工控机多操作系统下资源共享技术
工控机工作原理
工控机工作原理
工控机（Industrial Control Computer）是一种专门用于工业控
制的计算机设备。
它的工作原理与普通计算机有一些不同，主要包括以下几个方面：
1. 硬件结构：工控机通常采用高可靠性的硬件结构，包括工业级主板、工业级PCB板、冗余电源等。
这样可以确保工控机
在工业环境中的稳定运行。
2. 操作系统：工控机通常采用实时操作系统（RTOS）或者嵌
入式操作系统。
与普通计算机的Windows、Linux等不同，实
时操作系统可以提供更高的响应速度和更稳定的性能，以适应工业控制系统对时间要求较高的特点。
3. I/O接口：工控机通常具有丰富的I/O接口，包括数字输入
输出（DI/DO）、模拟输入输出（AI/AO）、串口、以太网等。
这些接口用于与工业设备进行数据交互，实现控制和监测。
4. 实时性能：工控机在工业控制系统中，需要实时采集和处理大量的数据。
为了满足这一需求，工控机通常具备较高的计算和传输速度，以确保数据的及时性。
5. 可靠性和稳定性：工业环境往往存在较高的温度、湿度等不利因素，因此工控机需要具备良好的抗干扰能力和稳定性。
此外，工控机还通常具备自动故障检测和自动恢复功能，以便在出现故障时能够及时进行处理和恢复。
综上所述，工控机通过特定的硬件结构、操作系统和I/O接口，以及高性能的实时处理能力，实现对工业控制系统的在线监控、数据采集和控制操作。
其主要目标是提高工业系统的可靠性、稳定性和安全性，从而提高工业生产效率和降低成本。
工控机
工控机编辑工控机（Industrial Personal Computer，IPC）即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。
工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。
工控行业的产品和技术非常特殊，属于中间产品，是为其他各行业提供可靠、嵌入式、智能化的工业计算机。
目录1概述2主要分类3软件系统4主要结构5适用领域6主要特点7日常维护8发展前景9国内市场1概述工控机全称工业控制计算机，是专门为工业控制设计的计算机，用于对生产工控机过程中使用的机器设备、生产流程、数据参数等进行监测与控制。
工控机经常会在环境比较恶劣的环境下运行，对数据的安全性要求也更高，所以工控机通常会进行加固、防尘、防潮、防腐蚀、防辐射等特殊设计。
工控机对于扩展性的要求也非常高，接口的设计需要满足特定的外部设备，因此大多数情况下工控机需要单独定制才能满足需求。
2主要分类目前工控机的主要类别有：IPC（PC总线工业电脑）、PLC（可编程控制系统）、DCS （分散型控制系统）、FCS（现场总线系统）及CNC（数控系统）五种。
1、IPC即基于PC总线的工业电脑。
据2000年IPC统计目前PC机工控机（图1）已占到通用计算机的95%以上，因其价格低、质量高、产量大、软/硬件资源丰富，已被广大的技术人员所熟悉和认可，这正是工业电脑热的基础。
其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成，如CPU卡、I/O卡等。
并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计及EMC（electromagneticcompatibility）技术以解决工业现场的电磁干扰、震动、灰尘、高/低温等问题。
IPC有以下特点：可靠性：工业PC具有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀和快速诊断和可维护性，其MTTR（MeanTimetoRepair）一般为5min，MTTF10万小时以上，而普通PC的MTTF仅为10000～15000小时。
IPC和PLC概述
工控机（IPC）和PLC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。
图1 工业控制系统的典型结构图目前，PLC的主流厂商有A-B、Siemens和Modicon等。
工控机的主流厂商有上海康泰克、北京康拓和研华、艾讯等。
PLC和工控机在其技术发展的历程中，为了适合工业现场应用的需要和用户二次开发的需要，都积极地发展高可靠性、网络化和高性能的用户开发软件方面的技术性能。
以下将重点介绍PLC和工控机在硬件、软件和网络方面技术应用现状和发展趋势。
二、PLC和工控机的硬件技术现状和发展PLC和工控机的最终用户为冶金、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保等行业，其主要的用途为：1、顺序控制顺序控制是应用最广泛的领域，它包括单机控制、多机群控制、自动生产线控制，如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配机械、包装生产、电镀流水线和电梯控制等。
工控机的软件组成
工控机的软件组成工控机的硬件构成了工业控制机系统的设备基础，要真正实现生产过程的计算机控制必须为硬件提供相应的计算机软件，才能实现控制任务。
软件是工控机的程序系统，可分为系统软件、工具软件、应用软件3部分。
(1)系统软件系统软件用来管理工控机的资源，并以简便的形式向用户提供服务。
其包括实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序，如美国英特尔公司的iRMx86实时多任务操作系统。
除了实时多任务操作系统以外，也常使用MS-DOS，特别是Windows软件。
(2)工具软件工具软件是技术人员从事软件开发工作的辅助软件，包括汇编语言、高级语言、编译程序、编辑程序、调试程序、诊断程序等。
(3)应用软件应用软件是系统设计人员针对某个生产过程而编制的控制和管理程序。
通常包括过程输入输出程序、过程控制程序、人一机接口程序、打印显示程序及公共子程序等。
计算机控制系统随着硬件技术的高速发展，对软件也提出更高的要求。
只有软件和硬件相互配合，才能发挥计算机的优势，研制出具有更高性能价格比的计算机控制系统。
目前，工业控制软件正向组态化、结构化方向发展。
3．工控机的特点与通用的计算机相比，工控机的主要特点如下。
(1)可靠性高。
工控机常用于控制连续的生产过程，在运行期间不允许停机检修，一旦发生故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，低故障率和短维修时间。
(2)实时性好。
工控机必须实时地响应控制对象的各种参数的变化，才能对生产过程进行实时控制与监测。
当过程参数出现偏差或故障时，能实时响应并实时地进行报警和处理。
通常工控机配有实时多任务操作系统和中断系统。
(3)环境适应性强。
由于工业现场环境恶劣，要求工控机具有很强的环境适应能力，如对温度／湿度变化范围要求高；具有防尘、防腐蚀、防震动冲击的能力；具有较好的电磁兼容性、高抗干扰能力及高共模抑制能力。
(4)丰富的输入输出模块。
工控机与过程仪表相配套，与各种信号打交道，要求具有丰富的多功能输入输出配套模块，如模拟量、数字量、脉冲量等I／o模块。
工控机培训材料
工控机培训材料前言本文旨在向初学者介绍工控机方面的基础知识和常用软件，主要内容包括工控机的概念与分类、现有常见工控机使用的操作系统，以及常用的开发和仿真软件。
如果您对工控机的概念和应用感兴趣，本篇文章会为您提供初步的了解和帮助。
工控机的概念与分类工业控制计算机（Industrial Control Computer）简称工控机，是专注于工业领域应用的一种计算机。
相比于家庭PC计算机，工控机更加耐用和可靠，能够适应恶劣的工业环境和条件。
工控机广泛应用于工业自动化、机器人、雕刻、冲压等领域。
根据应用场景和处理能力，工控机可以分为以下几类： * 嵌入式工控机：一种用于嵌入式系统的小型计算机，能够在硬件设施有限的情况下完成一系列特定的任务。
* 工业控制PC：一种外型与普通PC机相似的计算机，但在硬件选型、外设配备、散热系统等方面进行了特殊设计。
* 工业服务器：一种高性能的服务器，用于实时计算和处理大量数据。
常见工控机使用的操作系统不同的工控机使用的操作系统也有所不同。
下面主要介绍三种常见的工控机操作系统：Windows嵌入式操作系统Windows嵌入式操作系统是微软专门为嵌入式应用场景开发的一款操作系统，具有易用性高、兼容性强和可靠性好等优点。
它适用于各种类型的嵌入式应用，包括POS机、自动售货机、工业自动化设备等。
Linux操作系统Linux是一种自由和开放源代码的类Unix操作系统。
它被广泛应用于服务器端和嵌入式设备中，凭借其可定制性和强大的网络功能而受到广泛欢迎。
常用的Linux版本有Ubuntu、Red Hat、SUSE和Debian等。
VxWorks实时操作系统VxWorks是美国Wind River公司开发的一款实时操作系统，以其快速、高效、实时、可靠和可定制性强等特点而闻名。
VxWorks被广泛应用于工业自动化、网络设备、航空航天等领域。
常用的开发和仿真软件在工控机开发的过程中，还需要使用一些特定的开发和仿真软件来辅助完成任务。
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。
上位机、下位机、人机界面、工控机知识介绍
什么是上位机、下位机上位机上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC/host computer/master computer/upper computer,屏幕上显示各种信号变化（液压，水位，温度等）。
上位机在工业控制中又被称作HMI（人机界面）。
下位机下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PLC/智能模块/智能仪表/单片机single chip microcomputer/slave computer/lower computer之类的。
工具/原料：计算机一台，组态王，PLC1、方法/步骤：上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。
下位机不时读取设备状态数据（一般为模拟量），转换成数字信号反馈给上位机。
上下位机都需要编程，都有专门的开发系统。
在概念上，控制者和提供服务者是上位机，被控制者和被服务者是下位机，也可以理解为主机和从机的关系，但上位机和下位机是可以转换的。
2、工作原理：两机如何通讯，一般取决于下位机，下位机一般具有更可靠的独有通讯协议；使用一些新的API(API（Application Programming Interface,应用程序编程接口）是一些预先定义的函数，目的是提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件的以访问一组例程的能力；多语言支持功能模块，一般同时支持数种高级语言为上位机编程。
通常上位机和下位机通讯可以采用不同的通讯协议，有RS232的串口通讯或者RS485串行通讯。
当用计算机和PLC通讯的时候，不但可以采用传统的D形式的串行通讯，还可以采用更适合工业控制的双线的PROFIBUS-DP通讯。
采用封装好的程序开发工具就可以实现PLC和上位机的通讯，当然可以自己编写驱动类的接口协议控制上位机和下位机的通讯。
3、经验：通常工控机，工作站，触摸屏作为上位机，通信控制PLC，单片机等作为下位机，从而控制相关设备元件和驱动装置。
工控机在智能系统中的应用分析
工控机在智能系统中的应用分析随着工业自动化和智能化的不断推进，工控机的应用也越来越广泛，尤其是在智能系统领域。
那么，究竟什么是工控机，它在智能系统中有哪些应用，又有哪些优势和局限性呢？下面我们逐一进行讲解。
一、什么是工控机工控机，顾名思义，是工业控制计算机的简称。
它是一种高性能、高稳定性、可靠性较高的嵌入式计算设备，专门用于工业自动化控制系统中。
所以它的硬件组件、外部接口、操作系统和软件应用等方面，与普通个人电脑有很大的区别。
工控机的普及主要是由于它可以在恶劣工业环境下，保持稳定运行和长期不间断工作。
因而工控机被广泛应用于物联网、自动化控制、机器人、计算机视觉等领域。
二、工控机在智能系统中的应用工控机在智能系统中的应用，主要是利用它强大的计算、输入输出操控、通信网络等特点，为智能化设备实现数据采集、信息处理和控制命令等功能。
1. 智能物联网目前，工控机被广泛应用于智能楼宇、智能仓储、智能公共设施等物联网项目中，使得这些系统可以实现人员和物品的实时监测、远程控制及预警等功能。
例如，在智能楼宇项目中，工控机可以通过和其他接入智能楼宇系统的各种设备进行数据交换，实现智能门禁、智能灯控、智能温控等功能。
2. 自动化设备自动化设备（如机器人、自动化生产线等），是工业自动化的重要组成部分。
工控机可以通过连接对应的传感器和执行机构，实现对自动化设备的控制和调度。
例如，在焊接机器人生产线控制中，工控机可以负责对焊接机器人关节的运动进行控制，从而实现产品生产。
3. 机器视觉近年来发展迅速的机器视觉系统，也开始广泛使用工控机完成任务。
例如，在产品质量检测中，工控机可以利用机器视觉方法对产品的质量、尺寸、外观等方面进行检测，从而避免了传统的“眼观4张图”方式的人工误差和繁琐。
三、工控机的优势和局限性虽然工控机在智能化系统中起到了重要的作用，但是它也有自身的优势和局限性。
优势：1. 高性能工控机大多采用专用的嵌入式计算平台，因而拥有高性能和高可靠性，且在运行效率上远远高于普通计算机，特别是在应用于实时控制和数据处理等领域有优势。
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参考文献：
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来存在系统的临时文件， 比如： !"#;8; 解压缩文件时 就会使用这个文件夹存放解压后的文件。这两个文 件夹随着系统的不断运行而不断增加体积，从而引 起系统分区中产生大量的磁盘碎片。所以把这二个 文件夹移到一个小分区中， 并使所有系统共享它们。 先建立一个 ,-.( 文件夹，比如在 > 盘的根目 “JKLM4>4N/ 录 下 。 打 开 !"# )’ 系 统 分 区 下 的 “E4L OJL” 文 件 ， 用 记 事 本 在 开 头 加 入 一 句 ： 和 “E4L LC7=>?@L4C7” 二行代码。 L4C7=>?@L4C7” 保存文件退出。 在 !"# $% & ’( 中 ， “控 制 面 板 ” “系 统 ” “高 ! ! 级” “环 境 变 量 ” “环 境 变 量 ” 对话框中， 双击 ! !在 “PP 的用户变量” 下的 ,-.( 和 ,-. 项 H 如 图 $I， 把变 两项的值 量值改为刚才设定的临时文件夹 H 如图 1I， 可设为相同。
!"!
共享 “我的文档” “我 的 文 档 ” 一般是存放常用文档的地方， 因
为是系统默认的文档存放地点， 比其他地方存放文 档更方便。当然， 人们也希望在不同的系统下 “我的 文档” 看上去都是相同的， 当打开 “我的文档” 时， 看 到相同的文件， 从而极大地方便了工作。要想让 “我 的文档” 指向同一目录， 方法十分简便。在 %&’ () 中， 找开资源管理器， 在左侧的文件夹浏览栏的树 状目录中， 右击 “我 的 文 档 ” 打开 “属 性 ” ， 在此更改 “我的文档” 指向的文件夹。 %&’ $* + ), 中方法相同 因为系统一般都是定期重装， 所以 “我的文 -如图 !.。 档” 在默认条件下装在系统盘中十分麻烦， 可以把 它移到非系统盘， 以后无论系统如何更改， “ 我的文 档” 都可以不变。
!"%
共享历史记录 共享历史记录的好处是和共享收藏夹相同的。
同样为了重装系统时能够无需备份历史记录， 在非 系统分区建立一个名为 “B&4328? ” 的文件。 比如， 在; 盘建立该文件， 然后更改注册表使历史记录指向该 文 件 。 进 入 %&’ (@ 注 册 表 的 如 下 主 键 ： “BCDEFGHIIDJKFH0DIL02M3:789LN&O8242M3L%&’>2:4L ， 在右侧修 GP889’3Q984&2’LD),62898LH498 01966 526>984” 改 B&4328? 值为 “;RLB&4328? ” 。进入 %&’$* 注册表如 下主键： “BCDEFGHIIDJKFH0DIL02M3:789LN&O8242M3L ， %&’>2:4LGP889’3Q984&2’LD),62898LH498 01966 526>984” 并做出同样的修改。其他系统类似。
大硬盘的普及为工控机安装多系统提供了良 好的环境， 多系统中最常见的就是微软操作系统的 多系统共存。由于微软在升级 L" 产品时， 并没有很 好地进行向下兼容， 比如在 FGH3MN? *5 以后， 不再 支持 !L" 实模式，为使用 !L" 维护工控机带来了 一些不便。许多控制系统软件包和应用程序只能在 所以， 完 全 离 开 FGH BO 也 不 太 可 FGH BI 下 运 行 ，
源的共享，可以使相互冲突的应用程序共存于不同 的系统之下， 解决单系统下无法解决的难题。另外， 当一个系统出现问题无法进入时，可以进入其他系 统以解燃眉之急， 更好地利用了现有资源， 为企业自 动化提供了良好的运行环境。
参考文献：
0R6 0$6
彭爱华， 仲志国 / 实战多操作系统与虚拟机 0C6/ 北京： 人民邮电出 版社 / 彭爱华， 仲志国 / 多 操 作 系 统 安 装 、 应 用 与 维 护 0C6/ 北 京 ： 重庆出 版社 /
程序安装在相同目录即可共享。杀毒软件不推荐共 享，建议在不同的系统下安装不同的杀毒软件， 交 叉杀毒可以使各种软件扬长避短。另外， 为数众多 的绿色软件无需安装， 共享起来更加方便， 只要向 桌面发送一个快捷方式即可， 比如著名的 <?&9$ 。
自动化与仪表 !""#$!% 万方数据
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创意与实践 级” ! 性能下的设置按钮 ! “性能选项” “高级” ! “更改”中更改虚拟内存的最大值和最小值。把 !
!#$ 的效果。本文以 %&’ () 与 %&’ $* + ), 间的共
享为例， 介绍几种多系统中共享资源的方法。
站添加到收藏夹， 如果收藏夹没有共享， 就会觉得 使用多系统是件 “痛苦” 的事情。同样， 为了省去以 后重装系统时备份收藏夹的麻烦， 采取一劳永逸的 作法， 在非系统分区建立一个名为 “57=28&394” 的文 件， 再把收藏夹指向这个文件。比如， 在 ; 盘建立这 样一个文件。在 %&’ (@ 下运行 “89A9>&3 ” ， 打开注册 表， 进入主键： “BCDEFGHIIDJKFH0DIL02M3:789L
!"# $% & ’( 中的页面文件移出系统分区，放到一个
小分区中， 这样可以减少磁盘碎片。保留其默认的 页面文件名。在 !"# )’ 中把虚拟内存的文件名改 为 !"# $% & ’( 的默认文件名， 并指向刚才设定的页 面文件。进入 !"# )’ 的安装目录， 打开 “*+*,-./"#"” 文件， 在 “01234#56” 段中加以下字段： “789"#9:;"<-=>?@(89-A"B-/*+*” （> 为 上 文 设 置 的
图!
整理的次数大大减小。可以配合 95Q*, 来使用， 完成 上面的设置和优化后，并整理一次磁盘碎片， 用 因 95Q*, 备份系统。当系统出问题时可以快速恢复， 为需要备份的文件已经设置到了非系统分区，所以 恢复后各重要文件原封不动地保存在硬盘里，而且 可以直接继续使用。
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应用
通过对工业现场的工控机安装多系统，实施资
!"#$$% 在每完成一个指令段之后，要继续进行操
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创意与实践 能很好地发挥出多系统的真正34;$
共享收藏夹 人们在上网时会把常去或有趣、 有用的一些网
创意与实践
文章编号： (%%(ABBCCD#%%’E%#A%%//A%1
工控机多操作系统下资源共享技术
轧之英
（天津理工大学， 天津 !""#"" ）
摘要： 介绍了工控机选择使用多操作系统的意义， 详细给出 FGH BI 与 FGH #J , IK 间资源共 享的方法。 关键词： 工控机； 多系统； 共享 中图分类号： !"#$# 文献标志码： %
!"#
共享应用程序 有些常用的应用程序， 人们希望在每个系统下
都能够使用它， 如果在不同的系统下分别安装则极 大地浪费硬盘空间， 因此有必要共享应用程序。 实事证明大多数的应用程序都是可以共享的，
%/0 和 /1232412,， 56741， 5&89:28*4， ;897<:97=98 ， 589917’> 等大型应用程序，在不同的系统下把这些
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能。在多系统环境下， 可以把不同的应用程序有选 择地安装在不同的系统下， 从而减少单个系统下的 应用程序安装数量， 从而提高所有系统的稳定性。