工业控制计算机基本构造原理ppt课件.ppt

1、工业控制计算机的基本结构原理：1。什么是工业计算机，工业个人计算机(IPC)工业控制计算机，它是使用总线结构来检测和控制生产过程、机电设备和过程设备的工具的总称。1.什么是工业计算机？工业计算机具有重要的计算机属性和特征，如计算机中央处理器、硬盘、内存、外围设备和接口、操作系统、控制网络和协议、计算能力和友好的人机界面。工业控制行业的产品和技术非常特殊，属于中间产品，为其他行业提供可靠的嵌入式智能工业计算机。3.2.工业计算机的组成和特点；1.工业计算机的硬件组成；4.2.1工业计算机的硬件组成；(1)主板由中央处理器、内存等组成。主板是工业计算机的核心。(2)系统总线系统总线分为内部总线和外

2、部总线。内部总线：工业计算机中各种部件传递信息的通道，它是一组信号线(PC系列总线、PCI总线)。外部总线：是公共通道(RS-232C、RS-485等)。)用于工业计算机和其他计算机或智能设备之间的信息传输。(3)人机界面人机界面包括显示器、键盘、打印机、特殊操作显示表等。5、2.1工业计算机的硬件组成，(4)系统支持板监控定时器：“看门狗”；电源故障检测；用于保护重要数据的备份存储；实时日历时钟；(5)磁盘系统可以使用一般配置的半导体虚拟磁盘或机械硬盘。(6)通信接口通信接口是工业计算机与其他计算机或智能设备之间进行信息传输的接口(RS-232C、RS-485接口、通用串行总线接口)。6、2

3、.1工业计算机的硬件组成，(7)输入输出通道是工业计算机与生产过程之间信号传输和转换的连接通道。包括模拟输入(AI)通道、模拟输出(AO)通道、数字输入(di)通道和数字输出(DO)通道。(8)其他硬件包括加固工业机箱、工业电源、打印机等。7.2.1工业计算机的硬件组成主要附件、工业计算机机箱：全钢机箱(一般0.81.2毫米厚)按标准设计，具有抗冲击、抗振动、抗电磁干扰的特点。可在内部安装与电脑总线兼容的无源背板。(1)高度一般分为1U(44毫米* 430毫米*XX)、2U(88毫米* 430毫米*XX)、3U、4U、5U、6U、7U、8U等。一个1U的高度是44毫米，其他高度是相似的。(2)

4、长度：有450毫米和505毫米两种国际标准长度，其他长度可根据客户的具体要求进行扩展，如：480毫米、500毫米、520毫米、530毫米、600毫米等。8、2.1工业计算机的硬件组成主要附件、电源：在英特尔奔腾处理器出现之前，AT主要用于工业计算机。工业计算机的硬件组成主附件、无源背板：为主板卡、显卡、声卡、网卡等各种板卡提供电源。在日常维护中要注意三点：底板带电时不能插板，不能插得太硬或太大。用酒精清洗底板时，注意防止工具划伤底板。灰尘不应积聚在槽中，否则会导致接触不良甚至短路。工业控制计算机的硬件组成主要附件、主板：工业控制计算机的主板是专门为在高低温特殊环境下长期运行而设计的，在使用中应

5、注意以下几点：不能通电(内存库、板后的鼠标和键盘等)。)，这将导致插孔损坏和无法使用，甚至严重损坏主板。工业计算机硬件组成-主附件、主板：2.1工业计算机硬件组成-主附件、主板：串行接口(串口):指数据逐位顺序传输，其特点是通信线路简单，只需一对，所有位数据同时传输，其特点是传输速度快。然而，当传输距离长并且位数大时，通信线路复杂并且成本增加。13，2.1工业计算机的硬件组成主要配件、中央处理器：主要使用台式机系统处理器，如早期的386486586PIII、P4、酷睿等处理器是当今的主流，而至强处理器和安腾处理器将用于一些高端应用，所以用户可以根据自己的需要随意选择。工业计算机的硬件组成主要附

6、件，硬盘(2.5英寸，3.5英寸):硬盘接口分为集成开发环境、SATA、SCSI、光纤通道和SAS。请勿随意拆卸硬盘，以免振动和挤压。当硬盘运行时，尽量不要关闭计算机电源，因为突然关机会导致硬盘磁道损坏和数据丢失。请勿随意触摸硬盘上的跳线设备。工业计算机主附件存储器的硬件组成：存储器，也称为主存储器，是中央处理器可以直接寻址的存储空间，由半导体器件构成。存储器的特点是存取速度快。目前，主流存储器是DDR3和DDR4。工业计算机硬件组成-主要附件，工业计算机硬件组成-主要附件，工业计算机硬件组成-普通外观，工业计算机硬件组成。例如，iRMX86实时多任务操作系统、VRTX/OS嵌入式实时多任务操

7、作系统、Windows操作系统等。(2)支持软件介于操作系统软件和应用软件之间，以解决应用软件在当前操作系统下的可用性和兼容性。是一类软件的通称。包括汇编语言、高级语言、编译器、调试器、诊断程序等。(3)应用软件应用软件是系统设计人员为某一生产过程编制的控制和管理程序。它通常包括过程输入输出程序、过程控制程序、人机界面程序、打印显示程序和通用子程序等。21、2.3工业计算机的特点：高可靠性、实时性好、环境适应性强、输入/输出模板匹配性好、系统通信功能强、系统扩展性和开放性强、控制软件包功能强、备份措施和冗余完整，22、3工业计算机的主要类别，工业控制计算机的主要类别有：工控机(基于PC机总线的

8、工业计算机)、可编程控制器(可编程控制器)、集散控制系统(集散控制系统)、现场总线系统(现场总线系统)、数控系统(数控系统)和工控机(基于PC机总线的工业计算机)主要部件有工业机箱、无源背板和可插入其中的各种板，如中央处理器卡和输入输出卡。采用全钢外壳、机夹压条过滤网、双正压风机和电磁兼容技术，解决电磁干扰、振动、粉尘、高低温等问题。24，3.1 IPC(即基于PC总线的工业计算机)，IPC特点：可靠性：工业PC能在灰尘、烟雾、高/低温、湿度、振动、腐蚀等环境中快速诊断和维护，其MTTR(平均故障恢复时间)一般为5min，而MTTF(平均故障间隔时间)超过10万小时，而MTTF为普通PC。实时

9、性：工业PC机实时在线检测和控制工业生产过程，对工作条件的变化做出快速反应，及时调整采集和输出(看门狗功能普通pc机不具备)，并在发生故障时自动复位，确保系统正常运行。，25，3.1工控机(即基于PC总线的工业计算机)，工控机特点：可扩展性强，工业PC由于其背板CPU卡结构，具有很强的输入输出功能，最多可扩展20个板卡，可连接工业领域的各种外设和板卡，如通道控制器、视频监控系统、车辆检测器等，完成各种任务。兼容性，可同时使用ISA、PCI和PICMG资源，支持多种操作系统、多语言汇编和多任务操作系统。26、3.1工控机(基于PC机总线的工业计算机)、27、3.1工控机(基于PC机总线的工业计算

10、机)、28、3.1工控机(基于PC机总线的工业计算机)、29、3.2可编程控制器(可编程控制器)，这是一种专为工业环境应用而设计的数字操作电子系统。它采用一种可编程存储器，在其中存储执行逻辑运算、顺序控制、计时、计数和算术运算的指令，并通过数字或模拟输入输出控制各种类型的机械设备或生产过程。可编程逻辑控制器是计算机技术与自动控制技术相结合而开发的一种新型通用自动控制装置，已成为传统继电器的替代品。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，可编程控制器具有了更多的计算机功能，不仅可以实现逻辑控制，还具有数据处理、通信和网络功能。由于它可以通过软件改变控制过程，并且具有体积小、装配和维护方便、编程简单

11、、可靠性高和抗干扰能力强的特点，因此在工业控制的各个领域得到了广泛的应用，极大地推动了机电一体化的进程。31，3.2可编程逻辑控制器(PLC)，可编程逻辑控制器本身的硬件采用积木式结构，包括主板、数字输入输出模板、模拟输入输出模板、特殊定位模板、条形码识别模板等模块，用户可以使用在主板上扩展的方法或使用总线技术来装备远程输入输出从站，根据自己的需要获得所需的输入输出数量。在实现各种输入输出控制的同时，可编程控制器还具有输出模拟电压和数字脉冲的能力，可以控制各种伺服电机、步进电机、变频电机等。可以接收这些信号。在触摸屏人机界面的支持下，可编程控制器可以满足过程控制中任何层次的需求。分布式控制系统

12、(DCS)是一系列高性能、高质量、低成本、配置灵活的分布式控制系统，可以构成各种独立的控制系统、分布式控制系统、监控和数据采集系统(SCADA)，能够满足各种工业领域对过程控制和信息管理的需求。该系统模块化设计，软硬件功能配置合理，易于扩展，可广泛应用于各种大、中、小型电站的分散控制，电厂自动化系统的改造，钢铁、石化、造纸、水泥等工业生产过程控制。33，3.4现场总线系统是一个全数字串行双向通信系统。系统中的探头、激励器、控制器等测控设备可以相互连接、监控。在工厂网络的分类中，它不仅作为过程控制的局域网(如可编程控制器、液晶显示器等)。)和智能仪器(如变频器、阀门、条形码阅读器等。)，还具有在

13、网络上分发控制应用的嵌入式功能。由于其广阔的应用前景，许多实力雄厚的国外制造商竞相投资产品开发。目前，国际上已知的现场总线有40多种，其中典型的有现场总线、现场总线、LONworks、CAN、HART、CC-LINK等。现场总线系统(FCS)是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站通信系统。它主要解决工业领域中智能仪表、控制器、执行器等现场设备之间的数字通信以及这些现场控制设备与先进控制系统之间的信息传输问题。，35，3.4现场总线系统。现场总线的本质体现在以下六个方面：现场通信网络，用于过程自动化和制造自动化中现场设备或现场仪表的互联。现场设备互连根据实际需要使用不同的传输介质来关

14、联不同的现场设备或现场仪器。互操作性用户可以根据自己的需要选择不同的制造商或不同类型的产品来形成所需的控制回路，因此他们可以自由地集成FCS。36、3.4现场总线系统(FCS)，分布式功能块FCS放弃了集散控制系统的输入输出单元和控制站，将集散控制系统控制站的功能块分配给现场仪表，从而形成虚拟控制站，完全实现分布式控制。通信线路电源通信线路电源模式允许现场仪器直接从通信线路吸收能量。该模式为本质安全环境提供低功率现场仪表，并配有安全栅。开放式互联网现场总线是一种开放式互联网，可以与同层网络或不同层网络互联，也可以实现网络数据库的共享。37、3.5数控系统(CNC)、CNC (Computer

15、numerical control)，这在中文中称为计算机数字控制系统。根据存储在计算机存储器中的控制程序，完成部分或全部数控功能的一种专用计算机系统，它装有接口电路和伺服驱动装置。数控系统采用微处理器或专用微机，通过预先存储在存储器中的系统程序(软件)实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并通过接口与外围设备相连，称为计算机数控。38、3.5数控机床是以数控系统为代表的新技术渗透到传统机械制造业而形成的机电一体化产品。其技术范围涵盖许多领域：1)机械制造技术；2)信息处理、加工和传输技术；3)自动控制技术；4)伺服驱动技术；5)传感器技术；6)软件技术等。4.工业控制计算机总线结构2。总线型

16、工业控制计算机的优点。工业计算机的应用：标准化设计、模块化生产、维护方便、可靠性高、实时性好、功能丰富、配套完善、扩展灵活、开发周期短，是中小型控制系统的主要控制设备；作为大型网络控制系统中最基本的控制单元。1.计算机总线的特性：简介，40，4.1总线结构概述，总线概述总线是一组信号线，是连接一个或多个组件的一组电缆的通用术语，也是传输规定信息的公共通道，它定义了每根导线的信号、电气和机械特性。一般来说，它包括地址总线、数据总线和控制总线，可以实现芯片、印刷电路板组件、机箱中的模板、主机和外部设备或系统之间的连接和通信。41、4.1总线结构概述，总线标准总线是指在芯片、模板和系统之间通过总线连接和传输信息时应遵守的一些协议和规范。总线标准包括硬件和软件。不同的标准形成不同类型的总线和同一类型的不同版本。42，4.1总线结构概述，总线结构连接的优点系统结构由面向中央处理器转变为面向总线，有利于软硬件的模块化设计和清晰的生产结构，便于灵活配置、扩展、改进、升级和维护。符合同一总线标准