工业控制计算机及其接口技术.ppt

工业控制计算机与计算机系统相比较，具有以下主要特点： (1) 具有丰富的过程输入/输出(I/O)功能 工业控制计算机是与工业生产控制系统紧密结合，主要面向机电一体化产品和成套装置控制应用的要求，与生产工艺过程和机械设备相匹配的一个有机组成部分。它必须与控制仪表、显示仪表、检测仪表、执行器以及联锁保护系统联用，才能完成对各种设备和工艺装置的控制。 因此，除了计算机的基本部分如CPU、存储器外，还必须有丰富的过程输入／输出设备(相对于数据处理机)和完善的外部设备，这些是工业控制机能否投入运行的重要条件。 (2) 实时性高 所谓的“实时”，是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间内完成，亦即“及时”，超出这个时限，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。 工业控制机具有时间驱动和事件驱动的能力，要能对生产过程工况变化实时地进行监视和控制。当过程参数出现偏差甚至故障时，能迅速响应，予以判断，及时处理。为此，通常需配有实时操作系统，完善的中断系统等，没有这些就无法很好地执行工业控制任务。 (3) 具有高可靠性 工业生产过程通常是昼夜连续的，一般的生产装置要几个月甚至一年才大修一次，非正常停机往往会造成还很大的损失，这就要求工业控制机可靠性尽可能的高。 因此它要求： 低故障率；一般来说，要求工业控制机的平均故障间隔时间(MTBF)不应低于数千甚至上万小时。 短的故障修复时间(MTTR)； 可采用冗余技术，更换模板容易，能够热拔插。 运行效率高；一定时间内(例如一年)，运行时间占整个时间的比率一般要求99％以上。 (4) 环境适应性强 工业现场环境恶劣，工业控制计算机必须采取必要的措施，适应高温、高湿、腐蚀、振动冲击、灰尘等环境。例如，工业现场环境下电、磁干扰严重，供电条件不良，工业控制机必须有极高的电磁兼容性，有高抗干扰能力和共模抑制能力。 (6) 技术综合性要求高 工业控制计算机应用是系统工程问题。除了要解决计算机的基本部分以外，还需要解决它如何与被测控对象的接口，如何适应复杂的工业环境，如何与工艺过程与企业管理相结合等一系列问题。 以上是工业控制计算机和其它类型计算机相比的区别 5.1.2 微型计算机系统总线的概念 总线：微型计算机系统中信号线的集合，是一种传送规定信息的公共通道，有时亦称数据公路，通过它可以把各种数据和命令传送到各自要去的地方。 数据总线上传送的是数据信息。 通常8位微处理器有8位数据总线，16位微处理器有16位数据总线，32位的微处理器则有32位数据总线。当然，也有例外，如采用复用等办法。 5.1.3 常用的工业控制计算机总线 1. IBM PC总线和AT总线 IBM PC总线是IBM PC／XT个人计算机采用的微型机总线，它是针对 Intel 8088微处理器设计的，它有62条信号线，以适应8088的8位数据线和20位地址线。这种总线是用户在 IBM PC／XT机的大母板上扩展 I／O模板的 I／O总线。 为了和 Intel 80286等高性能16位微处理器兼容，IBM公司在 PC总线基础上增加了一个36个引脚的AT扩展插座而形成16位的AT总线，IBM／AT及其兼容机机箱中，通常在母板上分别设置几个AT插槽和PC插槽，这种结构也称之为IBM公司的ISA (Industrial Standard Architecture)结构，即工业标准结构。 2. PC 104总线 ? ? PC/104是一种专门为嵌入式控制而定义的工业控制总线,近年来在国际上广泛流行，被IEEE协会定义为IEEE-P996.1。我们知道， IEEE-P996是PC和PC/AT工业总线规范，而从PC/104被定义为IEEE-P996.1 就可以看出，PC/104实质上是一种紧凑型，小型化的IEEE-P996. 其型号定义和PC/AT基本一致，但电气和机械规范却完全不同，是一种优化的，小型堆栈式结构的嵌入式控制系统。 PC/104模块本质上就是尺寸缩小为3.8 X 3.9 的ISA总线板卡。 PC 104 模块 PC 104总线工业控制计算机的应用 标准结构的IPC机有许多局限性，主要问题是体积和功耗太大，在许多嵌入式应用中(例如航空航天产品，智能仪器仪表，医疗设备，通信设备，机电一体化产品等)无法胜任，因而在在80年代末产生了采用基于模块化设计方法的嵌入式工业PC系统。 PC/104总线模块系统已成为嵌入式PC机的标