計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)第3章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱工控機(jī)，是為滿足工業(yè)生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)與控制等要求而設(shè)計(jì)的一類計(jì)算機(jī)的總稱，它通常采用開放式總線結(jié)構(gòu)，將各種過程通道做成相應(yīng)的模板或模塊，以便與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接連接，并配有功能齊全的控制軟件。目前，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)不但用于工業(yè)生產(chǎn)的過程控制，而且也直接參與生產(chǎn)調(diào)度管理，從而使工業(yè)自動(dòng)化在就地控制、集中控制的基礎(chǔ)上，向綜合自動(dòng)化方向發(fā)展。3.1工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與組成結(jié)構(gòu)可靠性高實(shí)時(shí)性好(3)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)(4)輸入和輸出模板配套好(5)系統(tǒng)通信功能強(qiáng)(6)系統(tǒng)開放性和擴(kuò)充性好(7)控制軟件包功能強(qiáng)(8)后備措施齊全，具有冗余性3.1.1工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)包括硬件和軟件兩部分。硬件包括主機(jī)（CPU、RAM、ROM）板、內(nèi)部總線和外部總線、人機(jī)接口、系統(tǒng)支持板、磁盤系統(tǒng)、通信接口、輸入輸出通道。軟件包括系統(tǒng)軟件、支持軟件和應(yīng)用軟件。3.1.2工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)和分類1．工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的硬件組成圖3-1工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的硬件組成圖2．工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的軟件組成(1)系統(tǒng)軟件(2)支持軟件(3)應(yīng)用軟件3．工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的分類3.2工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)總線是連接一個(gè)或多個(gè)部件的一組電纜的總稱，通常包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線?？偩€的特點(diǎn)在于公用性和兼容性，它能同時(shí)掛連多個(gè)功能部件，且可互換使用?？偩€標(biāo)準(zhǔn)是指芯片之間、模板之間及系統(tǒng)之間，通過總線進(jìn)行連接和傳輸信息時(shí)，應(yīng)遵守的一些協(xié)議與規(guī)范?？偩€標(biāo)準(zhǔn)包括硬件和軟件兩個(gè)方面，如總線工作時(shí)鐘頻率、總線信號(hào)線定義、總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、總線仲裁機(jī)構(gòu)與配置機(jī)構(gòu)、電氣規(guī)范、機(jī)械規(guī)范和實(shí)施總線協(xié)議的驅(qū)動(dòng)與管理程序。通常說的總線，實(shí)際上指的是總線標(biāo)準(zhǔn)。

1．總線概述及總線標(biāo)準(zhǔn)1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由面向CPU變?yōu)槊嫦蚩偩€；2)有利于硬件、軟件模塊化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)；3)結(jié)構(gòu)清晰，便于靈活組態(tài)、擴(kuò)充、改進(jìn)、升級(jí)和維護(hù)；4)符合同一總線標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品兼容性強(qiáng)；5)滿足用戶不同的需要，容易構(gòu)成各種用途的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。3.2.1總線結(jié)構(gòu)概述及分類2．總線的分類(1)片內(nèi)總線(2)片間總線(3)內(nèi)部總線(4)外部總線1．內(nèi)部總線(1)PC系列總線

(2)CompactPCI總線3.2.2常用總線2．外部總線(1)RS-232C串行通信接口

(2)RS-485串行通信接口

(3)IEEE-488總線3.3總線型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)1．IPC工業(yè)控制機(jī)主要特點(diǎn)(1)兼容性好、升級(jí)容易(2)性能價(jià)格比高(3)豐富的軟件支持(4)通信功能強(qiáng)(5)可靠性高3.3.1IPC工業(yè)控制機(jī)2．IPC工業(yè)控制機(jī)體系結(jié)構(gòu)

圖3-3IPC構(gòu)成原理3．IPC工業(yè)控制機(jī)的結(jié)構(gòu)圖3-4典型IPC結(jié)構(gòu)4．IPC工業(yè)控制機(jī)的外圍接口部件(1)輸入接口模板(2)輸出接口模板(3)通信接口模板(4)信號(hào)調(diào)理模塊(5)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊(6)人機(jī)接口1．DCS現(xiàn)場(chǎng)控制站結(jié)構(gòu)體系

DCS現(xiàn)場(chǎng)控制站是DCS系統(tǒng)的核心部分，接受工程師站的初始下裝數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)采集、工程單位變換、控制運(yùn)算、控制輸出，通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果傳到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫等功能。現(xiàn)場(chǎng)控制站大部分采用分布式的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)體系如圖3-19所示，由主控單元、智能I/O單元、總線與通信接口、電源單元和專用機(jī)柜等部分組成。3.3.2DCS現(xiàn)場(chǎng)控制站圖3-5DCS現(xiàn)場(chǎng)控制站結(jié)構(gòu)體系2．DCS現(xiàn)場(chǎng)控制站的硬件結(jié)構(gòu)

DCS現(xiàn)場(chǎng)控制站是一個(gè)可獨(dú)立運(yùn)行的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，由于它是專為DCS系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的設(shè)備，所以其機(jī)柜、電源、輸入輸出通道和內(nèi)部計(jì)算機(jī)等與一般的工控機(jī)相比又有所不同。整個(gè)控制站硬件分為公共部件、功能模板、調(diào)理模