工控机主要结构

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1、基 本 简 介工 控 机 的 内 部 结 构 图工 控 机 （ Industrial Personal ComputerIPC） 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 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

2、 突 起 ， 后 来 居 上 ， 应 用 日 趋 广 泛 。工 控 机 定 义工 控 机 即 工 业 控 制 计 算 机 ， 但 现 在 ， 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 。 IPC 的 技 术 特 点 ： 1、 采 用 符 合 “EIA”标 准 的 全 钢 化 工 业 机 箱 ， 增 强 了 抗 电 磁 干扰 能 力 。 2、 采 用 总 线 结 构 和 模 块 化 设 计

3、 技 术 。 CPU 及 各 功 能 模 块 皆使 用 插 板 式 结 构 ， 并 带 有 压 杆 软 锁 定 ， 提 高 了 抗 冲 击 、 抗 振 动 能力 。 3、 机 箱 内 装 有 双 风 扇 ， 正 压 对 流 排 风 ， 并 装 有 滤 尘 网 用 以 防尘 。 4、 配 有 高 度 可 靠 的 工 业 电 源 ， 并 有 过 压 、 过 流 保 护 。 5、 电 源 及 键 盘 均 带 有 电 子 锁 开 关 ， 可 防 止 非 法 开 、 关 和 非 法键 盘 输 入 。 6、 具 有 自 诊 断 功 能 。 7、 可 视 需 要 选 配 I/O 模 板 。 8、 设 有 “

4、看 门 狗 ”定 时 器 ， 在 因 故 障 死 机 时 ， 无 需 人 的 干 预 而自 动 复 位 。 9、 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 。 10、 可 配 置 实 时 操 作 系 统 ， 便 于 多 任 务 的 调 度 和 运 行 。 11、 可 采 用 无 源 母 板 （ 底 板 ） ， 方 便 系 统 升 级 。 编 辑 本 段 主 要 结 构1、 全 钢 机 箱 IPC 的 全 钢 机 箱 是 按 标 准 设 计 的 ， 抗 冲 击 、 抗 振 动 、 抗 电 磁干 扰

5、 ， 内 部 可 安 装 同 PC-bus 兼 容 的 无 源 底 板 。 2、 无 源 底 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 ， 包 括CPU 卡 、 显 示 卡 、 控 制 卡 、 I/O 卡 等 。 3、

6、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。 4、 CPU 卡 IPC 的 CPU 卡 有 多 种 ， 根 据 尺 寸 可 分 为 长 卡 和 半 长 卡 ， 根据 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 。 其 主 要 特 点 是 ： 工 作 温 度 0-60 ； 装 有 “看门 狗 ”计 时 器 ； 低 功 耗 ， 最 大 时 为 5V/2.5A。 5、 其 他 配 件 ： IPC 的 其 他 配 件 基 本 上 都 与 P

7、C 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 。国 内 生 产 工 控 机 的 厂 家 有 研 祥 、 华 北 工 控 、 研 华 、 爱 雷 丝等 。 国 外 的 工 控 机 西 门 子 的 很 出 名 。 工 控 机 箱 标 准 长 度 为 19 英寸 ， 高 度 为 4U。 6、 适 用 领 域目 前 ， IPC 已 被 广 泛 应 用 于 工 业 及 人 们 生 活 的 方 方 面 面 。例 如 ： 控 制 现 场 、 路 桥 收 费 、 医 疗 、 环 保 、 通 讯 、 智 能 交 通、

8、监 控 、 语 音 、 排 队 机 、 POS、 数 控 机 床 、 加 油 机 、 金 融 、 石 化、 物 探 、 野 外 便 携 、 环 保 、 军 工 、 电 力 、 铁 路 、 高 速 公 路 、 航 天、 地 铁 等 等 。 编 辑 本 段 工 控 机 特 点工 控 机 通 俗 的 说 就 是 专 门 为 工 业 现 场 而 设 计 的 计 算 机 ， 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

9、 ， 工 控 机 与 普 通 计 算 机 相 比 必 须 具 有 以 下 特 点 ： 1） 机 箱 采 用 钢 结 构 ， 有 较 高 的 防 磁 、 防 尘 、 防 冲 击 的 能 力。 2） 机 箱 内 有 专 用 底 板 ， 底 板 上 有 PCI 和 ISA 插 槽 。 3） 机 箱 内 有 专 门 电 源 ， 电 源 有 较 强 的 抗 干 扰 能 力 。 4） 要 求 具 有 连 续 长 时 间 工 作 能 力 。 5) 一 般 采 用 便 于 安 装 的 标 准 机 箱 （ 4U 标 准 机 箱 较 为 常 见 ）注 ： 除 了 以 上 的 特 点 外 ， 其 余 基 本 相 同

10、 。 另 外 ， 由 于 以 上 的专 业 特 点 ， 同 层 次 的 工 控 机 在 价 格 上 要 比 普 通 计 算 机 偏 贵 ， 但 一般 不 会 相 差 太 多 。 3. 目 前 工 控 机 的 劣 势 尽 管 工 控 机 与 普 通 的 商 用 计 算 机 机 相 比 ， 具 有 得 天 独 厚 的 优势 ， 但 其 劣 势 也 是 非 常 明 显 的 -数 据 处 理 能 力 差 ， 具 体 如 下 ： 1) 配 置 硬 盘 容 量 小 ； 2) 数 据 安 全 性 低 ； 3) 存 储 选 择 性 小 。4） 价 格 较 高 编 辑 本 段 工 控 机 箱 分 类IPC（ I

11、ndustry Personal Computer） 简 称 工 控 机 ， 或 者 硬盘 录 像 机 ， DVR（ digital video recording） 。 工 控 电 脑 是 在 恶劣 的 环 境 下 使 用 ， 对 产 品 的 易 维 护 性 、 散 热 、 防 尘 、 产 品 周 期 、甚 至 尺 寸 方 面 都 有 着 严 格 的 要 求 。 因 此 在 设 计 和 选 择 工 控 机 平 台的 时 候 ， 考 虑 的 更 多 的 是 机 构 的 设 计 ， 然 后 才 是 对 性 能 等 的 考 虑。 如 中 昌 的 工 控 基 本 没 有 这 些 保 护 .工 控 机

12、 箱 分 类 ：（ 一 ） 高 度 一 般 分 1U（ 44MM*430MM*XX） ， 2U（ 88*430*XX） ， 3U， 4U（ 178MM*430MM * XX） ， 5U， 6U， 7U，8U 等 ， 一 个 1U 的 高 度 是 44MM， 其 他 高 度 依 次 类 推 ；（ 二 ） 长 度 ： 国 际 标 准 的 长 度 有 两 种 450MM 与 505MM，根 据 客 户 的 具 体 要 求 还 可 以 扩 分 其 他 长 度 ， 比 如 ： 480MM， 500MM， 520MM， 530MM， 600MM 等 ； 其 中 450MM520MM的 尺 寸 机 箱 占

13、市 场 需 求 的 90%以 上 ； 加 长 型 机 箱 的 作 用 主 要 是有 以 下 3 个 ： 一 个 是 安 装 双 CPU 至 强 12” * 13”的 主 板 ， 必 须要 520MM 的 长 度 才 能 安 装 这 样 的 大 板 ； 另 外 一 个 是 安 装 工 业CPU 长 卡 或 者 是 300MM 长 的 视 频 卡 等 需 要 足 够 的 扩 展 空 间 ； 最后 一 个 是 散 热 空 间 的 考 虑 ， 由 于 有 些 监 控 用 户 需 要 安 装 多 路 视 频卡 与 多 个 硬 盘 ， 比 如 64 路 ， 128 路 等 ， 10 个 硬 盘 就 需 要

14、 很 好 的散 热 效 果 ；（ 三 ） 卧 式 与 壁 挂 式壁 挂 式 ： 此 外 ， 由 于 某 些 设 备 制 造 商 需 要 把 控 制 中 心 （ IPC） 放 置 在 其 设 备 之 中 。 因 此 对 工 控 机 的 体 积 有 较 为 严 格 的 要 求 。传 统 的 上 架 式 19 英 寸 机 箱 体 积 基 本 很 难 满 足 要 求 ， 因 此 针 对 此种 客 户 需 求 ， 推 出 了 壁 挂 式 的 机 箱 。 例 如 某 品 牌 的 IPC 6606/6608 壁 挂 机 箱 系 列 。 这 类 机 箱 由 于 体 积 小 ， 并 且 应 用 环 境 在 某

15、设备 内 部 ， 因 此 设 计 理 念 也 重 在 散 热 和 扩 展 性 能 上 。 下 图 是 IPC 6806 应 用 在 某 测 试 平 台 的 机 柜 内 部 状 态 。 服 务 器 机 箱 -1U 与 2U 编 辑 本 段 工 控 机 箱 内 部 结 构硬 盘 架 ， 光 驱 架 :硬 盘 架 一 般 分 两 种 ， 一 种 是 分 拆 式 ， 一 种 是压 卡 式 。 品 质 优 异 的 机 箱 一 般 都 带 金 属 弹 簧 防 震 功 能 ； 安 装 硬 盘数 量 一 般 从 415 个 ； 如 下 图 所 示 ：底 板 ： 底 板 的 规 格 有 多 种 ； 主 要 以

16、主 板 的 规 格 来 划 分 。 普 通的 主 板 一 般 都 可 以 安 装 ； 其 中 520MM 以 下 长 度 的 机 箱 是 安 装 不了 12”*13”的 双 至 强 大 板 的 主 板 的 ， 必 须 要 520MM 长 度 的 机 箱才 能 安 装 。压 卡 条 ： 主 要 起 固 定 作 用 。 有 安 防 监 控 的 安 装 视 频 长 卡 ， 或者 是 工 业 CPU 长 卡 时 ， 必 须 要 固 定 长 卡 ， 以 免 使 用 过 程 中 出 现晃 动 ， 不 牢 固 等 现 象 。 如 左 下 图后 槽 的 扩 展 ： 有 7 槽 或 14 槽 两 种 ； 14 槽 的 背 板 主 要 的 用 途是 安 装 多 路 视 频 卡 ， 比 如 有 些 大 型 的 监 控 系 统 ， 则 要 64 路 ， 或者 128 路 时 ， 必 须 要 换 成 14 槽