文档介绍：在采用计算机的工业生产过程中,特别
是对于具有一定规模的工程项目而言,出于
可靠性实时性好、功能丰富配套完善与扩充
控制系统灵活开发周期短的考虑,人们更愿
意选用专用于工业控制的现成的通用控制计
算机。
工业控制机IPC与可编程控制器PLC是应用
十分广泛但结构显著不同的两种计算机控制系
统。它们不仅在中小型控制系统中担当主要控
制装置,而且还可以作为大型网络控制系统中
最基层的一种控制单元。
引言
前言
随着计算机设计的日益科学化、合理化和标准化,计算机总线概念与模板化结构已经形成且完善起来。IPC在硬件上,由计算机生产厂家按照某种标准总线,设计制造出符合工业标准的主机板及各种I/O模板,所以控制系统的设计者只要选用相应的功能模板,象搭积木似的、灵活地构成各种用途的计算机控制装置;而在软件上,利用熟知的系统软件和工具软件,编制或组态出相应的应用软件,就可以非常便捷地完成对生产流程的集中控制与调度管理,并进一步向综合自动化网络化方向发展。
工业控制计算机的概念
一般的把适合于工业环境使用的微型计算机系统称之为工业控制计算机。一般也叫IPC [Industry puter]。严格说来,所谓工业控制计算机,是指那些满足下述条件的计算机系统:
·能够提供各种数据采集和控制功能。
·能够和工业对象的传感器、执行机构直接接口。
·能够在苛刻的工业环境下可靠运行。
工业控制计算机与计算机系统相比较,具有以下主要特点:
(1) 具有丰富的过程输入/输出(I/O)功能
工业控制计算机是与工业生产控制系统紧密结合,主要面向机电一体化产品和成套装置控制应用的要求,与生产工艺过程和机械设备相匹配的一个有机组成部分。它必须与控制仪表、显示仪表、检测仪表、执行器以及联锁保护系统联用,才能完成对各种设备和工艺装置的控制。因此,除了计算机的基本部分如CPU、存储器外,还必须有丰富的过程输入/输出设备(相对于数据处理机)和完善的外部设备,这些是工业控制机能否投入运行的重要条件。
(2) 实时性高
所谓的“实时”,是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间内完成,亦即“及时”,超出这个时限,就失去了控制的时机,控制也就失去了意义。
工业控制机具有时间驱动和事件驱动的能力,要能对生产过程工况变化实时地进行监视和控制。当过程参数出现偏差甚至故障时,能迅速响应,予以判断,及时处理。为此,通常需配有实时操作系统,完善的中断系统等,没有这些就无法很好地执行工业控制任务。
(3) 具有高可靠性
工业生产过程通常是昼夜连续的,一般的生产装置要几个月甚至一年才大修一次,非正常停机往往会造成还很大的损失,这就要求工业控制机可靠性尽可能的高。因此它要求:
低故障率;一般来说,要求工业控制机的平均故障间隔时间(MTBF)不应低于数千甚至上万小时。
短的故障修复时间(MTTR); 可采用冗余技术,更换模板容易,能够热拔插。
运行效率高;一定时间内(例如一年),运行时间占整个时间的比率一般要求99%以上。
(4) 环境适应性强
工业现场环境恶劣,工业控制计算机必须采取必要的措施,适应高温、高湿、腐蚀、振动冲击、灰尘等环境。例如,工业现场环境下电、磁干扰严重,供电条件不良,工业控制机必须有极高的电磁兼容性,有高抗干扰能力和共模抑制能力。
(5) 有丰富的应用软件
工业控制软件正向结构化、组态化发展。工业控制计算机一般与PC机兼容,在PC机上运行的软件一般都可以在工业控制计算机上运行。
(6) 技术综合性要求高
工业控制计算机应用是系统工程问题。除了要解决计算机的基本部分以外,还需要解决它如何与被测控对象的接口,如何适应复杂的工业环境,如何与工艺过程与企业管理相结合等一系列问题。
以上是工业控制计算机和其它类型计算机相比的区别
图11-1 IPC的硬件组成框图
一 IPC结构组成
内部总线是IPC内部各组成部分进行信息传送的公共通道,是一组信号线的集合。常用的内部总线有PC总线、STD总线,以及VME总线和MULTIbus等总线。
外部总线是IPC与其它计算机或智能设备进行信息传送的公共通道。常用的外部总线有RS-232C、RS-485和IEEE-488通信总线等。
主机板由中央处理器(CPU)、内存储器(RAM、ROM) 等部件组成,它是IPC的核心