一文弄懂工控機是什麼

2020-11-22 電子發燒友

一文弄懂工控機是什麼

工程師之餘 發表於 2018-11-26 11:03:43

嵌入式工控機是專為工業領域設計的緊湊型計算機。 它是一種強化工業計算機。它可以作為工業控制器在工業環境中可靠運行。常見的嵌入式工控機是箱式工業控制計算機和無風扇工業控制計算機。嵌入式工控機性能可靠，無風扇結構，體積小，成本低，在工業計算機應用中得到越來越廣泛的應用。

嵌入式工控機是一種由工業設備生產的特殊單板計算機，就像個人計算機切片的功能一樣，專門為某個行業設計。 嵌入式工業計算機主要用於銀行，工業智能設備和其他需要高可靠性和穩定性的領域。嵌入式工控機可以是X86結構的，也可以用工業級單片機及器件製成的。

PC技術推動了嵌入式工控機技術的發展

嵌入式工控機是嵌入在工業系統內部，在工業極端環境裡能夠連續長期穩定可靠工作的工業型計算機。隨著Intel CPU和Microsoft DOS/WINDOWS架構演變成事實上的標準，ISA/PCI總線加固型工業PC（IPC）開始向工業領域滲透。IPC雖然經過了工業化改造（如取消了大母板，採用無源背板、插卡式模板，工業電源，全鋼密封機箱微正壓散熱，溫度自動檢測和調整等），但其本質上仍然不是工業型PC，不能從根本上解決大母板水平放置、抗震動衝擊能力差、非均勻散熱、元器件失效率高、平均修復時間（MTTR）長、維護困難等問題，難以滿足工業控制任務的苛刻要求。為了滿足市場對工業型計算機的要求，除了VME總線工控機外，產生了一系列基於PC的、與ISA/PCI總線標準兼容的嵌入式工控機，其中比較有代表性的是CompactPCI/PXI總線、AT96總線、 STD總線、STD32總線、 PC/104和PC/104-Plus總線嵌入式工業控制機。

嵌入式工控機的特點

嵌入式工控機功耗低，體積小，無風扇，穩定性強，廣泛應用於工廠生產線控制，視頻監控，視頻監控，軌道交通，數字電子，醫療，視頻會議，地鐵製動， 售票機，汽車電子，遊戲機等。

嵌入式工控機的產品性能優勢及其巨大的市場潛力，刺激和吸引了眾多工控機廠商投入到嵌入式工控機的開發行列中。其中比較成功的要數具有工業標準總線的STD、VME、PC/104、PCI、CPCI等模板產品。

STD總線是在嵌入式工控機應用領域被廣泛採用的一種工業標準總線。STD總線模板標準尺寸為4.5×6.5平方英寸，遠遠小於ISA總線模板尺寸，適合作為緊湊加固平臺。由於採用PC和MS-DOS兼容性設計，以及總線I/O的設計思想，使8/16位的STD總線適應高性能32位微處理器的要求。STD總線產品以其開放式體系結構、高強度工業設計、小尺寸、高可靠、低價格、簡便的I/O接口和不斷增強的網絡通信能力及CPU性能，在嵌入式應用領域有很強的競爭能力。

VME總線分為3.9X6.3平方英寸和9.2X6.3平方英寸兩種規格。由於嵌入式工控機機發展的強大攻勢，部分工控機廠商一改歐式VME總線Moto rola微處理器結構，紛紛推出PC和MS-DOS兼容的、80x86結構的VME總線規範的嵌入式工控機產品。VME總線產品的插針式連接器結構被強震動、衝擊和高塵埃等極惡劣場合廣泛採用 ，特別是在列車、輪船等運動系統中。

PC/104是小型化嵌入式工控機中比較熱門的產品。PC/104總線模板的結構很有特色，尺寸為3.6×3.8平方英寸，沒有總線母板，沒有模板導軌，聯結採用自層疊方式，最大限度地減小佔用空間。由於PC/104總線本身就和ISA規範完全兼容，從而使它能充分利用商用機市場上同樣的晶片系列，PC/104廠商也能最大限度地分享商用機規模經濟市場中的巨大經濟利益。

同時，先進而複雜的作業系統要求有運行速度更快的計算機與之相適應。這一點無論是對商用計算機還是工控機都是一樣的。快速的計算機需要快速的CPU晶片、快速的存儲器和快速的磁碟驅動器，還需要同樣重要的、更快速的總線將所有這些連接在一起。PCI總線就是一種符合需求的高性能計算機總線標準。它是為滿足視頻和高速網絡通信工作等功能要求，由Intel開發的。PCI是獨立於處理器的32/64位總線，最大數據傳輸速度可達264MBps。

CompactPCI簡稱CPCI，是以PCI電氣規範為標準的高性能工業用總線，解決了VME等總線技術與PCI總線不兼容的問題。CompactPCI採用VME歐洲卡封裝形式，提供真正工業封裝的PCI性能和矽片。CompactPCI不需橋路就可驅動多至8個總線插槽，足以滿足大多數工業系統的要求。CompactPCI利用最新和最快的視頻、網絡通信和數據採集晶片，定位在下一代更快速CPU上，為嵌入式工控機的發展開闢了一個新天地。

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