工业控制计算机的概念及特点

　　工业控制计算机OPC.也称产业电脑、工业计算机、产业计算机)即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，英文简称IPC.全称Industrial Personal Computer。工控机通俗地说就是专门为工业现场而设计的计算机。

　　一、工业控制计算机的概念

　　工业控制计算机OPC.也称产业电脑、工业计算机、产业计算机)即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，英文简称IPC.全称Industrial Personal Computer。工控机通俗地说就是专门为工业现场而设计的计算机。

　　工业控制计算机是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。传统意义上，将用于工业生产过程的测量、控制和管理的计算机统称为工业控制计算机，包括计算机和过程输入、输出通道两部分。但今天工业控制计算机的内涵已经远不止这些，其应用范围也已经远远超出工业过程控制。因此，工业控制计算机是应用在国民经济发展和国防建设的各个领域、具有恶劣环境适应能力、能长期稳定工作的加固的增强型个人计算机，因此也简称工控机。

　　工控机之所以大受欢迎，其根本原因在于PC机的开放性。其硬件和软件资源极其丰富，并且为工程技术人员和广大用户所熟悉。基于PC的(包括嵌入式PC)控制系统，正以20以上的速率增长，并且已经成为DCS、PLC未来发展的参照物。

　　二、工控机的特点

　　IPC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20世纪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IBM 7532。由于IPC的性能可靠、软件丰富、价格低廉， 在控制系统中异军突起，后来居上，应用日趋广泛。目前. IPC己被广泛应用于通信、工业控制现场、路桥收费、医疗、环保及人们生活的方方面面。

　　工控机是根据工业生产的特点和要求而设计的电子计算机，它应用于工业生产中，实现各种控制目的、生产过程和调度管理自动化，以达到优质、实时、高效、低耗、安全、可靠，减轻劳动强度、改善工作环境的目的。它是自动化仪表的重要分支，也是电子计算机的重要分支。它主要用于工业过程测量、控制、数据采集等工作。而工业现场一般具有强烈的震动，灰尘特别多，另有很高的电磁场力干扰等特点，且一般工厂均是连续作业，即一年中一般没有休息。因此，工控机与普通计算机相比具有以下特点:

　　(1)可靠性高。工控机通常用于控制不间断的生产过程，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，也就是说要有许多提高安全可靠性的措施，以确保平均无故障工作时间(MTBF)达到几万小时，同时尽量缩短故障修复时间(MTTR).以达到很高的运行效率。

　　(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。

　　(3)环境适应性强。工业现场环境恶劣，电磁干扰严重，供电系统也常受大负荷设备启 停的干扰，其接"地"系统复杂，共模及串模干扰大。因此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;要有防尘、防腐蚀、防振动冲击的能力;要具有较好的电磁兼容性和高抗干扰能力以及高共模抑制的能力。

　　(4)过程输入和输出配套较好。工控机要具有丰富的多种功能的过程输入和输出配套模 板，如模拟量、开关量、脉冲量、频率量等输入输出模板。具有多种类型的信号调理功能，如隔离型和非隔离型信号调理;各类热电偶、热电阻信号输入调理，电压(V)和电流(mA)信号输入和输出信号的调理等。

　　(5)系统扩展性好。随着工厂自动化水平的提高，控制规模也在不断扩大，因此要求工 控机具有灵活的扩展性。

　　(6)系统开放性。要求工控机具有开放性体系结构，也就是说在主机接口、网络通信、 软件兼容及升级等方面遵守开放性原则，以便于系统扩展、异机种连接、软件的可移植和互换。

　　(7)控制软件包功能强。工控软件包要具备J...机交互方便、界面丰富、实时性好等性能:

　　具有系统组态和系统生成功能;具有实时及历史的趋势记录与显示功能;具有实时报警及事故追忆等功能。此外尚须具有丰富的控制算法，除了常规PID(比例、积分、微分)控制算法外，还应具有一些高级控制算法，如模糊控制、神经元网络、优化、自适应、自整定等算法，并具有在线自诊断功能。目前一个优秀的控制软件包往往将连续控制功能与断续控制功能相结合。

　　(8)系统通信功能强。具有串行通信、网络通信功能。由于实时性要求高，因此要求工 控机通信网络速度高，并且符合国际标准通信协议，如E皿802.4、IEEE 802. 3协议等。有了强有力的通信功能，工控机可构成更大的控制系统，如DCS (Distributed Control System，集散型控制系统)、CIMS (Co吨uterIntegrated Manufacturing句stem，计算机集成制造系统)等。

　　(9)后备措施齐全。包括供电后备、存储器信息保护、手动/自动操作后备、紧急事件切 换装置等。

　　(10)具有冗余性。在可靠性要求更高的场合，要有双机工作及冗余系统，包括控制站、 双操作站、双网通信、双供电系统、双电源等;具有双机切换功能、双机监视软件等，以确保系统长期不间断地运行。

　　(11)系统能监测和自复位。如今，看门狗电路已成为工业PC设计不可缺少的一部分。

　　它能在系统出现故障时迅速报警，并在元人干预的情况下，使系统自动恢复运行。

　　(12)软硬件兼容性。能同时利用ISA与PCI及PICMG资源，并支持各种操作系统，多种 编程语言，多任务操作系统，充分利用商用PC所积累的软、硬件资源。