工控機（Industrial Personal Computer，IPC）即工業(yè)控制計算機，是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)過程及機電設(shè)備、工藝裝備進行檢測與控制的工具總稱。工控機具有重要的計算機屬性和特征，如具有計算機CPU、硬盤、內(nèi)存、外設(shè)及接口，并有操作系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議、計算能力、友好的人機界面。工控行業(yè)的產(chǎn)品和技術(shù)非常特殊，屬于中間產(chǎn)品，是為其他各行業(yè)提供可靠、嵌入式、智能化的工業(yè)計算機。

IPC有以下特點：

 可靠性：工業(yè)控制計算機（IPC) 具有在粉塵、煙霧、高/低溫、潮濕、震動、腐蝕等惡劣環(huán)境下長期正常工作以及快速診斷和可維護性等特點，其MTTR（MeanTimetoRepair）一般為5min，MTTF10萬小時以上，而普通PC的MTTF僅為10000～15000小時。

 實時性: IPC對工業(yè)生產(chǎn)過程進行實時在線檢測與控制，對工作狀況的變化給予快速響應(yīng)，及時進行采集和輸出調(diào)節(jié)（看門狗功能這是普通PC所不具有的），遇險自復(fù)位，保證系統(tǒng)的正常運行。

 擴充性: IPC由于采用底板+CPU卡結(jié)構(gòu)，因而具有很強的輸入輸出功能，最多可擴充20個板卡，能與工業(yè)現(xiàn)場的各種外設(shè)、板卡如與道控制器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車輛檢測儀等相連，以完成各種任務(wù)。

 兼容性: IPC能同時利用ISA與PCI及PICMG資源，并支持各種操作系統(tǒng)，多種語言匯編，多任務(wù)操作系統(tǒng)。

     基于以上特點，據(jù)2000年IPC統(tǒng)計，已占到通用計算機的95%以上，因其價格低、質(zhì)量高、產(chǎn)量大、軟/硬件資源豐富，已被廣大的技術(shù)人員所熟悉和認可，這正是工業(yè)電腦熱的基礎(chǔ)。其主要的組成部分為工業(yè)機箱、無源底板及可插入其上的各種板卡組成，如CPU卡、I/O卡等。并采取全鋼機殼、機卡壓條過濾網(wǎng)，雙正壓風扇等設(shè)計及EMC（electromagneticcompatibility）技術(shù)以解決工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾、震動、灰塵、高/低溫等問題。

工控機主要結(jié)構(gòu)：

1、全鋼機箱

IPC的全鋼機箱是按標準設(shè)計的，抗沖擊、抗振動、抗電磁干擾，內(nèi)部可安裝同PC-bus兼容的無源底板。

工控機箱分類：

（一）高度一般分1U（44MM*430MM*XX），2U（88*430*XX），3U，4U（176MM*430MM * XX），5U，6U，7U，8U等，一個1U的高度是44MM，其他高度依次類推；

（二）長度：國際標準的長度有兩種450MM與505MM，根據(jù)客戶的具體要求還可以擴分其他長度，比如：480MM，500MM，520MM，530MM，600MM等；其中450MM~~520MM的尺寸機箱占市場需求的90%以上；加長型機箱的作用主要是有以下3個：一個是安裝雙CPU至強12” * 13”的主板，必須要 520MM的長度才能安裝這樣的大板；另外一個是安裝工業(yè)CPU長卡或者是300MM長的視頻卡等需要足夠的擴展空間；最后一個是散熱空間的考慮，由于有些監(jiān)控用戶需要安裝多路視頻卡與多個硬盤，比如64路，128路等，10個硬盤就需要很好的散熱效果；

（三）臥式與壁掛式

壁掛式：此外，由于某些設(shè)備制造商需要把控制中心（IPC）放置在其設(shè)備之中。因此對工控機的體積有較為嚴格的要求。傳統(tǒng)的上架式19英寸機箱體積基本很難滿足要求，因此針對此種客戶需求，推出了壁掛式的機箱。例如某品牌的IPC－6606/6608壁掛機箱系列。這類機箱由于體積小，并且應(yīng)用環(huán)境在某設(shè)備內(nèi)部，因此設(shè)計理念也重在散熱和擴展性能上。下圖是IPC－6806應(yīng)用在某測試平臺的機柜內(nèi)部狀態(tài)。

工控機箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

硬盤架，光驅(qū)架:硬盤架一般分兩種，一種是分拆式，一種是壓卡式。

   品質(zhì)優(yōu)異的機箱一般都帶金屬彈簧防震功能；安裝硬盤數(shù)量一般從4—15個；

底板：底板的規(guī)格有多種；主要以主板的規(guī)格來劃分。普通的主板一般都可以安裝；其中520MM以下長度的機箱是安裝不了12*13的雙至強大板的主板的，必須要520MM長度的機箱才能安裝。

壓卡條：主要起固定作用。有安防監(jiān)控的安裝視頻長卡，或者是工業(yè)CPU長卡時，必須要固定長卡，以免使用過程中出現(xiàn)晃動，不牢固等現(xiàn)象。

后槽的擴展：有7槽或14槽兩種；14槽的背板主要的用途是安裝多路視頻卡，比如有些大型的監(jiān)控系統(tǒng)，則要64路，或者128路時，必須要換成14槽的背板；

工控機箱的導(dǎo)熱：散熱結(jié)構(gòu)的合理性是關(guān)系到計算機能否穩(wěn)定工作的重要因素。

工控機箱的抗震：工控機箱在工作的時候，由于機箱內(nèi)部的光驅(qū)、硬盤、機箱里的多個風扇在高速運轉(zhuǎn)的時候都會產(chǎn)生震動，而震動很容易導(dǎo)致光盤讀錯和硬盤磁道損壞以至丟失數(shù)據(jù)，所以機箱的抗震性也是機箱關(guān)鍵的一個結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

工控機箱的電磁屏蔽：主機在工作的時候，主板、CPU、內(nèi)存和各種板卡都會產(chǎn)生大量的電磁輻射，如果不加以防范也會對人體造成一定傷害。這個時候機箱就成為了屏蔽電磁輻射，保護健康的一道重要防線。屏蔽良好的機箱還可以有效地阻隔外部輻射干擾，保證計算機內(nèi)部配件不受外部輻射影響。工控機箱為了增加散熱效果，機箱上必要的部分都會開孔，包括箱體側(cè)板孔、抽氣扇進風孔和排氣扇排風孔等等，所以孔的形狀必須符合能阻擋輻射的技術(shù)要求。機箱上的開孔要盡量小，而且要盡量采用阻隔輻射能力較強的圓孔。其次，要注意各種指示燈和開關(guān)接線的電磁屏蔽。比較長的連接線需要設(shè)計成絞線，線兩端的裸露的焊接金屬部分必需用膠套包裹，這樣就避免了機箱內(nèi)用電線路產(chǎn)生的電磁輻射。

2、無源底板

無源底板的插槽由總線擴展槽組成?？偩€擴展槽可依據(jù)用戶的實際應(yīng)用選用擴展ISA總線、PCI總線和PCI-E總線、PICMG總線的多個插槽組成，擴展插槽的數(shù)量和位置根據(jù)需要有一定選擇，但依據(jù)不同PCIMG總線規(guī)范版本各種總線在組合搭配上有要求，如PCIMG1.3版本總線不提供ISA總線支持，該板為四層結(jié)構(gòu)，中間兩層分別為地層和電源層，這種結(jié)構(gòu)方式可以減弱板上邏輯信號的相互干擾和降低電源阻抗。底板可插接各種板卡，包括CPU卡、顯示卡、控制卡、I/O卡等。

3、工業(yè)電源

早期在以Intel 奔騰處理器為主的之前的工控機主要使用為AT開關(guān)電源，與PC機一樣主要采用的是ATX電源，平均無故障運行時間達到250，000小時。

4、CPU卡

IPC的CPU卡有多種，根據(jù)尺寸可分為長卡和半長卡，多采用的是桌面式系統(tǒng)處理器，如早期的有386\486\586\PIII\P4，現(xiàn)主流為酷睿雙核\i3\i5\i7系列等處理器，主板用戶可視自己的需要任意選配。其主要特點是：工作溫度0-60℃；帶有硬件“看門狗”計時器；也有部份要求低功耗的CPU卡采用的是嵌入式系列的CPU。

5、其他配件

IPC的其他配件基本上都與PC機兼容，主要有CPU、內(nèi)存、顯卡、硬盤、軟驅(qū)、鍵盤、鼠標、光驅(qū)、顯示器等。

適用領(lǐng)域：

IPC已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)及人們生活的方方面面。

例如：控制現(xiàn)場、路橋控制收費系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、環(huán)境保護監(jiān)測、通訊保障、智能交通管控系統(tǒng)、樓宇監(jiān)控安防、語音呼叫中心、排隊機、POS柜臺收銀機、數(shù)控機床、加油機、金融信息處理、石化數(shù)據(jù)采集處理、物探、野外便攜作業(yè)、環(huán)保、軍工、電力、鐵路、高速公路、航天、地鐵、智能樓宇、戶外廣告。

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