工控機(jī)主要結(jié)構(gòu)

1、全鋼機(jī)箱

IPC的全鋼機(jī)箱是按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，抗沖擊、抗振動(dòng)、抗電磁干擾，內(nèi)部可安裝同PC-bus兼容的無源底板。

工控機(jī)箱分類:

IPC(Industry Personal Computer)簡(jiǎn)稱工控機(jī)，或者硬盤錄像機(jī)， DVR(digital video recording)。工控電腦是在惡劣的環(huán)境下使用，對(duì)產(chǎn)品的易維護(hù)性、散熱、防塵、產(chǎn)品周期、甚至尺寸方面都有著嚴(yán)格的要求。因此在設(shè)計(jì)和選擇工控機(jī)平臺(tái)的時(shí)候，考慮的更多的是機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，然后才是對(duì)性能等的考慮。如中昌的工控基本沒有這些保護(hù).

工控機(jī)箱分類:

(一)高度一般分1U(44MM*430MM*XX)，2U(88*430*XX)，3U，4U(176MM*430MM * XX)，5U，6U，7U，8U等，一個(gè)1U的高度是44MM，其他高度依次類推;

(二)長(zhǎng)度:國際標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)度有兩種450MM與505MM，根據(jù)客戶的具體要求還可以擴(kuò)分其他長(zhǎng)度，比如:480MM，500MM，520MM，530MM，600MM等;其中450MM~~520MM的尺寸機(jī)箱占市場(chǎng)需求的90%以上;加長(zhǎng)型機(jī)箱的作用主要是有以下3個(gè):一個(gè)是安裝雙CPU至強(qiáng)12" * 13"的主板，必須要 520MM的長(zhǎng)度才能安裝這樣的大板;另外一個(gè)是安裝工業(yè)CPU長(zhǎng)卡或者是300MM長(zhǎng)的視頻卡等需要足夠的擴(kuò)展空間;最后一個(gè)是散熱空間的考慮，由于有些監(jiān)控用戶需要安裝多路視頻卡與多個(gè)硬盤，比如64路，128路等，10個(gè)硬盤就需要很好的散熱效果;

(三)臥式與壁掛式

壁掛式:此外，由于某些設(shè)備制造商需要把控制中心(IPC)放置在其設(shè)備之中。因此對(duì)工控機(jī)的體積有較為嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)的上架式19英寸機(jī)箱體積基本很難滿足要求，因此針對(duì)此種客戶需求，推出了壁掛式的機(jī)箱。例如某品牌的IPC-6606/6608壁掛機(jī)箱系列。這類機(jī)箱由于體積小，并且應(yīng)用環(huán)境在某設(shè)備內(nèi)部，因此設(shè)計(jì)理念也重在散熱和擴(kuò)展性能上。下圖是IPC-6806應(yīng)用在某測(cè)試平臺(tái)的機(jī)柜內(nèi)部狀態(tài)。

工控機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu):

硬盤架，光驅(qū)架:硬盤架一般分兩種，一種是分拆式，一種是壓卡式。 品質(zhì)優(yōu)異的機(jī)箱一般都帶金屬彈簧防震功能;安裝硬盤數(shù)量一般從4-15個(gè);

底板:底板的規(guī)格有多種;主要以主板的規(guī)格來劃分。普通的主板一般都可以安裝;其中520MM以下長(zhǎng)度的機(jī)箱是安裝不了12*13的雙至強(qiáng)大板的主板的，必須要520MM長(zhǎng)度的機(jī)箱才能安裝。

壓卡條:主要起固定作用。有安防監(jiān)控的安裝視頻長(zhǎng)卡，或者是工業(yè)CPU長(zhǎng)卡時(shí)，必須要固定長(zhǎng)卡，以免使用過程中出現(xiàn)晃動(dòng)，不牢固等現(xiàn)象。

后槽的擴(kuò)展:有7槽或14槽兩種;14槽的背板主要的用途是安裝多路視頻卡，比如有些大型的監(jiān)控系統(tǒng)，則要64路，或者128路時(shí)，必須要換成14槽的背板;

工控機(jī)箱的導(dǎo)熱:散熱結(jié)構(gòu)的合理性是關(guān)系到計(jì)算機(jī)能否穩(wěn)定工作的重要因素。

工控機(jī)箱的抗震:工控機(jī)箱在工作的時(shí)候，由于機(jī)箱內(nèi)部的光驅(qū)、硬盤、機(jī)箱里的多個(gè)風(fēng)扇在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候都會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，而震動(dòng)很容易導(dǎo)致光盤讀錯(cuò)和硬盤磁道損壞以至丟失數(shù)據(jù)，所以機(jī)箱的抗震性也是機(jī)箱關(guān)鍵的一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

工控機(jī)箱的電磁屏蔽:主機(jī)在工作的時(shí)候，主板、CPU、內(nèi)存和各種板卡都會(huì)產(chǎn)生大量的電磁輻射，如果不加以防范也會(huì)對(duì)人體造成一定傷害。這個(gè)時(shí)候機(jī)箱就成為了屏蔽電磁輻射，保護(hù)健康的一道重要防線。屏蔽良好的機(jī)箱還可以有效地阻隔外部輻射干擾，保證計(jì)算機(jī)內(nèi)部配件不受外部輻射影響。工控機(jī)箱為了增加散熱效果，機(jī)箱上必要的部分都會(huì)開孔，包括箱體側(cè)板孔、抽氣扇進(jìn)風(fēng)孔和排氣扇排風(fēng)孔等等，所以孔的形狀必須符合能阻擋輻射的技術(shù)要求。機(jī)箱上的開孔要盡量小，而且要盡量采用阻隔輻射能力較強(qiáng)的圓孔。其次，要注意各種指示燈和開關(guān)接線的電磁屏蔽。比較長(zhǎng)的連接線需要設(shè)計(jì)成絞線，線兩端的裸露的焊接金屬部分必需用膠套包裹，這樣就避免了機(jī)箱內(nèi)用電線路產(chǎn)生的電磁輻射。

2、無源底板

無源底板的插槽由總線擴(kuò)展槽組成?？偩€擴(kuò)展槽可依據(jù)用戶的實(shí)際應(yīng)用選用擴(kuò)展ISA總線、PCI總線和PCI-E總線、PCIMG總線的多個(gè)插槽組成，擴(kuò)展插槽的數(shù)量和位置根據(jù)需要有一定選擇，但依據(jù)不同PCIMG總線規(guī)范版本各種總線在組合搭配上有要求，如PCIMG1.3版本總線不提供ISA總線支持，該板為四層結(jié)構(gòu)，中間兩層分別為地層和電源層，這種結(jié)構(gòu)方式可以減弱板上邏輯信號(hào)的相互干擾和降低電源阻抗。底板可插接各種板卡，包括CPU卡、顯示卡、控制卡、I/O卡等。

3、工業(yè)電源

早期在以Intel 奔騰處理器為主的之前的工控機(jī)主要使用為AT開關(guān)電源，與PC機(jī)一樣主要采用的是ATX電源，平均無故障運(yùn)行時(shí)間達(dá)到250，000小時(shí)。

4、CPU卡

IPC的CPU卡有多種，根據(jù)尺寸可分為長(zhǎng)卡和半長(zhǎng)卡，多采用的是桌面式系統(tǒng)處理器，如早期的有386\486\586\PIII，現(xiàn)主流為P4、酷睿雙核等處理器，主板用戶可視自己的需要任意選配。其主要特點(diǎn)是:工作溫度0-60℃;帶有硬件"看門狗"計(jì)時(shí)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與PC機(jī)兼容，主要有CPU、內(nèi)存、顯卡、硬盤、軟驅(qū)、鍵盤、鼠標(biāo)、光驅(qū)、顯示器等。

可靠性:工業(yè)PC具有在粉塵、煙霧、高/低溫、潮濕、震動(dòng)、腐蝕和快速診斷和可維護(hù)性，其MTTR(MeanTimetoRepair)一般為5min，MTTF10萬小時(shí)以上，而普通PC的MTTF僅為10000~15000小時(shí)。

實(shí)時(shí)性，工業(yè)PC對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)與控制，對(duì)工作狀況的變化給予快速響應(yīng)，及時(shí)進(jìn)行采集和輸出調(diào)節(jié)(看門狗功能這是普通PC所不具有的)，遇險(xiǎn)自復(fù)位，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

擴(kuò)充性，工業(yè)PC由于采用底板+CPU卡結(jié)構(gòu)，因而具有很強(qiáng)的輸入輸出功能，最多可擴(kuò)充20個(gè)板卡，能與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種外設(shè)、板卡如與道控制器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車輛檢測(cè)儀等相連，以完成各種任務(wù)。

兼容性，能同時(shí)利用ISA與PCI及PICMG資源，并支持各種操作系統(tǒng)，多種語言匯編，多任務(wù)操作系統(tǒng)。

可編程序控制器(PLC)

PLC 英文全稱Programmable Logic Controller，中文全稱為可編程邏輯控 制器。定義是:一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。

可編程控制器是計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動(dòng)控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計(jì)算機(jī)的功能，不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還具有了數(shù)據(jù)處理、通信、網(wǎng)絡(luò)等功能。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡(jiǎn)單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機(jī)電一體化的進(jìn)程。

分散型控制系統(tǒng)(DCS)

DCS 英文全稱Distributed Control System，中文全稱為分布式控制系統(tǒng)。它是一種高性能、高質(zhì)量、低成本、配置靈活的分散控制系統(tǒng)系列產(chǎn)品，可以構(gòu)成各種獨(dú)立的控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)DCS、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA)，能滿足各種工業(yè)領(lǐng)域?qū)^程控制和信息管理的需求。系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)、合理的軟硬件功能配置和易于擴(kuò)展的能力，能廣泛用于各種大、中、小型電站的分散型控制、發(fā)電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的改造以及鋼鐵、石化、造紙、水泥等工業(yè)生產(chǎn)過程控制。

現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)(FCS)

FCS英文全稱Fieldbus Control System，中文全稱為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。它是全數(shù)字串行、雙向通信系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)測(cè)量和控制設(shè)備如探頭、激勵(lì)器和控制器可相互連接、監(jiān)測(cè)和控制。在工廠網(wǎng)絡(luò)的分級(jí)中，它既作為過程控制(如PLC，LC等)和應(yīng)用智能儀表(如變頻器、閥門、條碼閱讀器等)的局部網(wǎng)，又具有在網(wǎng)絡(luò)上分布控制應(yīng)用的內(nèi)嵌功能。由于其廣闊的應(yīng)用前景，眾多國外有實(shí)力的廠家競(jìng)相投入力量，進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)?，F(xiàn)今，國際上已知的現(xiàn)場(chǎng)總線類型有四十余種，比較典型的現(xiàn)場(chǎng)總線有:FF，Profibus，LONworks，CAN，HART，CC-LINK等。

?數(shù)控系統(tǒng)(CNC)

CNC英文全稱Computer numerical control，中文全稱為計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)。 它是采用微處理器或?qū)Ｓ梦C(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，由事先存放在存儲(chǔ)器里系統(tǒng)程序(軟件)來實(shí)現(xiàn)控制邏輯，實(shí)現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能，并通過接口與外圍設(shè)備進(jìn)行聯(lián)接，稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控，簡(jiǎn)稱CNC系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品;其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域:

1)機(jī)械制造技術(shù);

2)信息處理、加工、傳輸技術(shù);

3)自動(dòng)控制技術(shù);

4)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù);

5)傳感器技術(shù);

6)軟件技術(shù)等。

即基于PC總線的工業(yè)電腦。據(jù)2000年IPC統(tǒng)計(jì)PC機(jī) 已占到通用計(jì)算機(jī)的95%以上，因其價(jià)格低、質(zhì)量高、產(chǎn)量大、軟/硬件資源豐富，已被廣大的技術(shù)人員所熟悉和認(rèn)可，這正是工業(yè)電腦熱的基礎(chǔ)。其主要的組成部分為工業(yè)機(jī)箱、無源底板及可插入其上的各種板卡組成，如CPU卡、I/O卡等。并采取全鋼機(jī)殼、機(jī)卡壓條過濾網(wǎng)，雙正壓風(fēng)扇等設(shè)計(jì)及EMC(electromagneticcompatibility)技術(shù)以解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾、震動(dòng)、灰塵、高/低溫等問題。

工控機(jī)的主要類別有:IPC(PC總線工業(yè)電腦)、PLC(可編程控制系統(tǒng))、DCS(分散型控制系統(tǒng))、FCS(現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng))及CNC(數(shù)控系統(tǒng))五種。

IPC已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)及人們生活的方方面面。

例如:控制現(xiàn)場(chǎng)、路橋控制收費(fèi)系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)、通訊保障、智能交通管控系統(tǒng)、樓宇監(jiān)控安防、語音呼叫中心、排隊(duì)機(jī)、POS柜臺(tái)收銀機(jī)、數(shù)控機(jī)床、加油機(jī)、金融信息處理、石化數(shù)據(jù)采集處理、物探、野外便攜作業(yè)、環(huán)保、軍工、電力、鐵路、高速公路、航天、地鐵、智能樓宇、戶外廣告、等等。

工控機(jī)通俗的說就是專門為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般具有強(qiáng)烈的震動(dòng)，灰塵特別多，另有很高的電磁場(chǎng)力干擾等特點(diǎn)，且一般工廠均是連續(xù)作業(yè)即一年中一般沒有休息。因此，工控機(jī)與普通計(jì)算機(jī)相比必須具有以下特點(diǎn):

1、機(jī)箱采用鋼結(jié)構(gòu)，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。

2、機(jī)箱內(nèi)有專用底板，底板上有PCI和ISA插槽。

3、機(jī)箱內(nèi)有專門電源，電源有較強(qiáng)的抗干擾能力。

4、要求具有連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作能力。

5、一般采用便于安裝的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱(4U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱較為常見)

注:除了以上的特點(diǎn)外，其余基本相同。另外，由于以上的專業(yè)特點(diǎn)，同層次的工控機(jī)在價(jià)格上要比普通計(jì)算機(jī)偏貴，但一般不會(huì)相差太多。

盡管工控機(jī)與普通的商用計(jì)算機(jī)機(jī)相比，具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，但其劣勢(shì)也是非常明顯的--數(shù)據(jù)處理能力差，具體如下:

1、配置硬盤容量小;

2、數(shù)據(jù)安全性低;

3、存儲(chǔ)選擇性小;

4、價(jià)格較高。

工控機(jī)的日常使用維護(hù)，在很多場(chǎng)合使用工控機(jī)，但真正能把工控機(jī)轉(zhuǎn)得很好的也不是很多。經(jīng)?？吹接行┤嗣盍税胩?，還是不能把機(jī)器故障排除，而有些人用起來則得心應(yīng)手。這區(qū)別即源自用戶對(duì)工控機(jī)的正確管理和維護(hù)。工控機(jī)是為了適應(yīng)特殊、惡劣環(huán)境下工作的一種工業(yè)計(jì)算機(jī)，它的電源、機(jī)箱、主板都是為了能適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間不間斷運(yùn)行而設(shè)計(jì)的。為了更好地使用它，讓它始終保持良好的工作性能，在日常使用中必須對(duì)它進(jìn)行必要、合理的維護(hù)。

首先，要給工控機(jī)一個(gè)平穩(wěn)的工作環(huán)境。如當(dāng)機(jī)器對(duì)磁盤或硬盤進(jìn)行讀寫操作時(shí)出現(xiàn)震動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器會(huì)嚴(yán)重磨損或?qū)е掠脖P損壞。如果要靠墻放置，距離墻壁至少應(yīng)有的間隙，以保證散熱良好，否則，會(huì)導(dǎo)致元器件加速老化。具體要做好以下幾點(diǎn):

1、機(jī)箱

機(jī)箱中包括工控電源、無源底板、風(fēng)扇。工控電源:它是為N小時(shí)不間斷開機(jī)服務(wù)的，所以它的性能較好，主要需注意的是盡量減少灰塵的進(jìn)入，防止灰塵影響風(fēng)扇的運(yùn)行。防止瞬時(shí)斷電，瞬時(shí)斷電又突然來電往往會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬間極高的電壓，很可能"燒"壞電腦，電壓的波動(dòng)(過低或過高)也會(huì)對(duì)電腦造成損傷。因此，應(yīng)盡量配備電源。另外，還應(yīng)防靜電、防雷擊。

無源底板:它是為各種板卡包括,)( 卡、顯卡、聲卡、網(wǎng)卡等)提供電源的，它的日常維護(hù)要注意三點(diǎn):不能在底板帶電的情況下?lián)懿灏蹇?，插撥板卡時(shí)不可用力過猛，過大，用酒精等清洗底板時(shí)，要注意防止工具劃傷底板。插槽內(nèi)不能積灰塵，否則會(huì)導(dǎo)致接觸不良，甚至短路。插槽內(nèi)的金屬腳是否對(duì)齊,有無彎曲，否則影響板卡在系統(tǒng)中的運(yùn)行，會(huì)因此出現(xiàn)開機(jī)不顯示、板卡找不到、死機(jī)等各種現(xiàn)象。風(fēng)扇:工控箱內(nèi)風(fēng)扇是專門為工控機(jī)設(shè)計(jì)的，它是向機(jī)箱內(nèi)吹風(fēng)，降低機(jī)箱內(nèi)溫度。它要注意的是:電源是否接到插頭上，風(fēng)扇外部的過濾網(wǎng)要定時(shí)清洗(每月一次)，以防過多的灰塵進(jìn)入機(jī)箱，禁止尖銳物品損壞風(fēng)扇頁片。

2、主板

工控機(jī)主板是專為在高、低溫特殊環(huán)境中，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而設(shè)計(jì)的，它在運(yùn)用中所要注意的是:不能帶電插撥(內(nèi)存條，板卡后面的鼠標(biāo)、鍵盤等)，帶電插撥會(huì)導(dǎo)致插孔損壞，不能用，嚴(yán)重的甚至?xí)怪靼鍝p壞。主板上的跳線不能隨便跳，要查看說明書或用戶手冊(cè)，否則會(huì)由于不同型號(hào)主板的電壓設(shè)置不同而導(dǎo)致?lián)p壞。對(duì)主板的灰塵應(yīng)定時(shí)清潔，不能用酒精或水，應(yīng)用干刷子、吸塵器或皮老虎把灰塵吸完或吹掉。保持主板上內(nèi)存扦槽的干凈，無斷腳、歪腳。主板下插入無源底板中的金手指要干凈，在底板上要插緊、插到位。

3、硬盤、光驅(qū)、軟驅(qū)

硬盤:不要隨意拆卸硬盤,避免振動(dòng)、擠壓。盡量不要在硬盤運(yùn)行時(shí)關(guān)閉計(jì)算機(jī)電源，這樣突然關(guān)機(jī)會(huì)導(dǎo)致硬盤磁道損壞，數(shù)據(jù)丟失。不要隨意觸動(dòng)硬盤上的跳線裝置。搬運(yùn)時(shí)一定要用抗靜電塑料袋包裝或用海綿等防震壓材料固定好，經(jīng)常檢查病毒，以防侵蝕。在操作系統(tǒng)中有節(jié)能功能時(shí)要盡量合理使用，以延長(zhǎng)硬盤使用壽命。

光驅(qū):在使用中不要隨意打開光驅(qū)門，不能使用有損傷、盜版光碟，防止灰塵進(jìn)入光驅(qū)內(nèi)，光驅(qū)在使用過程中不要震動(dòng)，歪曲，拍打。數(shù)據(jù)線要連接通暢，保證光驅(qū)讀盤順利。

軟驅(qū):不能把壞盤、有毒盤放入軟驅(qū)中，勿使用劣質(zhì)和發(fā)霉的軟盤，匆用尖銳的物品碰撞以防劃傷磁頭。當(dāng)軟驅(qū)正在對(duì)磁盤進(jìn)行讀寫操作時(shí)(軟驅(qū)指示燈亮)，不要強(qiáng)行將磁盤取出，以防損傷磁頭或使磁頭偏移，導(dǎo)致無法正常讀寫。

4、各種板卡

板卡所要注意的就是防塵，插腳要完好，板卡豎直插入不能歪曲，并且板卡外插孔上的連接件不能帶電撥插。

隨著社會(huì)信息化的不斷深入，關(guān)鍵性行業(yè)的關(guān)鍵任務(wù)將越來越多地依靠工控機(jī)，而以IPC為基礎(chǔ)的低成本工業(yè)控制自動(dòng)化正在成為主流，本土工控機(jī)廠商所受到的重視程度也越來越高。隨著電力、冶金、石化、環(huán)保、交通、建筑等行業(yè)的迅速發(fā)展，從數(shù)字家庭用的機(jī)頂盒、數(shù)字電視，到銀行柜員機(jī)、高速公路收費(fèi)系統(tǒng)、加油站管理、制造業(yè)生產(chǎn)線控制，金融、政府、國防等行業(yè)信息化需求不斷增加，對(duì)工控機(jī)的需求很大，工控機(jī)市場(chǎng)發(fā)展前景十分廣闊。

發(fā)展趨勢(shì)分析:

1、DCS(集散控制系統(tǒng))的發(fā)展趨勢(shì)

雖然以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的FCS發(fā)展很快，并將最終取代傳統(tǒng)的DCS，但Fcs發(fā)展有很多工作要做，如統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，儀表智能化等。另外傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的維護(hù)和改造還需要DCS，因此FCS完全取代傳統(tǒng)的DCS還需要一個(gè)較長(zhǎng)的過程。

當(dāng)前工控機(jī)仍以大系統(tǒng)、分散對(duì)象、連續(xù)生產(chǎn)過程(如:冶金、石化、電力)為主，采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分散型控制系統(tǒng)仍在發(fā)展。由于開放結(jié)構(gòu)和集成技術(shù)的發(fā)展，促使大型分散型控制系統(tǒng)銷售增加。

1)向綜合方向發(fā)展:由于標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通信線路和通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，將各種單(多)回路調(diào)節(jié)器、PLC、工業(yè)比、NC等工控設(shè)備構(gòu)成大系統(tǒng)，以滿足工廠自動(dòng)化要求，并適應(yīng)開放化的大趨勢(shì)。

2)向智能化方向發(fā)展:由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、推理機(jī)能等的發(fā)展，尤其是知識(shí)庫系統(tǒng)(KBS)和專家系統(tǒng)(ES)的應(yīng)用，如自學(xué)習(xí)控制、遠(yuǎn)距離診斷和自尋優(yōu)等，人工智能會(huì)在DCS各級(jí)實(shí)現(xiàn)。和FF現(xiàn)場(chǎng)總線類似，以微處理器為基礎(chǔ)的智能設(shè)備，如智能I/O智能PID控制、智能傳感器、變送器、執(zhí)行器、智能人接口及可編程調(diào)節(jié)器相繼出現(xiàn)。

3)工業(yè)PC化:由于鞏組成此S成為一大趨勢(shì)，PC作為DCS的操作站或節(jié)點(diǎn)機(jī)已經(jīng)很普遍.PC-PLC、PC-S，19、Pc-Nc等就是Pc-Dcs先驅(qū)。

4)專業(yè)化:DCS為更適合各相應(yīng)領(lǐng)域的應(yīng)用，就要進(jìn)一步了解這個(gè)專業(yè)的工藝和應(yīng)用要求，以逐步形成如核電站此S，變電鉆DGS、玻璃DCS及水泥DCS等。

2、數(shù)控裝置的發(fā)展趨勢(shì)

80年代以來，為適應(yīng)FMC、FMS、CAM、CIMS的發(fā)展需要，數(shù)控裝置采用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，提高了柔性，功能和效率。

1)PC化:由于大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的高度發(fā)展，PC硬件結(jié)構(gòu)做得更小，CPU的運(yùn)行速度越來越高，存儲(chǔ)容量很大。PC機(jī)大批量生產(chǎn)，成本大大降低，可靠性不斷提高。PC機(jī)的開放性，Windows的應(yīng)用，更多的技術(shù)人員的應(yīng)用和軟件開發(fā)，使PC機(jī)的軟件極為豐富。PC機(jī)功能已經(jīng)很強(qiáng)，CAD/CAM的軟件已大量由小型機(jī)，工作站向PC機(jī)移植，三維圖形顯示工藝數(shù)據(jù)已經(jīng)在PC機(jī)上建立。因此，PC機(jī)已成為開發(fā)CNC系統(tǒng)的重要資源與途徑。

2)交流伺服化:交流伺服系統(tǒng)恒功率范圍已做到1:4，速度范圍可達(dá)到1:1000，基本與直流伺服相當(dāng)。交流伺服體積小，價(jià)格低，可靠性高，應(yīng)用越來越廣泛。

3)高功能的數(shù)控系統(tǒng)向綜合自動(dòng)化方向發(fā)展:為適應(yīng)FMS、CIMS、無人工廠的要求，發(fā)展與機(jī)器人、自動(dòng)化小車、自動(dòng)診斷跟蹤監(jiān)視系統(tǒng)等的相互聯(lián)合，發(fā)展控制與管理集成系統(tǒng)，已成為國際上數(shù)控系統(tǒng)的方向。

4)方便使用:改善人機(jī)接口，簡(jiǎn)化編程、操作面板使用符號(hào)鍵，盡量采用對(duì)話方式等，以方便用戶使用。

5)柔性化和系統(tǒng)化:數(shù)控系統(tǒng)均采用模塊結(jié)構(gòu)，其功能覆蓋面大，從三軸兩聯(lián)動(dòng)的機(jī)床到多達(dá)24軸以上的柔性加工單元。

6)高精度:提高加工精度，高分1辨率旋轉(zhuǎn)編碼器必不可少。為在超精密加工領(lǐng)域能實(shí)現(xiàn)0.O01um的精度，必須開發(fā)超高分辨率的編碼器，O.0001um最小設(shè)定單位的NC裝置。為在加工中即使負(fù)荷變動(dòng)伺服系統(tǒng)的特性也保持不變，還需采用控制和魯棒(Robust)控制。在伺服系統(tǒng)的控制中，用高速微處理器，采用基于現(xiàn)代控制論前饋控制、二自由度控制、學(xué)習(xí)控制等。其數(shù)字控制系統(tǒng)的跟蹤誤差不超過2um。

7)機(jī)械智能化:它在NC領(lǐng)域內(nèi)是一種新技術(shù)，所謂機(jī)械智能化功能，是指機(jī)械自身可補(bǔ)償溫度、機(jī)械負(fù)荷等引起的機(jī)械變形的功能。這就需要檢測(cè)主軸負(fù)荷、主軸及機(jī)座變形的傳感器和處理傳感器輸出信號(hào)的電路。

8)診斷維修智能化:故障的診斷與維修是NC的重要技術(shù)?；贏I專家系統(tǒng)的故障診斷已存在，現(xiàn)今主要是建立用于診斷故障的數(shù)據(jù)庫。把NC裝置通過internet和Internet與中央計(jì)算機(jī)相連接，使其具有遠(yuǎn)距離診斷的功能。

進(jìn)一步的發(fā)展是預(yù)維修系統(tǒng)，即在故障將要發(fā)生前把將要發(fā)生故障的部件更換下來的系統(tǒng)，它需要通過智能傳感器、高速PMC及大型數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)。

工控機(jī)自從上世紀(jì)90年代進(jìn)入中國大陸市場(chǎng)以來，至今已有20年余。期間工控機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展，并不能算是一帆風(fēng)順，開拓、嘗試、接受、認(rèn)可、批評(píng)、前進(jìn)等不同聲音始終不絕于耳。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)日新月異的發(fā)展，中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)整體自動(dòng)化、信息化水平的進(jìn)程也正在加快。而作為計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)相融合的一種產(chǎn)品，工控機(jī)自身已經(jīng)取得長(zhǎng)足的技術(shù)進(jìn)步，在大陸市場(chǎng)的應(yīng)用也呈現(xiàn)出了新的局面，具體表現(xiàn)在以下四個(gè)方面:

第一、從工控機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展來講，"嵌入式系統(tǒng)""無風(fēng)扇結(jié)構(gòu)""機(jī)箱散熱""固態(tài)硬盤""箱式""平板式"等新技術(shù)、新產(chǎn)品的應(yīng)用，適應(yīng)了自動(dòng)化產(chǎn)品"小型化""智能化""低功耗"的發(fā)展趨勢(shì)，已經(jīng)大大提高了工控機(jī)的系統(tǒng)穩(wěn)定性，也降低了制造和應(yīng)用成本;

第二、從工控機(jī)產(chǎn)品的形態(tài)來講，工控機(jī)產(chǎn)品的定義范疇日益擴(kuò)大，甚至與商用PC、商用工作站等其它計(jì)算機(jī)產(chǎn)品之間的概念區(qū)隔逐漸模糊;工控機(jī)產(chǎn)品除了傳統(tǒng)的4U機(jī)架式工控機(jī)之外，箱式、面板式、單板電腦、嵌入式、便攜式、行業(yè)專用電腦等其它工控機(jī)產(chǎn)品形式也得到了許多客戶的接受認(rèn)可和大量市場(chǎng)應(yīng)用;

第三、從工控機(jī)產(chǎn)品的銷售渠道模式來講，一些供應(yīng)商變更了原有的銷售渠道及模式，調(diào)整了直銷分銷的銷售策略側(cè)重，也變革了原裝整機(jī)、組裝整機(jī)、板卡的出貨配額。這些調(diào)整變革的背后，是各家供應(yīng)商為適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的新形勢(shì)、提高客戶滿意度、搶占市場(chǎng)份額的深層考慮和市場(chǎng)反應(yīng)行為;

第四、從工控機(jī)下游應(yīng)用行業(yè)來看，一些工控機(jī)傳統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用行業(yè)正在遭遇商用PC、商用工作站的挑戰(zhàn)，大有沒落甚至被取代的趨勢(shì);而一些新興的應(yīng)用市場(chǎng)卻不斷涌現(xiàn)，且呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

一、空氣中的可吸入顆粒物多:工廠內(nèi)的原料大多需要粉料進(jìn)行加工，加上外界空氣流動(dòng)大、沙塵多，工控機(jī)內(nèi)容易集積大量粘糊狀積塵，造成工控機(jī)內(nèi)局部溫度過高，帶來硬件損壞。這種情況多發(fā)于CPU、電源、硬盤、顯卡等散熱風(fēng)扇周圍。積塵較輕的地方，在正常生產(chǎn)允許的情況下，可以采用定時(shí)吹塵。積塵較嚴(yán)重的地方，可以工控機(jī)箱透風(fēng)處安置濾塵紗布，需要做定期清理。

二、供電電壓波動(dòng)大、易停電:工業(yè)的發(fā)展和生活水平的提高，對(duì)電量的需求量也日益增大，一些比較偏僻的地區(qū)容易出現(xiàn)供電不足的現(xiàn)象，電壓不穩(wěn)。造成工控系統(tǒng)經(jīng)常重新啟動(dòng)，系統(tǒng)重要的日志文件容易丟失而導(dǎo)致無法正常啟動(dòng)。因此工控機(jī)工作環(huán)境電源的穩(wěn)定關(guān)系到工控機(jī)工作正常與否。需要采用穩(wěn)壓電源和UPS不間斷電源進(jìn)行保護(hù)，具體設(shè)備選型，要依負(fù)載功率大小、需保持工作時(shí)間多少來定。

三、環(huán)境濕度不適宜:工控機(jī)是由許多電子元件的集成電路構(gòu)成，其絕緣性能跟環(huán)境濕度有很大關(guān)系。濕度過大，很容易造成電路板短路而燒毀;濕度過小，容易產(chǎn)生靜電，也會(huì)擊穿部分電子元件。因此，濕度過大、過小，都會(huì)給工控機(jī)帶來潛在的威脅。靜電防護(hù)問題上要求我們工控機(jī)上必須要有良好的儀表接地。

四、地面震感大:許多工廠生產(chǎn)中需要電機(jī)產(chǎn)生拖動(dòng)、震動(dòng)等物理性位移動(dòng)作，不僅帶來巨大的噪音，機(jī)器工作時(shí)帶來的震動(dòng)會(huì)給工控機(jī)磁盤、光驅(qū)、軟驅(qū)帶來巨大的損害。磁盤生產(chǎn)的工藝越來越高。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的大量數(shù)據(jù)交換中，長(zhǎng)時(shí)間、高速度運(yùn)轉(zhuǎn)的磁盤，容易因磁盤震動(dòng)，導(dǎo)致磁盤讀寫能力下降，磁頭定位緩慢，甚至造成磁盤損壞;因此減少工控機(jī)環(huán)境震感，有利于保護(hù)磁盤。

首先，嵌入式工控機(jī)在整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)中所處的位置，往往在前端，嵌入式工控機(jī)向上的連接往往是普通工控機(jī)，普通工控機(jī)的運(yùn)算能力、軟件資源、數(shù)據(jù)庫支持等方面都是嵌入式工控機(jī)難以企及的;

其次，在大型系統(tǒng)構(gòu)建中，普通工控機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展能力、網(wǎng)絡(luò)通訊能力也是嵌入式工控機(jī)難以替代的;

還有，在可視化設(shè)計(jì)、流程監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、科學(xué)計(jì)算、原型仿真設(shè)計(jì)、在環(huán)仿真等領(lǐng)域，普通工控機(jī)具有先天的優(yōu)勢(shì)。