适 应恶劣的工业环境，提供精确的 控制和监测功能。
发展历程与趋势
发展历程
工业控制计算机经历了从模拟控制到 数字控制，再到现代工业控制计算机 的发展过程。
发展趋势
随着计算机技术和工业技术的发展， 工业控制计算机正朝着智能化、网络 化、集成化方向发展，实现更高效、 更精准的控制和监测。
监控和数据采集，为能源管理提供决策支持。
案例分析
03
以某钢铁企业为例，通过采用工业控制计算机，实现了对能源
使用的实时监控和优化，降低了能源消耗和成本。
工业物联网平台搭建实践
01
工业物联网概述
工业物联网是指通过物联网技术，实 现设备之间的互联互通和数据共享， 提高生产效率和智能化水平。
02
工业控制计算机在工 业物联网中的应用
网络安全措施
采用防火墙、入侵检测系统（IDS）、加密技术等手段，确保工业控制计算机系 统的网络安全。
04
典型应用案例分析
自动化生产线控制
自动化生产线概述
自动化生产线是指通过自动化设备、传感器、执行器等组件，实现生产过程的自动化控制 和管理。
工业控制计算机在自动化生产线中的应用
工业控制计算机作为自动化生产线控制系统的核心，通过与各种设备、传感器等连接，实 现对生产线的实时监控、数据采集、故障诊断等功能。
硬件技术创新
随着半导体技术的不断发展，工业控制计算机的硬件性能不断提 升，为工业控制系统的升级提供了有力支持。
软件技术创新
工业控制软件不断升级，功能不断完善，为工业控制系统的智能化 、网络化提供了有力支持。
通信技术创新
工业控制计算机的通信技术不断发展，为工业控制系统的远程监控 、数据传输提供了有力支持。
艾默生 IPC-5103 工业控制计算机 使用说明书
工业控制计算机使用说明书目录第一章产品介绍1.1计算机接口 (03)1.2计算机尺寸 (03)1.3规格参数 (04)1.4电源规格 (04)第二章安装及升级注意事项2.1系统与软件的安装 (05)2.2其它板卡的安装 (05)2.3计算机的升级 (05)2.4使用注意事项 (05)2.5产品使用与存储环境说明 (06)2.6使用问题 (06)第三章日常使用保养3.1需要准备的工具 (06)3.2清洁操作步骤 (07)第四章特殊环境现场注意事项4.1易氧化腐蚀现场环境之一 (07)4.2易氧化腐蚀现场环境之二 (07)4.3粉尘污染的现场环境 (08)附录：版权说明 (08)第一章产品介绍IPC-5103是一款高性能工业控制计算机，可桌面安装放置，壁挂安装。
该产品功能强大，多接口，易扩展等特性满足客户应用需求。
箱体采用1.2MM高强度镀锌板所制，带有高速散热风扇，内定制台湾研华工业级主板，为客户带来更稳定的产品及更长的生命周期。
1.1计算机接口可拆卸防尘网电源/硬盘指示灯串口3~6电源/重启开关（正面）电源接口外置开关（选配）扩展插槽USB扩展(选配)PS/2COM2串口1LANCOM1DP USB音频1.2计算机尺寸（背面图）（正面图）（底部安装尺寸）（侧面安装尺寸图）1.3参数规格1.4电源规格标准1UATX电源，交流AV110V~240V输入，50~60Hz频率，5A电流，额定功率250W第二章安装与升级注意事项2.1系统与软件的安装整机可支持大多数主流操作系统和应用软件，详见参数，如WINDOWS7/8/10/2008/2012等，其余如DOS，WINDOWS95/98/NT/XP/2000/2003等较低版本的WIDOWS是否支持需要您采购前进行确认。
Linux系统在安装时也有可能会出现较低内核版本不支持的情况。
若您需要较低版本的WINDOWS或LINUX请务必于采购前确认清楚。
2.2其它板卡的安装（★建议请由专业人士操作）计算机的安装只需一把螺丝刀，在安装前应准备好所有需要安装的板卡并把它们集中到一起。
工业控制计算机研究报告
工业控制计算机研究报告
本文旨在探讨工业控制计算机的基本概念、分类、发展历程及应用领域。
一、基本概念
工业控制计算机是指应用于工业控制领域的计算机系统。
它不仅具有计算机的通用功能，还能进行数据采集、信号处理及控制执行等操作，为工业控制系统提供可靠的控制、监测和保护手段。
二、分类
根据功能和用途，工业控制计算机可以分为以下几类：
1、嵌入式控制计算机：用于单一机械设备和自动化生产线的控制。
2、PLC控制计算机：用于可编程逻辑控制器的控制系统。
3、工业PC控制计算机：采用PC计算机作为控制终端，适用于工业自动化控制系统。
三、发展历程
随着计算机技术的迅速发展，工业控制计算机也得到了广泛的应用。
从20世纪80年代开始，PLC控制计算机开始普及，90年代后期，工业PC控制计算机开始逐步代替PLC控制计算机，成为工业控制系统的主力。
四、应用领域
工业控制计算机被广泛应用于机器人控制、自动化生产线、工业机器视觉、工业监测、过程控制等领域。
同时，它还具有高可靠性、稳定性和智能化的特点，能够有效提高生产效率和生产质量，促进工业自动化水平的不断提高。
总之，工业控制计算机的研究与应用，是工业自动化及信息化的重要组成部分，随着技术的不断发展和进步，它将会在各个领域得到更广泛和深入的应用。
微型计算机控制系统课件第2章 PC总线工控机和部分专用控制器介绍
Cache支持 信号（可选）
SBO# SDONE REQ64#
64位扩展信 号
ACK64# PAR64
边界扫描信 号（可选）
电源和地线 保留引脚
TCK TDI TDO TMS TRST# +5V +12V -12V GROUND RESERVED
S/T/S O/D
O
I/O I/O S/T/S S/T/ST
-12V电源
B1,B10,B31
地线
类型 数据总线
信号名称 SD8～SD15
SBHE
地址总线 控制总线
LA17～LA23 IRQ10~12 IRQ14~15 DRQ0 DRQ5～7
电源和地线
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
＋5V GND
ISA总线后36个引脚功能 说明
I/O
引脚
功能说明
I/O
C11～C18
双向数据位8～15位，为处理器、存储器、I/O设备提供高8位
PCIE总线(peripheral component interconnect express)是一种高速串行计算机扩展总线标准，它原 来的名称为“3GIO”，是由英特尔在2001年提出的，旨在替代旧的PCI，PCI-X和AGP总线标准。PCIe属于 高速串行点对点双通道高带宽传输，所连接的设备分配独享通道带宽，不共享总线带宽，主要支持主动电源 管理，错误报告，端对端的可靠性传输，热插拔以及服务质量(QOS)等功能。它的主要优势就是数据传输速 率高，而且还有相当大的发展潜力。
I
A1
向 CPU 提 供 I/O 设 备 或 扩 充 存 储 器 奇 偶 错
I/O通道就绪，若是低速的I/O设备或存
I
A0
工业控制计算机基本构造原理ppt课件
现场总线系统（FCS，Fieldbus Control System）是全数字串行、 双向通信系统。系统内测量和控制设备如探头、激励器和 控制器可相互连接、监测和控制。在工厂网络的分级中， 它既作为过程控制（如PLC，LC等）和应用智能仪表（如 变频器、阀门、条码阅读器等）的局部网，又具有在网络 上分布控制应用的内嵌功能。由于其广阔的应用前景，众 多国外有实力的厂家竞相投入力量，进行产品开发。现今， 国际上已知的现场总线类型有四十余种，比较典型的现场 总线有：FF，Profibus，LONworks，CAN，HART，CC-LINK 等。
38
数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的 渗透形成的机电一体化产品。 其技术范围覆盖很多领域：
1）机械制造技术； 2）信息处理、加工、传输技术； 3）自动控制技术； 4）伺服驱动技术； 5）传感器技术； 6）软件技术等。
39
引言
1. 计算机总线的特点：
设计标准化、生产模块化、维护方便
34
现场总线系统（FCS）是连接智能现场设备和自动化系统 的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的 智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字 通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传 递问题 。
35
现场总线的本质体现在以下六个方面： 现场通信网络
用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场 通信网络。
（3）人机接口
人机接口包括显示器、键盘、打印机以及专用操作显示台等。
5
（4）系统支持板
监控定时器：“看门狗”（Watchdog）； 电源掉电检测； 保护重要数据的后备存储器； 实时日历时钟；
（5）磁盘系统
2 工业控制计算机2010
“U”的含义
“U”是一种表示机架式服务器外部尺寸的单位，是unit的缩 略语，详细尺寸由作为业界团体的美国电子工业协会（EIA） 决定。 之所以要规定服务器的尺寸，是为了使服务器保持适当的尺 寸以便放在铁质或铝质机架上。机架上有固定服务器的螺孔， 将它与服务器的螺孔对好，用螺丝加以固定。 规定的尺寸是服务器的宽（48.26cm＝19英寸）与高 （4.445cm的倍数）。由于宽为19英寸，所以有时也将满足
第二章 计算控制系统概述
计算机控制技术
工控机结构特点
高等院校自动化新编系列教材
无源底板
第二章 计算控制系统概述
计算机控制技术
工控机结构特点
高等院校自动化新编系列教材
工业电源
开关电源，平均无故障运行时间达到 25000小时，两个电源。
第二章 计算控制系统概述
计算机控制技术
高等院校自动化新编系列教材
计算机控制技术
2.2 IPC总线结构
高等院校自动化新编系列教材
2.2.1 总线概述
总线标准实际上是一种接口信号的标准和协议 总线定义与分类: 总线是一组信号线的集合，它定义了引线的信号、电气、机械特 性，是微机系统内部各组成部分之间、不同的计算机之间建立信 号联系，进行信息传送的通道。 总线:内部总线（系统总线）和外部总线（通信总线） 总线按功能或信号类型划分 主要有三类总线：数据总线、地址总线、控制总线 总线主要有数据传输、中断、多主设备支持、错误处理等功能
1、总线标准 STD总线即Standard Bus，是一种规模最小，面向工业控制， 设计周密的8位系统总线。 2、STD总线的性能特点 1）支持的微型处理器 STD总线支持8位微处理器。 2）总线的基本组成 STD总线是一种小型的、面向工业控制及 测量的总线，全部总线只有56，这56根总线被划分为四组， 即：逻辑电源总线6根和辅助电源总线4根，双向数据总线8 根，地址总16根，控制总线22根。 3）支持多处理器系统 可实现分布式、主机式及多主STD总 线多处理器系统。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
嵌入式系统是将专用微型计算机嵌入被控设备中的专用计 算机系统，适用于应用系统对体积、功能、可靠性、成本、 功耗等综合性能要求严格的场合。嵌入式处理器的特点： 1）对实时和多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且 有较短的中断响应时间，从而使内部代码和实时操作系统的 执行时间减少到最低限度。 2）具有功能很强的存储区保护功能。 3）可扩展的处理器结构。 4）嵌入式微处理器的功耗很低。
磁盘
通信
支持
系统
接口
外部总线
模拟量 输入通道
AI
模拟量 输出通道
AO
数字量 输入通道
DI
数字量 输出通道
DO
图2-4 工控机硬件组成结构图
内部总线
1. 主机板
是工业控制机的核心，由中央处理器（CPU）、存储器 （RAM、ROM）和I/O接口等部件组成。主机板的作用是将采 集到的实时信息按照预定程序进行必要的数值计算、逻辑判断、 数据处理，及时选择控制策略并将结果输出到工业过程 。 2. 系统总线
7. 数字信号处理器DSP
数字信号处理技术是当今的一个热门领域，世界上各大半导 体公司纷纷推出适用于不同场合的DSP芯片。在控制领域，比 较有代表性的是TI公司的 TMS320F240x系列。 8. ARM处理器
ARM（Advanced RISC Machines），既可以认为是一个公 司的名称，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为 是一种技术的名词。
2.2 IPC工控机的组成与特点
工业控制计算机,简称工控机,也称为工业计算机IPC 。 （Industrial Personal Computer）。它主要用于工业过程 测量、控制、数据采集等工作。以工控机为核心的测量和 控制系统，处理来自工业系统的输入信号，再根据控制要 求将处理结果输出到执行机构，去控制生产过程，同时对 生产进行监督和管理。
人-机接口包括显示器、键盘、打印机以及专用操作显示台等。 通过人-机接口设备，操作员与计算机之间可以进行信息交换。
4. 通信接口 通信接口是工业控制机与其它计算机和智能设备进行信息传
送的通道。
5. 输入/输出模板 输入/输出模板是工控机和生产过程之间进行信号传递和变换
的连接通道。包括模拟量输入通道（AI）、模拟量输出通道 （AO）、数字量（开关量）输入通道（DI）、数字量（开关 量）输出通道（DO）。
业控制的通用性计算机，一般称为工业控制计算机，简称为工业 控制机或工控机IPC（Industrial Personal Computer）。
总线式工控机具有小型化、 模板化、组合化、标准化的设 计特点，能满足不同层次、不 同控制对象的需要，又能在恶 劣的工业环境中可靠地运行。 因而，它广泛应用于各种控制 场合，尤其是十几到几十个回 路的中等规模的控制系统中。
系统总线可分为内部总线和外部总线。内部总线是工控机内部 各组成部分之间进行信息传送的公共通道，是一组信号线的集合。 常用的内部总线有IBM PC总线和STD总线。外部总线是工控机与 其它计算机和智能设备进行信息传送的公共通道，常用外部总线 有RS-232C、RS485和IEEE-488通信总线。
3. 人-机接口
第二章 工业控制计算机
• 计算机控制系统在工业生产过程中应用广泛，控制计算机 是计算机控制系统的主要组成部分，因而如何依据不同的 需求选择合适的控制计算机是实现计算机控制的基础。本 章主要从以下四部分介绍工业控制计算机的结构、特点、 选择和有关的总线技术：
• 2.1、控制计算机的主要类型； • 2.2、IPC工控机的组成与特点； • 2.3、IPC总线结构； • 2.4、MODBUS通信协议。
2.1 控制计算机的主要类型
目前计算机控制系统中控制器的种类主要有：可编程控 制器、可编程调节器、总线式工控机、单片微型计算机、嵌 入式系统、DSP、ARM及其他控制装置。 1.可编程控制器（PLC）
可编程控制器，是计算机技术与继电逻辑控制概念相结 合的产物，其低端为常规继电逻辑控制的替代装置，而高端 为一种高性能的工业控制计算机。它主要由CPU、存储器、输 入组件、输出组件、电源及编程器等组成。它有以下特点： 是一种数字运算操作的电子系统,专为工业环境下应用而设定； 采用可编程序的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序 控制、定时、计数和算术操作的指令，并通过数字式、模拟 式的输入和输出；应用广泛--不仅在顺序程序控制领域中具 有优势，而且在运动控制、过程控制、网络通信领域方面也 毫不逊色；系统构成灵活，扩展容易，编程简单，调试容易， 抗干扰能力强。外观如图2-1所示。
2. 可编程调节器
可编程调节器又称单回路调节器、智能调节器、数字调节 器，主要由微处理单元、过程I／O（输入/输出） 单元、面板 单元、通信单元、硬手操单元和编程单元等组成。外观如图 2-2所示。
图2-1 可编程控制器
图2-2 可编程调节器
3.总线式工控种专用于工
图2-3 总线式工控机
4. 单片微型计算机
单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)简称单片 机，它是将CPU、存储器、串并行I/O口、定时/计数器、甚 至A/D转换器、脉宽调制器、图形控制器等功能部件全都集 成在一块大规模集成电路芯片上，构成了一个完整的具有 相当控制功能的微控制器。
6. 嵌入式微控制器
嵌入式微控制器（Micro-controller Unit，简称MCU）一般 以某种微处理器内核为核心，根据某些典型的应用，在芯片内 部集成了ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数 器、看门狗、I/O口、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、 FLASH RAM、EEPROM等各种必要功能部件和外设。
主要内容有以下四部分: 1.工控机硬件组成 2.工控机的软件组成 3.工控机的特点 4.IPC工控机的发展方向
2.2.1 IPC工控机硬件组成
2.2.1 IPC工控机硬件组成
硬件:主机板（CPU、内存储器）、系统总线、过程输入 输出通道、人机接口、通信设备、系统支持板、磁盘系统。
主机
人-机
板
接口
系统