工控机简介--部件
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。
工控机机箱结构方案图
1.2 M3压铆螺母 63.2 51.2
46.3
电源 输入接口
电源散热风扇 9 125.2 63.7 多股电源线缆 100.8 100.4 固态硬盘-2件 计算机主电源-2件
158 计算机后挡板-2件 69.8 58 100.8 245 179 19 电源接口 51.7 POE模块-1块 POE电源适配器-1件 119.8 109.3 111.2 32.2
硬盘标准 固定框架
A 448 482.6±0.4（19”） 硬盘固定标准框架
工控机 前法兰板
工控机机箱内部配置情况说明 1. 两块计算机主板； 2. 两个主电源模块； 3. 一个POE模块； 4. 一个POE电源适配器； 5. 两个固态硬盘； 6. 一个机械硬盘； 7. 计算机主板后挡板两块。 计算机挡板
剖面 A-A 比例 1 : 3 A 16 电源1
计算机挡板
计算机主 电源限位固定
CPU风扇
计算机主 电源限位固定
计算机主板1 电源1 机箱左右两侧均 布置通风散热孔 风扇 360
计算机主板1
poe电源适配器
计算机主板
分隔板 （固定主板）
POE模块 机械硬盘 固态硬盘
侧面风扇位置 留风扇出风口
结构强度 可靠稳定
外部接口 CPU风扇
4×内存条 Biblioteka 盘接口305 计算机主板-2块
计算机后挡板
主电源
计算机主板
固态硬盘
POE模块
POE电源适配器 机械硬盘
电源模块 螺钉固定
5U
• • • •
计算机挡板
• • • •
要求计算机主电源模块放置机箱的左右两侧，依托机箱后面板螺钉固定孔固定； 计算机主板两块分别固定在机箱底部和机箱分隔板上，机箱分隔板要求前后与箱 体均有坚固的结构固定，以确保主板固定的可靠稳定； POE线路板需要将模块上的指示灯和以太网口在机箱的前面板显露； 硬盘固定需要使用标准的硬盘安装架，并考虑抗震减振螺钉，以保证硬盘的使用 可靠稳定； POE电源适配器需要固定可靠，安装位置接近POE模块即可； 计算机主板后面接插件位置需要机箱后面板1.5cm（图示16mm）左右距离，以便保 护主板的器件； 机箱前面板考虑放置工控机的开关并适当位置布置合适的散热孔； 机箱颜色选用中绿灰BG01。
工业级工控机的参数指标
工业级工控机的参数指标摘要：一、引言1.工业级工控机的定义和应用场景2.文章目的：介绍工业级工控机的参数指标，以便于用户选购和使用二、工业级工控机的性能指标1.可靠性2.安全性3.稳定性4.响应速度5.负载能力三、工业级工控机的硬件参数1.处理器2.内存3.存储设备4.显卡5.接口类型6.总线接口四、工业级工控机的软件配置1.操作系统2.编程语言3.应用软件五、工业级工控机的适用场景与应用行业1.制造业2.自动化生产线3.机器人技术4.仪器仪表5.交通运输6.能源电力六、如何选择合适的工业级工控机1.确定应用需求2.考虑性能指标3.了解硬件和软件配置4.考虑厂商实力和服务质量5.参考行业案例和用户评价七、结论1.工业级工控机在现代工业发展中的重要性2.了解和掌握工控机参数指标对选购和使用工控机的意义正文：一、引言随着科技的不断进步，工业级工控机在我国的各个领域得到了广泛的应用。
工控机，又称工业控制计算机，是一种用于工业自动化领域的计算机设备。
它具有较高的可靠性、稳定性、安全性和响应速度，能够适应恶劣的工业环境，满足高温、湿度、振动等要求。
本文将为您详细介绍工业级工控机的参数指标，帮助您更好地了解、选购和使用工控机。
二、工业级工控机的性能指标1.可靠性：工控产品需要具备稳定可靠的性能，能够长时间稳定运行，不易出现故障。
2.安全性：工控机需要具备一定的安全防护措施，防止数据泄露、系统崩溃等安全风险。
3.稳定性：工控机在运行过程中，能够保持稳定的性能，不易受到外部环境的影响。
4.响应速度：工控机对输入信号的响应速度快，能够实时控制执行设备，提高自动化程度。
5.负载能力：工控机能够承受较大的负载，适应高强度的工作环境。
三、工业级工控机的硬件参数1.处理器：工控机的处理器是其核心部件，影响着设备的运行速度和性能。
常见的处理器品牌有英特尔、AMD等，选购时需根据实际需求选择合适的型号。
2.内存：工控机的内存影响着设备的运行效率，合适的内存容量可以保证系统的稳定运行。
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。
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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。
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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。
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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
工控机简介
工控机简称IPC，工业PC应用在工业生产领域；普通电脑简称PC，普通个人或商业应用。
虽然都属电脑，有大致相同的基本配置，如主板、CPU、内存、各种外设串并口等，但由于应用场合的不同，对其的技术要求是不相同。
普通的的家用或办公电脑是民用级的，而工控机是工业级的，它在结构其它方面是有特别要求的。
从外观上看，普通电脑多数是开放的，表现上有较多散热孔，只有一个电源风扇向机箱外吹风以来散热。
而工控机机箱则是全封闭的，重量上要比普通电脑机箱重好多，说明它用的板材是较厚较厚的因为更结实，里面不仅有一个电源用的风扇，还有一个用来保持，机箱内正压强的风更更大的内吹风扇。
这样外型结构可以防尘，同时还可屏蔽电磁等对内部的干扰。
普通电脑一般只有一个主板，上面有CPU插槽，内存槽等标准配置部件，其它的如独立显卡等则插在主板上的扩展槽上，现在多为PCI插槽，工控机则不同，它有一个较大的母板，也叫无源底板，这块板子上并没有多少集成电路，只有较多的扩展槽，带有CPU的主板要插在这个母板上特殊的插槽里，其它的扩展板也要插在母板上，而不是主板上。
这样的好处是有了母板可以更好屏幕掉外界的干扰，因为工控机工作的场合有时比较恶劣，干扰比较多，这样就可以使主析更可靠的工作，同时大的母板更也更容易扩展别的插件。
这样设计人员在开发系统时可以有更多的选择，而不用考虑是否有空间放下。
从电源来说，正规工控机电源和普通电源是不一样的，它里面采用的电阻电容和线圈等抗冲击抗干扰要比普通家用的高出几级。
带载容量也大很多。
工控机无风扇嵌入式整机CPU、内存集成在主板上，采用笔记本硬盘，也有用CF卡和SSD固态硬盘。
电源一般采用5-30V直流电源。
工控机应用范围很广，工控机插槽内插上运动控制卡就可以控制步进或伺服电机系统，如点胶机、绕线机、视觉印刷机、贴片机、PCB检查机、快慢走丝机、激光切割机、雕刻机等设备中。
还可以通过工控机的串口、RJ45等接口和PLC模块通信，如日东公司的回流焊机采用大连计控的PEC系列PLC和TAC6000温控模块与工控机、讯，用显示器显示操作界面，显示温度曲线和温度设定等控制操作。
工控机主板技术技术参数
工控机主板技术技术参数一、处理器工控机主板的处理器是其核心部件之一，它负责执行各种计算任务和指令集。
处理器的性能直接影响到工控机的运行速度和稳定性。
目前市面上常见的工控机主板处理器有英特尔和AMD两大品牌，其主要参数包括型号、主频、核心数和缓存等级。
二、内存工控机主板的内存模块承载着数据的读取和存储功能。
内存大小决定了工控机能够同时处理的任务数量和数据量的大小。
常见的内存类型有DDR3和DDR4，内存容量一般为2GB、4GB、8GB和16GB 等。
三、存储工控机主板的存储设备主要包括硬盘和固态硬盘。
硬盘的容量决定了工控机可以存储的数据量，常见的容量有500GB、1TB和2TB等。
而固态硬盘则具有更快的读写速度和更高的稳定性。
四、显卡工控机主板的显卡负责图形处理和显示输出。
显卡性能的好坏直接影响到工控机在图形界面下的流畅度和清晰度。
显卡的参数包括显存容量、核心频率和显存位宽等。
五、扩展接口工控机主板的扩展接口决定了其能够连接的外部设备数量和种类。
常见的扩展接口有PCI、PCIe、USB和SATA等。
这些接口可以连接各种不同的设备，如网卡、声卡、串口卡和硬盘等。
六、网络接口工控机主板的网络接口支持有线和无线两种方式。
有线网络接口一般为千兆以太网口，无线网络接口一般支持Wi-Fi和蓝牙等。
七、电源管理工控机主板的电源管理功能可以对其进行省电和故障保护。
常见的电源管理功能有过压保护、过流保护和温度保护等。
以上是工控机主板技术参数的基本介绍。
工控机主板的性能和功能各异，根据具体需求选择适合的主板，可以提高工控机的运行效率和稳定性。
工控机的相关知识和简单维护
l ATA接口
ATA接口是用来连接硬盘和光驱等设备而设的。主流的IDE接口有ATA33/66/100/133， ATA33又称Ultra DMA/33，它是一种由Intel公司制定的同步DMA协定，传统的IDE传 输使用数据触发信号的单边来传输数据，而Ultra DMA在传输数据时使用数据触发信
l 五、开机后主板能正常工作，BIOS检测到 键盘部分，报告键盘出错？
首先看是否键盘锁锁定，解除键盘锁。如 果不是，检测主板同底板的连线及键盘、 鼠标是否连接正确。
l 六、鼠标、键盘均不能使用？ 检查是否接有键盘鼠标一分二转接头，若 有就将键盘、鼠标反接使用。
l 六、开机后不能完全进入系统就死机或者 出现蓝屏：
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。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
l 早在80年代初期，美国AD公司就推出了类似IPC的MAC150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。
l 外部接口
ATX主板的外部接口都是统一集成在主板后半部的。现在的主板一般都符合PC'99 规范，也就是用不同的颜色表示不同的接口，以免搞错。一般键盘和鼠标都是采用 PS/2圆口，只是键盘接口一般为蓝色，鼠标接口一般为绿色，便于区别。而USB 接口为扁平状，可接MODEM，光驱，扫描仪等USB接口的外设。而串口可连接
l 一块主板主要由线路板和它上面的各种元器件组 成
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目录
1 工控机的浅显理解 (2)
2 工控机厂家 (2)
3 工控机分类 (2)
4 工控机构件[重要] (2)
4.1 机箱 (2)
4.2 无源底板（母板） (3)
4.3工业电源 (4)
4.4 主板 (6)
4.4.1 主板的分类 (6)
4.4.2 主板与其他配件的关系图示 (7)
4.4.3 主板上并口和串口的图示理解 (7)
4.5 主板与母板的关系 (7)
4.6主板、母板与机箱的关系 (8)
4.7 母板与其他所有配件的关系图示 (9)
4.8CPU卡 (10)
4.8.1 CPU的发展和产品图示 (10)
4.8.2 Intel CPU发展 (11)
4.9其他配件 (13)
5 工控机接口卡类型 (14)
6 关于S422/485/232接口 (15)
6.1 主要区别 (15)
6.2 三种接口用途 (15)
1工控机的浅显理解
工控机其实就是电脑。
只不过结构上是长卡+扩展底板的形式，其它内存、CPU、硬盘、显卡等，都和普通电脑一样。
扩展比较方便，其次就是由于工控机的相关元器件等都是工业级别的，因此比较稳定，适应各种恶劣或者严苛的应用环境。
或一种说法，工控机更时髦的叫法是产业电脑或工业电脑，英文简称IPC，全称Industrial Personal Computer。
工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机。
2工控机厂家
国内生产工控机的厂家有研祥、华北工控、研华、威强、艾讯等。
国外的工控机西门子的很出名，此外还有做高档工控机的控创、贝加莱。
工控机箱标准长度为19英寸，高度为4U(也有1U、2U、3U，甚至6U的)。
3工控机分类
箱式工控机机架式工控机面板式工控机接口类型有PCI和ISA和PCI-X和MINI PCI和PCMCIA等等。
4工控机构件[重要]
4.1机箱
其实就相当于我们常用的电脑主机的机箱，只不过工控机的机箱比较小巧一点。
机箱外观
机箱内部
4.2无源底板（母板）
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（底板就像一个容器，类似电脑用的主机上的主板，有各种插槽，可以插CPU、显卡、声卡和其他配件），包括CPU 卡、显示卡、控制卡、I/O卡等
PCI/ISA 底板
在母板上只是提供了总线通道，一块母板上有10-20（上图可以看出有插槽）个插槽，除了一个用于插主板，另一个用于插显示板外（如果主板上没有显示器接口），其他的插槽可以供用户插各种I/O模板。
这样用户就可以灵活地构成自己的计算机监控系统。
通过采用大母板结构，主板可以垂直安放，大大地减少了灰尘的积累以及震动的影响。
4.3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
AT电源和ATX电源都是一种名称，叫法，记住就行。
外观类似我们台式电脑用的电源：
4.4主板
主板是工控机的核心部件，
主流的主板都是一体化主板，所谓一体化主板，是指在主板上集成了通信接口（RS-232、RJ-45等）、外设接口（IDE、FDD、键盘、鼠标）、RAM插槽（168线、72线），有的还有显示器接口（CRT、LCD等）
主板一般采用标准总线，如ISA、PCI、Compact PCI等。
除此之外，还有一种单板计算机主板，在这种主板上，除了集成了以上功能外，还有I/O接口，可以方便地构成嵌入式系统。
总线其实就是主板上各种配件之间通信的线，形状就类似我们用的电脑主机上的各种线缆。
4.4.1主板的分类
主板：
（1）按CPU级别：386/486/586/PII/PIII /P4
（2）按主芯片：intel 815E
intel 845GV
intel 865GV
intel 875P
intel 915GM
intel 945G
intel 965G
4.4.2主板与其他配件的关系图示4.4.3主板上并口和串口的图示理解
4.5主板与母板的关系
主板是插在母板上的！
一体化主板与母板安装示意图
4.6主板、母板与机箱的关系
看下图就可以明白：
母板、主板与机箱安装示意图
4.7母板与其他所有配件的关系图示
4.8CPU卡
IPC（工控机）的CPU卡有多种，根据尺寸可分为长卡和半长卡，根据CPU处理器可分为386、486、586、PII、PIII主板，用户可视自己的需要任意选配。
CPU是插在主板上的。
现在的工控主板所使用的CPU大都采用Pentium、PentiumⅢ、PentiumⅣ芯片，也有采用其他厂家的芯片。
Pentium、PentiumⅢ、PentiumⅣ这些都是CPU的一些类型，可以不必理会，知道有这些型号就可以了。
CPU：
硬盘：
内存：
4.8.1CPU的发展和产品图示
目前市场上主流是Intel和AMD这两家生产的CPU。
4.8.2Intel CPU发展
4.9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。
（这些都是普通电脑有的，也是跟普通电脑一样的构件）
5工控机接口卡类型
主要的接口类型有PCI、ISA、PCI-X、MINI PCI、PCMCIA等等
功能上有：
1、DIO卡----负责数字量、开关量的采集和输出
2、AIO卡----负责模拟量的采集和输出
3、串口卡----负责RS232\422\485等串口的数据通信
3、运动控制卡----一般负责控制向电机等执行器的功能控制
4、总线通讯卡----一般负责专业总线的通讯，例如GPIB卡、Profibus卡、CanBUS卡、Modbus卡等
5、视频采集卡----采集视频源的视频信号、解压缩等功能
6、其他的还有很多，例如音频卡、RAID卡、无线网卡
6关于S422/485/232接口
6.1主要区别
功能区别其实无严格区分，看使用场合。
物理性区别：
主要知道每种接口分别是多少针，传输距离和传输速率有区别就可以了。
6.2三种接口用途
三种接口均可以应用在POS机，刷卡机，银行ATM机、磁卡阅读器、读卡器（如门禁卡读卡器）、身份读卡器、摄像头、显示器（如视频监控显示器）。
主要是看设备终端上面是哪种类型接口而已，比如如果刷卡机、门禁卡上如果是RS485，就用485的电缆。
DB9P RS232串口线缆
网络设备上也有很多这种串口，比如路由器、交换机、投影仪、视频监控中枢。
很多设备，从工业领域到IT通信领域，到公共服务领域，如地铁、商场，卫星通信等，都有这三种接口，应用很广泛哦。