一、工控機(jī)的分類

1.工控機(jī)主機(jī)分類

按照所采用的總線標(biāo)準(zhǔn)類型可將工控機(jī)分成下列4類:

(1)PC總線工控機(jī)。有ISA 總線、VESA局部總線(VL-BUS)、PCI總線、PCI04總

線等幾種類型工控機(jī)，主機(jī)CPU類型有80386、80486、Pentium 等。

(2)STD總線工控機(jī)。它采用STD總線，主機(jī)CPU類型有Intel80386、Intel80486 等，

另外與STD總線相類似的還有STE總線工控機(jī)。

(3)VME總線工控機(jī)。它采用VME總線，主機(jī)CPU類型以Motorola M68000，

M68020 和M68030 為主。

(4)多總線工控機(jī)。它采用MultiBus 總線，主機(jī)CPU類型有Intel80386、Intel80486

和 Pentium 等。

2.典型的工控機(jī)組成

(1)加固型工業(yè)機(jī)箱。由于工控機(jī)應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，因此機(jī)箱必須采取一系列加固措

施，以達(dá)到防震、防沖擊、防塵，適應(yīng)寬的溫度和濕度范圍。機(jī)箱內(nèi)具有正的空氣壓力和良

好的屏蔽。

(2)工業(yè)電源。具有抗干擾能力強(qiáng)的電源，有防沖擊、過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)，達(dá)到電磁

兼容性標(biāo)準(zhǔn)。

(3)主板。工控機(jī)核心部件是主板，其所采用的元器件滿足工業(yè)環(huán)境，并且是一體化

(ALL-IN-ONE)主板，以易于更換。工控機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)總線，如ISA 總線、PCI總線等。

(4)顯示卡。要求具有SVGA以上。

(5)軟驅(qū)。一般工控機(jī)的軟驅(qū)有5.2in和3.5in兩種類型，還可外加一個(gè)光驅(qū)。

(6)硬盤。目前工控機(jī)的硬盤容量可達(dá)160GB以上。

(7)各類輸入/輸出接口模板。

(8)彩色顯示器尺寸為17in 或21in。

(9)鍵盤一般采用101標(biāo)準(zhǔn)鍵盤和觸摸式鍵盤。

(10)鼠標(biāo)為機(jī)械式或光電式。

(11)打印機(jī)用于制表打印。

二、典型工控機(jī)及系統(tǒng)的組成

1.工控機(jī)系統(tǒng)的基本分類

按應(yīng)用分類，工控機(jī)系統(tǒng)可分5大類:工業(yè)控制功能模板、模塊系列(即單板機(jī)、單片

機(jī)控制);集中型工控機(jī)系列;分散型工控機(jī)系統(tǒng);可編程控制器及數(shù)控裝置;工業(yè)自動(dòng)測(cè)

試系統(tǒng)等。

按系統(tǒng)構(gòu)成本身分類，工控機(jī)系統(tǒng)可分單機(jī)型和多機(jī)型。多機(jī)型又分集中型和分散型。

工控機(jī)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)層次可劃分為:直接數(shù)字控制(DirectDigital Control,DDC)系統(tǒng)、

監(jiān)督控制(SupervisioryComputer Control，SCC)系統(tǒng)、集散型控制系統(tǒng)(DCS)、遞階控

制系統(tǒng)(Hierarchical Control System，HCS)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FieldbusControl Sys-

tem，F(xiàn)CS)等幾種，其中DCS是融DDC系統(tǒng)、SCC系統(tǒng)及整個(gè)工廠的生產(chǎn)管理為一體的

高級(jí)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)克服了其他控制系統(tǒng)中存在的“危險(xiǎn)集中”問題，具有較高的可靠性

和實(shí)用性。但是，為了進(jìn)一步適合現(xiàn)場(chǎng)的需要，DCS也在不斷更新?lián)Q代。近年來(lái)，集計(jì)算

機(jī)、通信、控制3種技術(shù)為一體的第5代過(guò)程控制體系結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，成為國(guó)

內(nèi)外計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)一個(gè)重要的發(fā)展方向。

2.典型的工控機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成

(1)典型的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。典型工業(yè)控制自動(dòng)化主要包含3個(gè)層次，

從下往上依次是基礎(chǔ)自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化，其核心部分是基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)程自

動(dòng)化。傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)，基礎(chǔ)自動(dòng)化部分基本被PLC和 DCS所壟斷，過(guò)程自動(dòng)化和管理

自動(dòng)化部分主要是由小型機(jī)組成。

圖1-1所示是一個(gè)典型的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其低層是以現(xiàn)場(chǎng)總線將智

能測(cè)試、控制設(shè)備以及工控機(jī)或者PLC設(shè)備的遠(yuǎn)程I/O點(diǎn)連接在一起的設(shè)備層，中間是將

PLC、工控機(jī)以及操作員界面連接在、一起的控制層網(wǎng)絡(luò)，而上層的以太網(wǎng)以PC或工作站為主完成管理和信息服務(wù)任務(wù)。三級(jí)網(wǎng)絡(luò)各司其職，描述了工業(yè)自動(dòng)化的典型結(jié)構(gòu)。

PLC在IPC的基礎(chǔ)上通過(guò)如上三級(jí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)建成連接工廠生產(chǎn)過(guò)程控制到企自動(dòng)化與控制控制網(wǎng)業(yè) ERP系統(tǒng)。企業(yè)管理層可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接接受工廠端反饋的生產(chǎn)過(guò)程控制

PLC信息，而工廠控制端也可以直接接受來(lái)自管理層的信息指導(dǎo)，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程就

可以變得透明，使不同職能部門可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合。這樣就使得企業(yè)

管控一體化、工業(yè)企業(yè)信息化、基于網(wǎng)圖1-1 工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

絡(luò)自動(dòng)化的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

(2)典型的工控機(jī)系統(tǒng)由下列幾部分構(gòu)成:

1)工控機(jī)主機(jī)。包括主板、顯示卡、無(wú)源多槽ISA/PCI底板、電源、機(jī)箱等。

2)輸入接口模板。包括模擬量輸入、開關(guān)量輸入、頻率量輸入等。

3)輸出接口模板。包括模擬量輸出、開關(guān)量輸出、脈沖量輸出等。

4)通信接口模板。它包括串行通信接口模板(RS-232、RS-422、RS-485等)與網(wǎng)

絡(luò)通信模板(ARCNET網(wǎng)板或Ethernet網(wǎng)板)，還需配現(xiàn)場(chǎng)總線通信板等。

5)信號(hào)調(diào)理單元。這是工控機(jī)很重要的一部分，信號(hào)調(diào)理單元對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各類輸入信

號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，包括對(duì)輸入信號(hào)的隔離、放大、多路轉(zhuǎn)換、統(tǒng)一信號(hào)電平等處理，對(duì)輸出信

號(hào)進(jìn)行隔離、驅(qū)動(dòng)、電壓轉(zhuǎn)換等。該單元由各類信號(hào)調(diào)理模塊或模板構(gòu)成，安裝在信號(hào)調(diào)理

機(jī)箱中，該機(jī)箱具有單獨(dú)的供電電源。信號(hào)調(diào)理單元的輸出連接到主機(jī)相應(yīng)的輸入模板上，

主機(jī)輸出接口模板的輸出連接到信號(hào)調(diào)理單元輸出調(diào)理模塊或模板上。一般信號(hào)調(diào)理模塊本

身均帶有與現(xiàn)場(chǎng)連接的接線端子，現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出信號(hào)可直接連接到信號(hào)調(diào)理模塊的端子上。

6)遠(yuǎn)程采集模塊。近幾年發(fā)展了各類數(shù)字式智能遠(yuǎn)程采集模塊。該模塊體積小、功能

強(qiáng)，可直接安裝在現(xiàn)場(chǎng)一次變送器處，將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)直接就地處理，然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線

Fieldbus與工控機(jī)通信連接。目前采用較好的現(xiàn)場(chǎng)總線類型有CAN 總線、LonWorks總線、

Profibus、CC-Link總線以及RS-485串行通信總線等。

7)工控軟件包。它支持?jǐn)?shù)據(jù)采集、控制、監(jiān)視、畫面顯示、趨勢(shì)顯示、報(bào)表、報(bào)警、通

信等功能。工控機(jī)必須具有相應(yīng)功能的控制軟件才能工作。這些控制軟件有的是以Ms-DOS

操作系統(tǒng)為平臺(tái)，有的是以Windows操作系統(tǒng)為平臺(tái)，有的是以實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)為平

臺(tái)，選用時(shí)應(yīng)依實(shí)際控制需求而定。典型的工控機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成原理框圖如圖1-2所示。