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    工控机介绍
    作者:    发布于:2016/1/4    浏览次数:804

    工控机(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。工控机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。

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    ipc有以下特点:

    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。

    工控机主要结构:

    1、全钢机箱

    ipc的全钢机箱是按标准设计的,抗冲击、抗振动、抗电磁干扰,内部可安装同pc-bus兼容的无源底板。

    工控机箱分类:

    (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)卧式与壁挂式

    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。因此对工控机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。

    工控机箱内部结构:

    硬盘架,光驱架:硬盘架一般分两种,一种是分拆式,一种是压卡式。

    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:底板的规格有多种;主要以主板的规格来划分。普通的主板一般都可以安装;其中520mm以下长度的机箱是安装不了12*13的双至强大板的主板的,必须要520mm长度的机箱才能安装。

    压卡条:主要起固定作用。有安防监控的安装视频长卡,或者是工业cpu长卡时,必须要固定长卡,以免使用过程中出现晃动,不牢固等现象。

    后槽的扩展:有7槽或14槽两种;14槽的背板主要的用途是安装多路视频卡,比如有些大型的监控系统,则要64路,或者128路时,必须要换成14槽的背板;

    工控机箱的导热: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。

    工控机箱的抗震:工控机箱在工作的时候,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。

    工控机箱的电磁屏蔽: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。工控机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、无源底板

    无源底板的插槽由总线扩展槽组成。总线扩展槽可依据用户的实际应用选用扩展isa总线、pci总线和pci-e总线、picmg总线的多个插槽组成,扩展插槽的数量和位置根据需要有一定选择,但依据不同pcimg总线规范版本各种总线在组合搭配上有要求,如pcimg1.3版本总线不提供isa总线支持,该板为四层结构,中间两层分别为地层和电源层,这种结构方式可以减弱板上逻辑信号的相互干扰和降低电源阻抗。底板可插接各种板卡,包括cpu卡、显示卡、控制卡、i/o卡等。

    3、工业电源

    早期在以intel 奔腾处理器为主的之前的工控机主要使用为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卡有多种,根据尺寸可分为长卡和半长卡,多采用的是桌面式系统处理器,如早期的有386\486\586\piii\p4,现主流为酷睿双核\i3\i5\i7系列等处理器,主板用户可视自己的需要任意选配。其主要特点是:工作温度0-60℃;带有硬件“看门狗”计时器;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与pc机兼容,主要有cpu、内存、显卡、硬盘、软驱、键盘、鼠标、光驱、显示器等。

    适用领域:

    ipc已被广泛应用于工业及人们生活的方方面面。

    例如:控制现场、路桥控制收费系统、医疗仪器、环境保护监测、通讯保障、智能交通管控系统、楼宇监控安防、语音呼叫中心、排队机、pos柜台收银机、数控机床、加油机、金融信息处理、石化数据采集处理、物探、野外便携作业、环保、军工、电力、铁路、高速公路、航天、地铁、智能楼宇、户外广告。

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