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工控机

guai  发表于 2014/6/16 19:53:27      753 查看 3 回复  [上一主题]  [下一主题]

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工控机(Industrial Personal Computer—IPC)是一种加固的增强型个人计算机,它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。早在80年代初期,美国AD公司就推出了类似IPC的MAC-150工控机,随后美国IBM公司正式推出工业个人计算机IBM7532。由于IPC的性能可靠、软件丰富、价格低廉,而在工控机中异军突起,后来居上,应用日趋广泛。

  工控机定义
  工控机即工业控制计算机,但现在,更时髦的叫法是产业电脑或工业电脑,英文简称IPC,全称Industrial Personal Computer。工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机。
  IPC的技术特点:
  1、采用符合“EIA”标准的全钢化工业机箱,增强了抗电磁干扰能力。
  2、采用总线结构和模块化设计技术。CPU及各功能模块皆使用插板式结构,并带有压杆软锁定,提高了抗冲击、抗振动能力。
  3、机箱内装有双风扇,正压对流排风,并装有滤尘网用以防尘。
  4、配有高度可靠的工业电源,并有过压、过流保护。
  5、电源及键盘均带有电子锁开关,可防止非法开、关和非法键盘输入。
  6、具有自诊断功能。
  7、可视需要选配I/O模板。
  8、设有“看门狗”定时器,在因故障死机时,无需人的干预而自动复位。
  9、开放性好,兼容性好,吸收了PC机的全部功能,可直接运行PC机的各种应用软件。
  10、可配置实时操作系统,便于多任务的调度和运行。
  11、可采用无源母板(底板),方便系统升级。
  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386、486、586、PII、PIII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℃;装有“看门狗”计时器;低功耗,最大时为5V/2.5A。
  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。
  国内生产工控机的厂家有研祥、华北工控、研华、爱雷丝等。国外的工控机西门子的很出名。工控机箱标准长度为19英寸,高度为4U。
  6、适用领域
  目前,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、路桥收费、医疗、环保、通讯、智能交通、监控、语音、排队机、POS、数控机床、加油机、金融、石化、物探、野外便携、环保、军工、电力、铁路、高速公路、航天、地铁等等。
  工控机特点
  工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机,而工业现场一般具有强烈的震动,灰尘特别多,另有很高的电磁场力干扰等特点,且一般工厂均是连续作业即一年中一般没有休息。因此,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)
  注:除了以上的特点外,其余基本相同。另外,由于以上的专业特点,同层次的工控机在价格上要比普通计算机偏贵,但一般不会相差太多。
  3. 目前工控机的劣势
  尽管工控机与普通的商用计算机机相比,具有得天独厚的优势,但其劣势也是非常明显的--数据处理能力差,具体如下:
  1) 配置硬盘容量小;
  2) 数据安全性低;
  3) 存储选择性小。
  4)价格较高
  控机工箱分类(1)
  IPC(Industry Personal Computer)简称工控机,或者硬盘录像机,DVR(digital video recording)。工控电脑是在恶劣的环境下使用,对产品的易维护性、散热、防尘、产品周期、甚至尺寸方面都有着严格的要求。因此在设计和选择工控机平台的时候,考虑的更多的是机构的设计,然后才是对性能等的考虑。如中昌的工控基本没有这些保护.
  工控机箱分类:
  (一)高度一般分1U(44MM*430MM*XX),2U(88*430*XX),3U,4U(178MM*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。
  服务器机箱--1U与2U
  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;如下图所示:
  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,一面使用过程中出现晃动,不牢固等现象。如左下图
  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;如右上图
  7. 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。目前最有效的机箱散热解决方案是利用互动散热通道结构散热:外部低温空气由机箱前部120mm高速滚珠风扇和机箱两侧散热孔吸入进入机箱,经过硬盘架、南北桥芯片、各种板卡、北桥芯片,最后到达CPU附近,在经过CPU散热器后,热空气一部分从机箱后部的两个80mm高速滚珠排气风扇抽出机箱,另外一部分通过电源风扇排出机箱。机箱风扇采用滚珠风扇,其优点是风量大、转速高、发热少、寿命长、噪音低,避免了过大的噪音,真正实现了“绿色”散热。
  8. 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我们机箱关键的一个结构设计方案。因为考虑到机箱的抗腐蚀、导电、导热等的内部要求,我们的机箱减震系统全部采用金属材料制成,这比起用橡胶材料做减震不光能达到上述要求,还能起到抗老化,耐热等作用。我们这套减震系统的解决方案得到了国内外客户的好评。

  9. 工控机箱的电磁屏蔽:我们的主机在工作的时候,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,保护我们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,这样也避免了机箱内用电线路产生的电磁辐射。


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