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工控機的相關介紹優點
發布時間:2019/12/20   點擊量:15238

工控機(Industrial Personal Computer,IPC)即工业控制计算机,是一种采用总线结构,对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控機具有重要的计算机属性和特征,如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口,并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。工控行业的产品和技术非常特殊,属于中间产品,是为其他各行业提供可靠、嵌入式、智能化的工业计算机。


IPC有以下特點:

 可靠性:工业控制计算机(IPC) 具有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀等恶劣环境下长期正常工作以及快速诊断和可维护性等特点,其MTTR(MeanTimetoRepair)一般为5min,MTTF10万小时以上,而普通PC的MTTF仅为10000~15000小时。


 实时性: IPC对工业生产过程进行实时在线检测与控制,对工作状况的变化给予快速响应,及时进行采集和输出调节(看门狗功能这是普通PC所不具有的),遇险自复位,保证系统的正常运行。


 扩充性: IPC由于采用底板+CPU卡结构,因而具有很强的输入输出功能,最多可扩充20个板卡,能与工业现场的各种外设、板卡如与道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等相连,以完成各种任务。


 兼容性: IPC能同时利用ISA与PCI及PICMG资源,并支持各种操作系统,多种语言汇编,多任务操作系统。


     基于以上特点,据2000年IPC统计,已占到通用计算机的95%以上,因其价格低、质量高、产量大、软/硬件资源丰富,已被广大的技术人员所熟悉和认可,这正是工业电脑热的基础。其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成,如CPU卡、I/O卡等。并采取全钢机壳、机卡压条过滤网,双正压风扇等设计及EMC(electromagneticcompatibility)技术以解决工业现场的电磁干扰、震动、灰尘、高/低温等问题。



工控機主要结构:


1、全鋼機箱


IPC的全鋼機箱是按標准設計的,抗沖擊、抗振動、抗電磁幹擾,內部可安裝同PC-bus兼容的無源底板。




工控機箱分类:


(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450MM~~520MM的尺寸机箱占市场需求的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个硬盘就需要很好的散热效果;


(三)臥式與壁挂式


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。因此对工控機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。


工控機箱内部结构:


硬盤架,光驅架:硬盤架一般分兩種,一種是分拆式,一種是壓卡式。


   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4—15个;


底板:底板的規格有多種;主要以主板的規格來劃分。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。有安防監控的安裝視頻長卡,或者是工業CPU長卡時,必須要固定長卡,以免使用過程中出現晃動,不牢固等現象。


後槽的擴展: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,比如有些大型的監控系統,則要64路,或者128路時,必須要換成14槽的背板;



工控機箱的导热:散热结构的合理性是关系到计算机能否稳定工作的重要因素。


工控機箱的抗震:工控機箱在工作的时候,由于机箱内部的光驱、硬盘、机箱里的多个风扇在高速运转的时候都会产生震动,而震动很容易导致光盘读错和硬盘磁道损坏以至丢失数据,所以机箱的抗震性也是机箱关键的一个结构设计方案。


工控機箱的电磁屏蔽:主机在工作的时候,主板、CPU、内存和各种板卡都会产生大量的电磁辐射,如果不加以防范也会对人体造成一定伤害。这个时候机箱就成为了屏蔽电磁辐射,保护健康的一道重要防线。屏蔽良好的机箱还可以有效地阻隔外部辐射干扰,保证计算机内部配件不受外部辐射影响。工控機箱为了增加散热效果,机箱上必要的部分都会开孔,包括箱体侧板孔、抽气扇进风孔和排气扇排风孔等等,所以孔的形状必须符合能阻挡辐射的技术要求。机箱上的开孔要尽量小,而且要尽量采用阻隔辐射能力较强的圆孔。其次,要注意各种指示灯和开关接线的电磁屏蔽。比较长的连接线需要设计成绞线,线两端的裸露的焊接金属部分必需用胶套包裹,这样就避免了机箱内用电线路产生的电磁辐射。


2、無源底板


無源底板的插槽由總線擴展槽組成。總線擴展槽可依據用戶的實際應用選用擴展ISA總線、PCI總線和PCI-E總線、PICMG總線的多個插槽組成,擴展插槽的數量和位置根據需要有一定選擇,但依據不同PCIMG總線規範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,該板爲四層結構,中間兩層分別爲地層和電源層,這種結構方式可以減弱板上邏輯信號的相互幹擾和降低電源阻抗。底板可插接各種板卡,包括CPU卡、顯示卡、控制卡、I/O卡等。


3、工業電源


早期在以Intel 奔腾处理器为主的之前的工控機主要使用为AT开关电源,与PC机一样主要采用的是ATX电源,平均无故障运行时间达到250,000小时。


4、CPU卡


IPC的CPU卡有多種,根據尺寸可分爲長卡和半長卡,多采用的是桌面式系統處理器,如早期的有386\486\586\PIII\P4,現主流爲酷睿雙核\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、內存、顯卡、硬盤、軟驅、鍵盤、鼠標、光驅、顯示器等。



適用領域:


IPC已被廣泛應用于工業及人們生活的方方面面。


例如:控制現場、路橋控制收費系統、醫療儀器、環境保護監測、通訊保障、智能交通管控系統、樓宇監控安防、語音呼叫中心、排隊機、POS櫃台收銀機、數控機床、加油機、金融信息處理、石化數據采集處理、物探、野外便攜作業、環保、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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