工业控制机的组成结构与特点.ppt

2020 3 16 1 第2章工业控制机的组成结构与特点 深圳研祥工控机 2020 3 16 2 组成 硬件和软件硬件 主机板 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 系统软件 支撑软件和应用软件 工业控制机 IPC 的组成 2020 3 16 3 工业控制机 IPC 的特点 可靠性高 平均无故障工作时间 实时性好 实时控制与监测 环境适应性强 抗干扰 共模 串模 振动 腐蚀 防尘 温度 湿度 过程输入和输出配套较好 模拟量 开关量 脉冲量 频率量 系统扩充性好 标准 便于移植和互换 控制软件包功能强 组态软件 系统通信功能强 串行通信 网络通信 后备措施齐全 供电后备 存储器信息保护 手动 自动操作后备 紧急事故切换装置 具有冗余性 双机工作及冗余系统 不间断运行 2020 3 16 4 工控机与普通计算机相比必须具有以下特点 工控机与普通计算机相比必须具有以下特点 1 机箱采用钢结构 有较高的防磁 防尘 防腐蚀 防冲击的能力 2 机箱内有专用底板 底板上有PCI和ISA插槽 3 机箱内有专门电源 电源有较强的抗干扰能力 4 要求具有连续长时间工作能力 5 一般采用便于安装的标准机箱 4U标准机箱较为常见 2020 3 16 5 IPC的主要结构 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 2 无源底板无源底板的插槽由ISA和PCI总线的多个插槽组成 ISA或PCI插槽的数量和位置根据需要有一定选择 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 工业电源为AT开关电源 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 根据处理器可分为各种主板 用户可视自己的需要任意选配 其主要特点是 工作温度0 600C 装有 看门狗 计时器 低功耗 最大时为5V 2 5A 5 其他配件 2020 3 16 6 工控机主要部件 底板 CPU卡 CPU卡 电源 冗余电源 机箱 上架机箱 2020 3 16 7 RocketPortINFINITY智能型多串口卡 RocketModem多路Modem卡 2020 3 16 8 工控机主要组成形式 工业平板电脑 工业平板电脑 一体化工作站 台式工控机 XE 4U工业计算机 AE 1U工业计算机 2020 3 16 9 RAC MIL15加固便携机 AE 2U工业计算机 2020 3 16 10 英国CCT公司发布支持最新INTEL四核至强处理器的6UCPCI单板计算机 基于45纳米技术和INTEL微架构类型的两种新CPU最大支持64GBDDR3 1066ECC内存 2个万兆以太网端口 数个SAS和ATA300接口 2020 3 16 11 可编辑 2020 3 16 12 组态软件 西门子WinCC组态王FIX日本横河CentumTDCMCGSHollysys和利时 2020 3 16 13 控制系统 2020 3 16 14 总线式工控机 总线式工控机采用标准并行底板总线 其特点是能以简单的硬件支持高速的数据传送和处理 且使系统具有标准化 模块化 组合化的开放式结构 能适应各种不同的控制对象 应用极为广泛 2020 3 16 15 总线 总线就是一组信号线的集合 它定义了引线的信号 电气 机械特性 使计算机内部各组成部分之间以及个同的计算机之间建立信号联系 进行信号传送即通信 内部总线内部总线就是计算机内部功能模板之间进行通信的总线 它是构成完整的计算机系统的内部信息枢纽 外部总线外部总线是计算机与计算机之间或计算机与其它智能设备之间进行通信的连线 2020 3 16 16 PCI总线结构示意图 2020 3 16 17 总线式工控机 分类 按照所采用的总线标准类型可将工业控制机分成四类 1 PC总线工控机 有ISA总线 VESA局部总线 PCI总线 PC104总线等几种类型工控机 主机CPU类型有80386 80486 PENTIUM等 2 STD总线工控机 采用STD总线 主机CPU类型80386 80486 PENTIUM等 3 VME总线工控机 采用VME总线 主机CPU类型以MOTOROLA公司的为主 4 多总线工控机 采用MULTIbus总线 以INTEL工控机为代表 主机CPU类型有80386 80486 PENTIUM等 2020 3 16 18 PC总线标准XT线 书上的PC总线 62线 16位 数据传输率2 38MbpsISA AT 总线 对XT总线的扩充 98线 16位 寻址空间16MB 数据传输率16MbpsEISA总线 对ISA总线的扩充 32位 98 98线 数据传输率32MbpsVESA总线 局部总线标准 是ISA总线的扩展 适应多媒体技术 数据交换由CPU总线直接进行 运行速度为66MHz或更高 最大数据传输率为132Mbps PCI总线 在CPU和外设间插入协调数据传输的管理层 提供一致的总线接口 形成了开放的局部总线标准 而不依赖于CPU芯片 工作频率33MHz PCI总线的数据宽度为32位和64两种 数据传输率分别为133Mbps和266Mbps PCIExpress数据传输率可以达到8Gbps 2020 3 16 19 基于PC总线的工业控制机常见类型ISA总线工控机PCI总线工控机PC104总线工控机 总线与ISA兼容的基础上缩小模板尺寸 降低功耗 满足嵌入式系统的要求 有104条