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工控机基础知识、现状及其发展

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日期:2007-8-22 0:14:54     来源:工控博客_黑世暗火   作者: 点击:
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 摘要:本文对工控机的组成及其国内外发展现况做了较为详细的介绍,并说明了其发展前景。
  关键词:工控机、发展现况、发展前景。
 
1 概述
 
    工业控制机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。工业控制机由计算机基本系统和过程I/O系统组成,计算机基本系统由系统总线、主机模板、存储器板、人机接口板与CRT、磁盘机、打印机等通用外设组成。过程I/O系统由输入信号调理板和A/D转换器,将现场传感器测量的物理信号转变为电信号,模拟量经模数转换(A/D转换器),变成数字量输入计算机,计算机输出信号经数模(D/A)转换和输出调理(隔离放大)成执行机构的功率驱动信号控制执行机构。
 
硬件系统一般有运行操作台,可放计算机、CRT、外设、主机柜、I/O机柜(机箱、电源、接线端子板、接地保护装置等)。
 
软件系统由实时操作系统、实时数据库及应用软件、数据采集与处理软件、各类控制软件(PID)直接数字控制、先进控制软件组成。
 
与商用及个人机比较,工业控制机的特点是强大的过程输入输出能力,高可靠性与实时性。
 
1.1主要产品
 
(1)工业控制机及其OEM产品
 
包括单片机智能部件,模糊控制器8位、16位、32位CISC、RISC嵌入式计算机及其板级产品。
 
有一定市场规模和发展前景的产品主要有:IPC、PC/104或PC/104-plus、VME/VXI、AT96、CompactPCI以及其它专用单板计算机(包括基于RISC、DSP和单片机的嵌入式专用计算机)等。
 
PC/104凭借小尺寸优势,在小型军事和医疗设备领域还有进一步扩大市场的可能。PC/104通过PC/104-plus兼容PCI总线,向高性能应用拓展。
 
VME/VXI总线,继续在军事设备和大型测试系统方面占有很大的市场份额,但已经受到CompactPCI/PXI产品强有力的冲击。目前还不会在大范围内被CompactPCI/PXI产品所取代。标准AT96总线工控机在军事装备和工业现场得到进一步应用。
 
CompactPCI总线工控机,随着CompactPCI总线冗余设计技术、热插拔技术、自诊断技术的成熟,构造高可用性系统的简化,CompactPCI总线工控机技术将得到迅速普及和广泛应用,成为国内继STD总线工控机、IPC工控机之后最具普及前景的新一代高性能工控机。
 
(2)分布式控制系统DCS,现场总线控制系统FCS;
 
(3)可编程控制器PLC;
 
(4)数控系统CNC。
 
1.2 功能简介
 
(1)对工业生产过程工艺参数进行调节控制(直接数字控制DDC、监督控制SPC及先进控制);
 
(2)对工业生产设备、工艺装备进行测量与控制(如冷轧机、热连轧机分布式控制系统DCS);
 
(3)单片机、单板机、微控制器等嵌入到家用电器、机电设备内部,提高机电设备数字化及智能化,如数控机床配套的数控、微电子控制电冰箱、洗衣机等。
 
1.3关键技术
 
(1)软件技术 实时数据库技术、动态图形显示技术、平台技术。
 
(2)先进控制技术 是以现代控制理论为基础的各种高级控制技术,包括预测控制、鲁棒控制、模糊控制、智能控制、专家控制等。
 
(3)过程优化技术 根据优化工艺模型,进行以效益最大为目标的在线和离线计算,然后给出整个过程优化条件,使整个过程在最优化的状态下运行。
 
(4)系统集成技术 控制软件、优化软件和软测量技术的集成;检测、控制、优化、调度、管理、决策、经营等功能的集成。
 
(5)通信网络技术 现场总线技术。
 
①并行总线
 
Compact PCI Compact PCI总线是PCI总线的加固和扩展,Compact PCI还规范了热切换,即带电插拔。
 
PXI总线 PXI总线是测试仪器PCI总线的扩展。

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