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工业控制计算机的构成与分类
韩冬
(龙煤控股公司七台河分公司热电厂，黑龙江七台河154600)银行从业资格证
鄂尔多斯盆地脯耍】本文分析了工业控制计算机的硬件组成和软件组成。对工业控制计算机进行分类。分析了总线型工控机、嵌入式工撞机、可编程序控制嚣往'L C)、单元武控静j器和智能测控仪表。
鹾罐词】工业控削；计算；硬件；软件；分类
工业控制计算机主要用于工业过程的数据采集、监测与控制等。工业控制计算机是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。现在进
入了第三代紧凑型PC I总线(C om pact P CI)工控机时期。它通常采用开放式总线结构，将各种过陧通道做成相应的模板或模块，以便与工业现场的各种变送器及执行机构直接连接，配以功能齐全的控制软件，即可构成一套完整的工业控制计算机系统。工业控制计算机有力地推动工业过程自动化、制造业信息化、仪器仪表虚拟化、公共交通系统的智
能化、下—代网络技术基础设备的标准化等发展。
1工业控制计算机的组成结构
由于工业控制计算机是在工业环境中使用的计算机系统，需要与控制对象直接接口，因此在计算机系统结构设计方法及使用方面均需考虑现场可能存在的高温、潮湿、粉尘等恶劣环境条件及强电磁干扰。工业控制计算机包括硬件和软件两部分。硬件包括主机(C P U、R A M、
汽车排行R O M)板、内部总线和外部总线、人机接口、系统支持板、磁盘系统、通信接口、输入输出通道。软件包括系统软件、支持软件和应用软件。
工业控制计算机的硬件组成：1)主机板。由中央处理器(CP U)、内存(RA M、R O M)等部件组成的主机板是工业控制计算机的核心。
在控制系统中，主机主要进行必要的数值计算、逻辑判断、数据处理等工作。2)系统总线。系统总线分为内部总线和外部总线。内部总线是工业控制懒内部各组成部分进行信息传送的公共通道，它是一组信
号线的集合。常用的内部总线有I B M PC总线、M U LTI B U S总线和S TD总线。外部总线是工业控制计算机与其他计算机和智能设备进行信息传送的公共通道，常用外部总线有RS一232C、RS一422／4
85和IEE E488等。3)人机接口。人机接口包括显示器、键盘、打印机、触摸屏、鼠标以及专用操作显示台等。通过人机接口设备，操作员和计算机之间可以进行信息交换。一方面它可以显示工业生产过程的状况，另一方面操作员可以通过它修改运行参数。4)系统支持功能。工业控制计算机的系统支持功能主要包括如下部分：监控定时器：俗称“看门狗”(W ar chdog)定时器。其主要作用是当系统出现异常时，自动恢复系统运行，提高系统的可靠性。电源掉电检测：当系统掉电时，能够及时发现并保护当时的重要数据和计算机各寄存器的状态，保护现场。一旦上电后，工业控制计算机能从断电处继续运行。保护重要数据的后备存储器：通常采用后备电池的静态随柳存取存储器(S RA M)、非易失随机存取存储器(N O V R A M)、电可擦可编程只读存储器(EEP—R O M)。为了保护数据不丢失，在系统的存储器工作期闻，后备存储器应处于上锁状态。实时日历时钟：为系统提供时间驱动能力，通常实时时钟能在掉电后仍然不停地正常工作。常用的实时日历时钟芯片有D S l216、D S l287等。5)磁盘系统磁盘系统可以用半导体虚拟磁盘，也可以配通用的软磁盘和硬磁盘。6】通信接凸：通信接口是工业控制计算机和其他计算机或智能外设通信的接口，常用R S一232C和RS一422／485接口。为了方便主机系统集成，通用串行总线(U S B)接D E．在得到广泛应用。7)输入输出通道输入输出通道是工业控制计算机和生产过程之间设置的信号传递和变换的连接通道。它包括模拟量输入(A I)通道、模拟量输出(A O)通道、数字量(或开关量)输入(D I)通道、字量(或开关量)输出(D O)通道。它的作用有两个：其一是将生产过程的信号变换成主机能够接收和识别的代码：其二是将主机输出的控制命令和，经变换后作为执行机构或电气开关的控制信号。8)现场仪表现场仪表包括检测变送仪表和执行机构。检测
变送216丽弭丽面仪表的作用是将工业过程的各个物理信号转换成计算机能接收的电信号。执行机构执行计算机送出的控制动作。merry是什么意思
2工业控制计算机的软件组成
工业控制计算机的硬件只能构成裸机，软件是工业控制计算机的灵魂，它可分为系统软件、支持软件和应用软件三个部分。
1)系统软件：系统软件包括实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序。如美国I nt e l公司推出的i R M X86实时多任务操作系统，美国R eady Syst em公司推出的嵌入式实时多任务操作系统V R TIV O So除了实时多任务操作系统以外，也常常使用Li nu x和W i ndow s等操作系统软件。2)支持软件支持软件包括汇编语言、高级语言、编译程序、编辑程序、调试程序、诊断程序等。3)应用软件应用软件是系统设计人员针对某个生产过程而编制的控制和管理程序。它包括过程输入程序、过程控制程序、过程输出程序、人机接口程序、打印显示程序和公共子程序等。现己．有丰富的组态软件采支持工业控制计算机，便于各种应用系统的开发。
计算机控制系统随着硬件技术高速发展，对软件也提出了更高的要求。只有软件和硬件相互配合，才能发挥计算机的优势，研制出具有更高性能价格比的计算机控制系统。
3工业控制计算机的分类
凡是用于工业控制和生产调度管理的计算机都属于工业控制计算机。因此，广义上讲，小到单片机，大到现场工作站，从通用I PC到专用测控仪表均属工业控制计算机的范畴。
1)总线型工控机。总线型工控机是指基于系统总线或局部总线，并按工业环境要求的电气和机械规范而设计的工业控制计算机。包括基于PC总线系列的通用型工业P C(简称I P C)、基于标准工业总线的规范而设计的工业控制计算机以及D CS现场控制站等。2)嵌入式工控机。嵌^式工控机是指嵌八在各种工业应用系统内部，在恶劣环境中能够连续可靠工作的专用型工业控制计算机。“嵌入性‘、“专用性”与。计算机系统”是嵌入式计算机的三个基本要素。早期的嵌入式工控机主要是指基于P C／104总线的计算机。PC／104总线是一种在硬件上和软件上与工业标准体系结构a SA)总线完全兼容的PC总线，采用堆叠式结构，体积小、结构紧凑，软件上与PC兼容，因此被广泛应用于通信装置、军用电子设备、医疗仪器等设备中。随着技术和工艺水平的不断提高，目前基于PC／104总线晰卡算机，已向PC t／104总线计算机发展，同时其C PU从原来单一的8×86系列发展为D SP、A R M(A d—vancedR I S C M achi nes)、片上系统(Syst em onC hi o，S0a等多种嵌人式处理器。这些具有完整计算机系统结构的单片处理器的出现，也使嵌入式工控机从系统级向板级和芯片级发展。3)可编程序控制器(PL C)。P L C是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，是一种以微处理器为核心的用于控制的特殊计算机，因此它的组成与一般的微机装置类似。4)单元式控制器。单元式控制器是指具有独立功能并带通信接口的测控模块，如回g各智能调节器、分布式I／O模块等。5)智能测控仪表。随着计算机技
今年会出现罕见的寒冬吗术的发展，微处理器或微机被越来越多地嵌入到测量仪表中。此外，计算机总线技术的发展也为测控仪表向模块化和总线型发展提供了坚实基础，从而构成智能型测控仪表和总线型测控仪表。前者是基于通用仪器总线G P I B为代表的智能测控仪表，后者是基于VxI总线和Pxl 总线的自动测试系统。
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