工控机基本简介
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。
现在国内品牌主要有研华、研祥EVOC等工业控制计算机是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的设备总称。简称“工控机”。包括计算机和过程输入、输出通道两部分。它具有重要的计算机属性和特征，如：具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口、并有实时的操作系统、控制网络和协议、计算能力，友好的人机界面等。目前工控机的主要类别有：IPC（PC总线工业电脑）、PLC（可编程控制系统）、DCS（分散型控制系统）、FCS（现场总线系统）及CNC（数控系统）五种。
1、IPC
即基于PC总线的工业电脑。据2000年IDC统计目前PC机已占到通用计算机的95%以上，因其价格低、质量高、产量大、软/硬件资源丰富，已被广大的技术人员所熟悉和认可，这正是工业电恼热的基础。其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成，如CPU卡、I/O卡等。并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计及EMC（electromagneticcompatibility）技术以解决工业现场的电磁干扰、震动、灰尘、高/低温等问题。
IPC有以下特点：可靠性：工业PC具有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀和快速诊断和可维护性，其MTTR（MeanTimetoRepair）一般为5min，MTTF10万小时以上，而普通PC的MTTF仅为10000～15000小时。实时性，工业PC对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节（看门狗功能这是普通PC所不具有的），遇险自复位，保证系统的正常运行。扩充性，工业PC由于采用底板+CPU卡结构，因而具有很强的输入输出功能，最多可扩充20个板卡，能与工业现场的各种外设、板卡如与道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等相连，以完成各种任务。兼容性，能同时利用ISA与PCI及PICMG资源，并支持各种操作系统，多种语言汇编，多任务操作系统。
2、可编程序控制器（PLC）
PLC英文全称ProgrammableLogicController，中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制系统（ProgrammableLogicController）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有了数据处理、通信、网络等功能。由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，大大推进了机电一体化的进程。
3、分散型控制系统（DCS）
是一种高性能、高质量、低成本、配置灵活的分散控制系统系列产品，可以构成各种独立的控制系统、分散控制系统DCS、监控和数据采集系统（SCADA），能满足各种工业领域对过程控制和信息管理的需求。系统的模块化设计、合理的软硬件功能配置和易于扩展的能力，能广泛用于各种大、中、小型电站的分散型控制、发电厂自动化系统的改造以及钢铁、石化、造纸、水泥等工业生产过程控制。
4、现场总线系统（FCS）
是全数字串行、双向通信系统。系统内测量和控制设备如探头、激励器和控制器可相互连接、监测和控制。在工厂网络的分级中，它既作为过程控制（如PLC，LC等）和应用智能仪表（如变频器、阀门、条码阅读器等）的局部网，又具有在网络上分布控制应用的内嵌功能。由于其广阔的应用前景，众多国外有实力的厂家竞相投入力量，进行产品开发。目前，国际上已知的现场总线类型有四十余种，比较典型的现场总线有：FF，Profibus，LONworks，CAN，HART，CC-LINK等。
5、数控系统（CNC）
现代数控系统是采用微处理器或专用微机的数控系统，由事先存放在存储器里系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并通过接口与外围设备进行联接，称为计算机数控，简称CNC系统。数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透形成的机电一体化产品；其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、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。
工控机的发展方向
随着商用机的性能愈来愈好，很多工业现场已经开始采用成本更低廉商用机，而商用机的市场也发生着巨大的变化，人们开始更倾向于比较人性化的触控平板电脑。因此工业现场，带触控功能的平板电脑将会是未来的趋势，工业触控平板电脑也是工控机的一种，和普通的工控机相比它的优势有以下几点。
1、工业触控平板电脑前面板大多采用铝镁合金压铸成型，前面板达到NEMAIP65防护等级。坚固结实，持久耐用，而且重量比较轻。
2、工业触控平板电脑是一体机的结构，主机、液晶显示器、触摸屏合为一体，稳定性比较好。
3、采用目前比较流行的触摸功能，可以简化工作，更方便快捷，比较人性化。
4、工业触控平板电脑体积较小，安装维护非常简便。
5、大多数工业触控平板电脑采用无风扇设计，利用大面积鳍状铝块散热，功耗更小，噪音也小。
6、外形美观，应用广泛。
事实上，工业计算机和商用计算机一直是相辅相成密不可分的。它们各有应用的领域，但是却互相影响，互相促进，体现了科技的进步之处工业触控平板电脑。目前做的比较好的是台湾的研华还有国内的NODKA等。
随着商用机的性能愈来愈好，很多工业现场已经开始采用成本更低廉商用机，而商用机的市场也发生着巨大的变化，人们开始更倾向于比较人性化的触控平板电脑。因此工业现场，带触控功能的平板电脑将会是未来的趋势，工业触控平板电脑也是工控机的一种，和普通的工控机相比它的优势有以下几点。
1、工业触控平板电脑前面板大多采用铝镁合金压铸成型，前面板达到NEMAIP65防护等级。坚固结实，持久耐用，而且重量比较轻。
2、工业触控平板电脑是一体机的结构，主机、液晶显示器、触摸屏合为一体，稳定性比较好。
3、采用目前比较流行的触摸功能，可以简化工作，更方便快捷，比较人性化。
4、工业触控平板电脑体积较小，安装维护非常简便。
5、大多数工业触控平板电脑采用无风扇设计，利用大面积鳍状铝块散热，功耗更小，噪音也小。
6、外形美观，应用广泛。
事实上，工业计算机和商用计算机一直是相辅相成密不可分的。它们各有应用的领域，但是却互相影响，互相促进，体现了科技的进步之处工业触控平板电脑。目前做的比较好的是台湾的研华还有国内的NODKA等。
工控机主要结构
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
无源底板的插槽由总线扩展槽组成。总线扩展槽可依据用户的实际应用选用扩展ISA总线、PCI总线和PCI-E总线、PCIMG总线的多个插槽组成，扩展插槽的数量和位置根据需要有一定选择，但依据不同PCIMG总线规范版本各种总线在组合搭配上有要求，如PCIMG1.3版本总线不提供ISA总线支持，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
早期在以Intel奔腾处理器为主的之前的工控机主要使用为AT开关电源，目前与PC机一样主要采用的是ATX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，多采用的是桌面式系统处理器，如早期的有386486586PIII，现主流为P4、酷睿双核等处理器，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℃；带有硬件“看门狗”计时器；也有部份要求低功耗的CPU卡采用的是嵌入式系列的CPU。
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首控工控、硕控智能、诺达佳、研祥、华北工控、华北科技、研华、B+F深圳佰福、磐仪，艾雷斯等。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、路桥控制收费系统、医疗仪器、环境保护监测、通讯保障、智能交通管控系统、楼宇监控安防、语音呼叫中心、排队机、POS柜台收银机、数控机床、加油机、金融信息处理、石化数据采集处理、物探、野外便携作业、环保、军工、电力、铁路、高速公路、航天、地铁、智能楼宇、户外广告、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
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；
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，以免使用过程中出现晃动，不牢固等现象。
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；
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。
