工業(yè)控制計算機基本構造原理

1、工業(yè)控制計算機基本構造原理工業(yè)控制計算機基本構造原理一、何為工控機工控機工控機（Industrial Personal ComputerIndustrial Personal Computer，IPCIPC）工業(yè)控制工業(yè)控制計算機，是一種采用總線結構，對計算機，是一種采用總線結構，對生產過程及機電設備、工藝裝備進行檢測與生產過程及機電設備、工藝裝備進行檢測與控制的工具總稱控制的工具總稱。一、何為工控機工控機具有重要的計算機屬性和特征工控機具有重要的計算機屬性和特征: :如具有計算機如具有計算機CPUCPU、硬盤、內存、外設及接口，并、硬盤、內存、外設及接口，并有操作系統(tǒng)、控制網絡和協(xié)議、計算能

2、力、友好有操作系統(tǒng)、控制網絡和協(xié)議、計算能力、友好的人機界面。的人機界面。工控行業(yè)的產品和技術非常特殊，屬于中間產品，工控行業(yè)的產品和技術非常特殊，屬于中間產品，是為其他各行業(yè)提供可靠、嵌入式、智能化的工是為其他各行業(yè)提供可靠、嵌入式、智能化的工業(yè)計算機。業(yè)計算機。二、工控機的組成與特點1 1、工控機的硬件組成、工控機的硬件組成系統(tǒng)磁盤人機接口主機板系統(tǒng)支持板系統(tǒng)總線輸入/輸出通道（I/O） 通信接口通信總線 現場儀器2.1 工控機的硬件組成（1 1）主機板）主機板由中央處理器（由中央處理器（CPUCPU）、存儲器（）、存儲器（RAMRAM、ROMROM）等部件組成，主機）等部件組成，主機板是

3、工控機的核心。板是工控機的核心。（2 2）系統(tǒng)總線）系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線分為內部總線和外部總線。系統(tǒng)總線分為內部總線和外部總線。內部總線：工控機內部各組成部分進行信息傳輸的通道，是一內部總線：工控機內部各組成部分進行信息傳輸的通道，是一組信號線的集合（組信號線的集合（PCPC系列總線、系列總線、PCIPCI總線）。總線）。外部總線：是工控機與其他計算機或者智能設備進行信息傳送外部總線：是工控機與其他計算機或者智能設備進行信息傳送的公共通道（的公共通道（RS-232CRS-232C、RS-485RS-485等）。等）。（3 3）人機接口）人機接口人機接口包括顯示器、鍵盤、打印機以及專用操作顯示臺等。

4、人機接口包括顯示器、鍵盤、打印機以及專用操作顯示臺等。2.1工控機的硬件組成（4 4）系統(tǒng)支持板）系統(tǒng)支持板 監(jiān)控定時器：監(jiān)控定時器：“看門狗看門狗”（WatchdogWatchdog）；）； 電源掉電檢測；電源掉電檢測； 保護保護重要數據的后備存儲器；重要數據的后備存儲器； 實時日歷時鐘；實時日歷時鐘；（5 5）磁盤系統(tǒng)）磁盤系統(tǒng)可用半導體虛擬磁盤，也可以用通用配置的機械可用半導體虛擬磁盤，也可以用通用配置的機械硬盤。硬盤。（6 6）通信接口）通信接口通信接口是工通信接口是工控機與其他計算機或者智能設備進行信息控機與其他計算機或者智能設備進行信息傳送的傳送的接口（接口（ RS-232C RS

5、-232C、RS-485RS-485接口、接口、USBUSB接口）。接口）。2.1工控機的硬件組成（7 7）輸入）輸入/ /輸出通道（輸出通道（I/OI/O）輸入輸入/ /輸出通道是工控機和生產過程之間信號傳遞和變換的連接輸出通道是工控機和生產過程之間信號傳遞和變換的連接通道。通道。包括包括：模擬量輸入（：模擬量輸入（AIAI）通道、通道、模擬量模擬量輸出（輸出（AOAO）通道、數字通道、數字量（或開關量）輸入（量（或開關量）輸入（DIDI）通道、）通道、數字量（或開關量）數字量（或開關量）輸出輸出（DODO）通道。）通道。（8 8）其他硬件）其他硬件組成組成加固型工業(yè)機箱、工業(yè)加固型工業(yè)機箱

6、、工業(yè)電源、打印機等。電源、打印機等。2.1工控機的硬件組成-主要配件工控機機箱工控機機箱：全全鋼機箱（一般鋼機箱（一般0.81.2mm0.81.2mm厚度）是按標準設計的，厚度）是按標準設計的，抗沖擊、抗振動、抗電磁干擾，內部可安裝同抗沖擊、抗振動、抗電磁干擾，內部可安裝同PC-PC-busbus兼容的無源兼容的無源底板。底板。（一）高度一般分（一）高度一般分1U1U（44mm44mm* *430mm430mm* *XXXX），），2U2U（88mm88mm* *430mm430mm* *XXXX），），3U3U，4U4U，5U5U，6U6U，7U7U，8U8U等，等，一個一個1U1U的高度

7、是的高度是44mm44mm，其他高度依次類推；，其他高度依次類推；（二）長度：國際標準的長度有兩種二）長度：國際標準的長度有兩種450mm450mm與與505mm505mm，根據客戶的具體要求還可以擴分其他長度，根據客戶的具體要求還可以擴分其他長度，比如：比如：480mm480mm，500mm500mm，520mm520mm，530mm530mm，600mm600mm等等2.1工控機的硬件組成-主要配件電源電源：早期在以早期在以Intel Intel 奔騰處理器為主的之前的工控機奔騰處理器為主的之前的工控機主要使用為主要使用為ATAT開關電源，與開關電源，與PCPC機一樣主要采用的機一樣主要采

8、用的是是ATXATX電源，平均無故障運行時間達到電源，平均無故障運行時間達到250250，000000小小時。時。2.1工控機的硬件組成-主要配件無源底板無源底板：是是為各種板卡為各種板卡包括主板卡包括主板卡、顯卡、聲卡、網卡等）、顯卡、聲卡、網卡等）提供電源的提供電源的。日常日常維護要注意三點：不能在底板帶電的情況下維護要注意三點：不能在底板帶電的情況下?lián)懿灏蹇?，插撥板卡時不可用力過猛，過大，用撥插板卡，插撥板卡時不可用力過猛，過大，用酒精等清洗底板時，要注意防止工具劃傷底板。酒精等清洗底板時，要注意防止工具劃傷底板。插槽內不能積灰塵，否則會導致接觸不良，甚至插槽內不能積灰塵，否則會導致接觸

9、不良，甚至短路。短路。2.1工控機的硬件組成-主要配件主板主板：工控機主板是專為在高、低溫特殊環(huán)境中，長時工控機主板是專為在高、低溫特殊環(huán)境中，長時間運行而設計的，它在運用中所要注意的是：不間運行而設計的，它在運用中所要注意的是：不能帶電插撥（內存條，板卡后面的鼠標、鍵盤能帶電插撥（內存條，板卡后面的鼠標、鍵盤等），帶電插撥會導致插孔損壞，不能用，嚴重等），帶電插撥會導致插孔損壞，不能用，嚴重的甚至會使主板損壞。的甚至會使主板損壞。2.1工控機的硬件組成-主要配件主主板板：IDE，即硬盤光驅數據線接口FDD，即軟驅線接口內存插口CPU插座VGA，顯示器接口PS2鍵鼠接口RJ45，網線接口USB

10、2.1工控機的硬件組成-主要配件主主板板：COMCOM口，串口口，串口串口一般用于接一些特殊的外串口一般用于接一些特殊的外接設備如通訊方面的設備接設備如通訊方面的設備 并口并口通常用于連接打印設備通常用于連接打印設備 串行串行接口接口 ( (串口串口) ) ：是：是指數據一位一位地順序傳送，其特點是通信指數據一位一位地順序傳送，其特點是通信線路簡單，只要一對傳輸線就可以實現雙向通信，線路簡單，只要一對傳輸線就可以實現雙向通信，并行接口（并口并行接口（并口）：指）：指采用并行傳輸方式來傳輸數據的接口標準。采用并行傳輸方式來傳輸數據的接口標準。數據的各位同時進行傳送，其特點是傳輸速度快，但當傳輸距

11、離較數據的各位同時進行傳送，其特點是傳輸速度快，但當傳輸距離較遠、位數又多時，就導致通信線路復雜且成本提高。遠、位數又多時，就導致通信線路復雜且成本提高。2.1工控機的硬件組成-主要配件CPUCPU：多 采 用 的 是 桌 面 式 系 統(tǒng) 處 理 器 ， 如 早 期 的 有多 采 用 的 是 桌 面 式 系 統(tǒng) 處 理 器 ， 如 早 期 的 有386486586PIII386486586PIII，現主流為，現主流為P4P4、酷、酷睿等睿等處理器處理器，部分，部分高端應用下會應用至強高端應用下會應用至強（Xeon）處理器、安騰處理器、安騰（ItaniumItanium）處理器，用戶）處理器，用

12、戶可視自己的需要任意選配?？梢曌约旱男枰我膺x配。2.1工控機的硬件組成-主要配件硬盤硬盤（2.52.5英寸、英寸、3.53.5英寸）英寸）：硬盤硬盤接口分為接口分為IDEIDE、SATASATA、SCSISCSI、光纖通道和、光纖通道和SASSAS五五種。種。不要不要隨意拆卸硬盤隨意拆卸硬盤, ,避免振動、擠壓。盡量不要在硬盤運避免振動、擠壓。盡量不要在硬盤運行時關閉計算機電源，這樣突然關機會導致硬盤磁道損行時關閉計算機電源，這樣突然關機會導致硬盤磁道損壞，數據丟失。不要隨意觸動硬盤上的跳線裝置。壞，數據丟失。不要隨意觸動硬盤上的跳線裝置。2.1工控機的硬件組成-主要配件內存內存（隨機存儲器

13、（隨機存儲器RAMRAM）：內存又稱主存，是內存又稱主存，是CPUCPU能直接尋址的存儲空間，由半導體器件制成。能直接尋址的存儲空間，由半導體器件制成。內存的特點是存取速率快內存的特點是存取速率快?，F在主流內存為?，F在主流內存為DDR3DDR3、DDR4DDR4。2.1工控機的硬件組成-主要配件2.1工控機的硬件組成-主要配件2.1工控機的硬件組成-常見外形2.1工控機的硬件組成-常見外形2.2 工控機的軟件組成（1 1）系統(tǒng)軟件）系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件包括實時多任務操作系統(tǒng)、引導程序、調度執(zhí)行程序。系統(tǒng)軟件包括實時多任務操作系統(tǒng)、引導程序、調度執(zhí)行程序。例如：例如：iRMX86iRMX86實時實時

14、多任務多任務操作系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、VRTX/OSVRTX/OS嵌入式實時嵌入式實時多任務多任務操作系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、WindowsWindows操作系統(tǒng)等。操作系統(tǒng)等。（2 2）支持軟件）支持軟件介于操作系統(tǒng)軟件和應用軟件之間，為了解決當前操作系統(tǒng)下介于操作系統(tǒng)軟件和應用軟件之間，為了解決當前操作系統(tǒng)下應用軟件的使用性和兼容性。是一類軟件的泛稱應用軟件的使用性和兼容性。是一類軟件的泛稱。包括：匯編。包括：匯編語言、高級語言、編譯程序、調試程序、診斷程序等。語言、高級語言、編譯程序、調試程序、診斷程序等。（3 3）應用軟件）應用軟件應用軟件應用軟件是系統(tǒng)設計人員針對某個生產過程而編制的控制和是系統(tǒng)設

15、計人員針對某個生產過程而編制的控制和管管理程序。通常包括過程輸入輸出程序、過程控制程序、人理程序。通常包括過程輸入輸出程序、過程控制程序、人- -機接機接口程序、打印顯示程序和公共子程序等?？诔绦颉⒋蛴★@示程序和公共子程序等。 2.3 工控機的特點可靠性高可靠性高實時實時性性好好環(huán)境適應性強環(huán)境適應性強輸入輸入/ /輸出模板配套好輸出模板配套好系統(tǒng)通信功能系統(tǒng)通信功能強強系統(tǒng)擴充性和開放性系統(tǒng)擴充性和開放性好好控制軟件包功能控制軟件包功能強強后備措施齊全和具備冗余性后備措施齊全和具備冗余性三、工控機主要類別工業(yè)控制工業(yè)控制計算機的主要類別有計算機的主要類別有： IPCIPC（PCPC總線工業(yè)電

16、腦總線工業(yè)電腦） PLCPLC（可編程控制器）可編程控制器） DCSDCS（分散型控制系統(tǒng)（分散型控制系統(tǒng)） FCSFCS（現場總線系統(tǒng)（現場總線系統(tǒng)） CNCCNC（數控系統(tǒng)（數控系統(tǒng)）3.1 IPC（即基于PC總線的工業(yè)電腦） 主要主要的組成部分為工業(yè)機箱、無源底板及可插入的組成部分為工業(yè)機箱、無源底板及可插入其上的其上的各種各種板卡板卡組成組成，如，如CPUCPU卡、卡、I/OI/O卡等。并采取全卡等。并采取全鋼機殼、機卡壓條過濾網，雙正壓風扇等設計及鋼機殼、機卡壓條過濾網，雙正壓風扇等設計及EMCEMC（electro magnetic compatibilityelectro mag

17、netic compatibility）技術以解決工）技術以解決工業(yè)現場的電磁干擾、震動、灰塵、高業(yè)現場的電磁干擾、震動、灰塵、高/ /低溫等問題。低溫等問題。3.1 IPC（即基于PC總線的工業(yè)電腦）IPCIPC特點：特點： 可靠性：工業(yè)可靠性：工業(yè)PCPC具有在粉塵、煙霧、高具有在粉塵、煙霧、高/ /低溫、潮濕、震低溫、潮濕、震動、腐蝕和快速診斷和可維護性，其動、腐蝕和快速診斷和可維護性，其MTTRMTTR（平均故障恢（平均故障恢復時間）一般為復時間）一般為5min5min，MTTFMTTF（平均故障間隔（失效）時（平均故障間隔（失效）時間）間）1010萬小時以上，而普通萬小時以上，而普通

18、PCPC的的MTTFMTTF僅為僅為10000100001500015000小時。小時。 實時性，工業(yè)實時性，工業(yè)PCPC對工業(yè)生產過程進行實時在線檢測與控對工業(yè)生產過程進行實時在線檢測與控制，對工作狀況的變化給予快速響應，及時進行采集和制，對工作狀況的變化給予快速響應，及時進行采集和輸出調節(jié)（看門狗功能這是普通輸出調節(jié)（看門狗功能這是普通PCPC所不具有的），遇險所不具有的），遇險自復位，保證系統(tǒng)的正常運行。自復位，保證系統(tǒng)的正常運行。3.1 IPC（即基于PC總線的工業(yè)電腦）IPCIPC特點特點： 擴充性，工業(yè)擴充性，工業(yè)PCPC由于采用底板由于采用底板+CPU+CPU卡結構，因而具有很強

19、卡結構，因而具有很強的輸入輸出功能，最多可擴充的輸入輸出功能，最多可擴充2020個板卡，能與工業(yè)現場的個板卡，能與工業(yè)現場的各種外設、板卡如與道控制器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車輛檢測各種外設、板卡如與道控制器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車輛檢測儀等相連，以完成各種任務。儀等相連，以完成各種任務。 兼容性兼容性，能同時利用，能同時利用ISAISA與與PCIPCI及及PICMGPICMG資源，并支持各種資源，并支持各種操作系統(tǒng)，多種語言匯編，多任務操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)，多種語言匯編，多任務操作系統(tǒng)。3.1 IPC（即基于PC總線的工業(yè)電腦）3.1 IPC（即基于PC總線的工業(yè)電腦）3.1 IPC（即基于PC總線的工業(yè)電

20、腦）3.2 可編程序控制器（PLC） PLCPLC是一是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲數字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、器，在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，通過數字式或模擬計數和算術運算等操作的指令，通過數字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產過式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產過程程。3.2可編程序控制器（PLC） 可編程控制器可編程控制器是計算機技術與自動化控制技術相結合而是計算機技術與自動化控制

21、技術相結合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動控制裝置，是作為開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產品而出現的傳統(tǒng)繼電器的替換產品而出現的。 隨著隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，可編程控制微電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計算機的功能，不僅能實現邏輯控制，還具器更多地具有了計算機的功能，不僅能實現邏輯控制，還具有了數據處理、通信、網絡等功能。由于它可通過軟件來改有了數據處理、通信、網絡等功能。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護方便、編程簡單、變控制過程，而且具有體積小、組裝維護方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾

22、能力強等特點，已廣泛應用于工業(yè)控制的可靠性高、抗干擾能力強等特點，已廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域，大大推進了機電一體化的進程。各個領域，大大推進了機電一體化的進程。3.2可編程序控制器（PLC） PLCPLC控制器本身的硬件采用積木式結構，控制器本身的硬件采用積木式結構，有母板，數字有母板，數字I/OI/O模板，模擬模板，模擬I/OI/O模板，模板，還有特殊的定位模板，條形碼識別模板還有特殊的定位模板，條形碼識別模板等模塊，用戶可以根據需要采用在母板等模塊，用戶可以根據需要采用在母板上擴展或者利用總線技術配備遠程上擴展或者利用總線技術配備遠程I/OI/O從站的方法來得到想要的從站的方法來得到想

23、要的I/OI/O數量數量。PLCPLC在實現各種數量的在實現各種數量的I/OI/O控制的同時，還具備輸出模擬電壓控制的同時，還具備輸出模擬電壓和數字脈沖的能力，使得它可以控制各種能接收這些信號的和數字脈沖的能力，使得它可以控制各種能接收這些信號的伺服電機，步進電機，變頻電機等，加上觸摸屏的人機界面伺服電機，步進電機，變頻電機等，加上觸摸屏的人機界面支持支持，PLCPLC可以可以滿足在滿足在過程控制中任何層次上的需求。過程控制中任何層次上的需求。3.3 分布式控制系統(tǒng)（DCS）分布式控制系統(tǒng)分布式控制系統(tǒng)（DCSDCS，Distributed Control SystemDistributed

24、Control System）是一種高性能、高質量、低成本、配置靈活的分散控制系是一種高性能、高質量、低成本、配置靈活的分散控制系統(tǒng)系列產品，可以構成各種獨立的控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)系列產品，可以構成各種獨立的控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)統(tǒng)DCSDCS、監(jiān)控和數據采集系統(tǒng)（、監(jiān)控和數據采集系統(tǒng)（SCADASCADA），能滿足各種工業(yè)），能滿足各種工業(yè)領域對過程控制和信息管理的需求。系統(tǒng)的模塊化設計、領域對過程控制和信息管理的需求。系統(tǒng)的模塊化設計、合理的軟硬件功能配置和易于擴展的能力，能廣泛用于各合理的軟硬件功能配置和易于擴展的能力，能廣泛用于各種大、中、小型電站的分散型控制、發(fā)電廠自動化系統(tǒng)的種大

25、、中、小型電站的分散型控制、發(fā)電廠自動化系統(tǒng)的改造以及鋼鐵、石化、造紙、水泥等工業(yè)生產過程控制。改造以及鋼鐵、石化、造紙、水泥等工業(yè)生產過程控制。3.4 現場總線系統(tǒng)（FCS）現場總線系統(tǒng)（現場總線系統(tǒng)（FCSFCS，Fieldbus Fieldbus Control Control SystemSystem）是）是全全數字串行、雙向通信系統(tǒng)。系統(tǒng)內測量和控制設備如探頭、數字串行、雙向通信系統(tǒng)。系統(tǒng)內測量和控制設備如探頭、激勵器和控制器可相互連接、監(jiān)測和控制。在工廠網絡的激勵器和控制器可相互連接、監(jiān)測和控制。在工廠網絡的分級中，它既作為過程控制（如分級中，它既作為過程控制（如PLCPLC，LC

26、LC等）和應用智能等）和應用智能儀表（如變頻器、閥門、條碼閱讀器等）的局部網，又具儀表（如變頻器、閥門、條碼閱讀器等）的局部網，又具有在網絡上分布控制應用的內嵌功能。由于其廣闊的應用有在網絡上分布控制應用的內嵌功能。由于其廣闊的應用前景，眾多國外有實力的廠家競相投入力量，進行產品開前景，眾多國外有實力的廠家競相投入力量，進行產品開發(fā)?，F今，國際上已知的現場總線類型有四十余種，比較發(fā)。現今，國際上已知的現場總線類型有四十余種，比較典型的現場總線有：典型的現場總線有：FFFF，ProfibusProfibus，LONworksLONworks，CANCAN，HARTHART，CC-LINKCC-L

27、INK等。等。3.4現場總線系統(tǒng)（FCS）現場總線系統(tǒng)（現場總線系統(tǒng)（FCSFCS）是連接智能現場設備和自動化系統(tǒng)）是連接智能現場設備和自動化系統(tǒng)的全數字、雙向、多站的通信系統(tǒng)。主要解決工業(yè)現場的的全數字、雙向、多站的通信系統(tǒng)。主要解決工業(yè)現場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構等現場設備間的數字智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構等現場設備間的數字通信以及這些通信以及這些現場現場控制設備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳控制設備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題遞問題 。3.4 現場總線系統(tǒng)（FCS）現場總線現場總線的本質體現在以下六個方面：的本質體現在以下六個方面： 現場通信網絡現場通信網絡用于過程自動化

28、和制造自動化的現場設備或現場儀表互連的現場用于過程自動化和制造自動化的現場設備或現場儀表互連的現場通信網絡。通信網絡。 現場設備互聯(lián)現場設備互聯(lián)依據實際需要使用不同的傳輸介質把不同的現場設備或者現場儀依據實際需要使用不同的傳輸介質把不同的現場設備或者現場儀表相互關聯(lián)。表相互關聯(lián)。 互操作性互操作性用戶可以根據自身的需求選擇不同廠家或不同型號的產品構成所用戶可以根據自身的需求選擇不同廠家或不同型號的產品構成所需的控制回路，從而可以自由地集成需的控制回路，從而可以自由地集成FCSFCS。3.4現場總線系統(tǒng)（FCS） 分散功能塊分散功能塊FCS FCS 廢棄了廢棄了DCS DCS 的輸入的輸入/ /

29、輸出單元和控制站輸出單元和控制站, , 把把DCS DCS 控制站的功控制站的功能塊分散地分配給現場儀表能塊分散地分配給現場儀表, , 從而構成虛擬控制站，徹底地實現從而構成虛擬控制站，徹底地實現了分散控制。了分散控制。 通信線供電通信線供電通信線供電方式允許現場儀表直接從通信線上攝取能量通信線供電方式允許現場儀表直接從通信線上攝取能量, , 這種方這種方式提供用于本質安全環(huán)境的低功耗現場儀表式提供用于本質安全環(huán)境的低功耗現場儀表, , 與其配套的還有安與其配套的還有安全柵。全柵。 開放式互聯(lián)網絡開放式互聯(lián)網絡現場總線為開放式互聯(lián)網絡，既可以與同層網絡互聯(lián)，也可與不現場總線為開放式互聯(lián)網絡，既

30、可以與同層網絡互聯(lián)，也可與不同層網絡互聯(lián)，還可以實現網絡數據庫的共享。同層網絡互聯(lián)，還可以實現網絡數據庫的共享。3.5 數控系統(tǒng)（CNC）數控系統(tǒng)（數控系統(tǒng)（CNCCNC，Computer Computer numerical numerical controlcontrol），），中文全稱中文全稱為計算機為計算機數字控制系統(tǒng)。數字控制系統(tǒng)。根據根據計算機存儲器中存儲的控制程序，執(zhí)行部分或全部數值控計算機存儲器中存儲的控制程序，執(zhí)行部分或全部數值控制功能，并配有接口電路和伺服驅動裝置的專用計算機系統(tǒng)。制功能，并配有接口電路和伺服驅動裝置的專用計算機系統(tǒng)。采用微處理器或專用微機的數控系統(tǒng)，由事先

31、存放在存儲器里采用微處理器或專用微機的數控系統(tǒng)，由事先存放在存儲器里系統(tǒng)程序（軟件）來實現控制邏輯，實現部分或全部數控功能，系統(tǒng)程序（軟件）來實現控制邏輯，實現部分或全部數控功能，并通過接口與外圍設備進行聯(lián)接，稱為計算機數控，簡稱并通過接口與外圍設備進行聯(lián)接，稱為計算機數控，簡稱CNCCNC系統(tǒng)系統(tǒng)。3.5 數控系統(tǒng)（CNC）數控機床是以數控系統(tǒng)為代表的新技術對傳統(tǒng)機械制造產業(yè)的數控機床是以數控系統(tǒng)為代表的新技術對傳統(tǒng)機械制造產業(yè)的滲透形成的機電一體化滲透形成的機電一體化產品產品。其其技術范圍覆蓋很多領域：技術范圍覆蓋很多領域：1 1）機械制造技術；）機械制造技術；2 2）信息處理、加工、傳輸

32、技術；）信息處理、加工、傳輸技術；3 3）自動控制技術；）自動控制技術；4 4）伺服驅動技術；）伺服驅動技術；5 5）傳感器技術；）傳感器技術；6 6）軟件技術等。）軟件技術等。四、工業(yè)控制計算機的總線結構2. 2. 總線式工業(yè)控制計算機的優(yōu)點：總線式工業(yè)控制計算機的優(yōu)點：3. 3. 工控機的應用：工控機的應用：設計標準化、生產模塊化、維護方便設計標準化、生產模塊化、維護方便 可靠性高、實時性好、功能豐富、配套完善、可靠性高、實時性好、功能豐富、配套完善、擴充靈活、開發(fā)周期短擴充靈活、開發(fā)周期短 中小型控制系統(tǒng)中擔當主要控制裝置；中小型控制系統(tǒng)中擔當主要控制裝置；作為大型網絡控制系統(tǒng)中最基層的

33、一種控制單元。作為大型網絡控制系統(tǒng)中最基層的一種控制單元。1. 1. 計算機總線的特點：計算機總線的特點： 引言4.1總線結構概述總線概述總線概述 總線總線是一組信號線的集合是一組信號線的集合，是連接一個或多個部件的一組，是連接一個或多個部件的一組電纜的總稱，是電纜的總稱，是一種傳送規(guī)定信息的公共通路，它定義了各引一種傳送規(guī)定信息的公共通路，它定義了各引線的信號、電氣和機械特性線的信號、電氣和機械特性。通常包括地址總線、數據總線和。通常包括地址總線、數據總線和控制總線控制總線 利用利用總線可以實現芯片內部、印制電路板各部件之間、機總線可以實現芯片內部、印制電路板各部件之間、機箱內各模板之間、主

34、機與外部設備之間或系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的連箱內各模板之間、主機與外部設備之間或系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的連接與通信。接與通信。 4.1總線結構概述總線標準總線標準 總線是指芯片之間、模板之間及系統(tǒng)之間，通過總線進行總線是指芯片之間、模板之間及系統(tǒng)之間，通過總線進行連接和傳輸信息時，應遵守的一些協(xié)議和規(guī)范?？偩€標準包括連接和傳輸信息時，應遵守的一些協(xié)議和規(guī)范?？偩€標準包括硬件和軟件兩個方面。硬件和軟件兩個方面。 不同的標準，形成不同類型和同一類型不同版本的總線。不同的標準，形成不同類型和同一類型不同版本的總線。 4.1總線結構概述總線結構連接的優(yōu)越性總線結構連接的優(yōu)越性 系統(tǒng)結構由面向系統(tǒng)結構由面向CPUCPU

35、變?yōu)槊嫦蚩偩€變?yōu)槊嫦蚩偩€ 有利于硬件、軟件模塊化設計與生產有利于硬件、軟件模塊化設計與生產 結構清晰，便于靈活組態(tài)、擴充、改進、升級和維護結構清晰，便于靈活組態(tài)、擴充、改進、升級和維護 符合同一總線標準的產品兼容性強符合同一總線標準的產品兼容性強 滿足用戶不同需要，容易構成各種用途的計算機系統(tǒng)滿足用戶不同需要，容易構成各種用途的計算機系統(tǒng)4.2 總線的分類3.3.內部總線內部總線1.1.片內總線片內總線在集成電路芯片內部，用來連接各功能單元的信息通路。在集成電路芯片內部，用來連接各功能單元的信息通路。 內部總線是指總線式計算機系統(tǒng)內部各個功能模板之間的內部總線是指總線式計算機系統(tǒng)內部各個功能模

36、板之間的信息通路，通過機箱內的無源底板插槽，完成系統(tǒng)內各插件模信息通路，通過機箱內的無源底板插槽，完成系統(tǒng)內各插件模板之間的信息傳送，因此稱為板級總線，也常稱為系統(tǒng)總線。板之間的信息傳送，因此稱為板級總線，也常稱為系統(tǒng)總線。 通常通常意義下的計算機總線概念即是指系統(tǒng)總線。采用系統(tǒng)總意義下的計算機總線概念即是指系統(tǒng)總線。采用系統(tǒng)總線標準設計、組裝的計算機模板與設備的兼容性很強。因接插件線標準設計、組裝的計算機模板與設備的兼容性很強。因接插件的機械尺寸、各引腳的信號定義、邏輯關系、時序要求和驅動能的機械尺寸、各引腳的信號定義、邏輯關系、時序要求和驅動能力等都遵守統(tǒng)一總線標準。力等都遵守統(tǒng)一總線標準

37、。2.2.片間總線片間總線元件級總線，指一個微處理器應用系統(tǒng)中連接各芯片的總線。元件級總線，指一個微處理器應用系統(tǒng)中連接各芯片的總線。4.2 總線的分類4.4.外部總線外部總線并行并行總線的特點是多位數據同時傳輸，其優(yōu)點是傳輸速度總線的特點是多位數據同時傳輸，其優(yōu)點是傳輸速度快、接口簡單；缺點是電纜線數多、成本較高?？臁⒔涌诤唵?；缺點是電纜線數多、成本較高。 計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)與系統(tǒng)之間或計算機系統(tǒng)與外設之間的信息通與系統(tǒng)之間或計算機系統(tǒng)與外設之間的信息通路，常稱為通信總線。路，常稱為通信總線。 串行串行總線的特點是多位數據一位一位地順序傳輸，其優(yōu)點是總線的特點是多位數據一位一位地順序傳輸，

38、其優(yōu)點是電纜線數少、適合于遠距離通信；缺點是傳輸速度慢、接口復雜。電纜線數少、適合于遠距離通信；缺點是傳輸速度慢、接口復雜。 5.5.現場總線現場總線 用于用于過程自動化和制造自動化最底層的現場設備或現場儀表過程自動化和制造自動化最底層的現場設備或現場儀表互連的通信網絡，是現場通信網絡與控制系統(tǒng)的集成。互連的通信網絡，是現場通信網絡與控制系統(tǒng)的集成。 4.2 總線的分類4.4.外部總線外部總線并行并行總線的特點是多位數據同時傳輸，其優(yōu)點是傳輸速度總線的特點是多位數據同時傳輸，其優(yōu)點是傳輸速度快、接口簡單；缺點是電纜線數多、成本較高?？?、接口簡單；缺點是電纜線數多、成本較高。 計算機系統(tǒng)計算機系

39、統(tǒng)與系統(tǒng)之間或計算機系統(tǒng)與外設之間的信息通與系統(tǒng)之間或計算機系統(tǒng)與外設之間的信息通路，常稱為通信總線。路，常稱為通信總線。 串行串行總線的特點是多位數據一位一位地順序傳輸，其優(yōu)點是總線的特點是多位數據一位一位地順序傳輸，其優(yōu)點是電纜線數少、適合于遠距離通信；缺點是傳輸速度慢、接口復雜。電纜線數少、適合于遠距離通信；缺點是傳輸速度慢、接口復雜。 5.5.現場總線現場總線 用于用于過程自動化和制造自動化最底層的現場設備或現場儀表過程自動化和制造自動化最底層的現場設備或現場儀表互連的通信網絡，是現場通信網絡與控制系統(tǒng)的集成?；ミB的通信網絡，是現場通信網絡與控制系統(tǒng)的集成。 4.3 常用總線1.1.內內部部總線總線（2 2）Compact PCICompact PCI總線總線數據傳輸率數據傳輸率133MB/s133MB/s（3232位）和位）和266MB/s266MB/s（6464位位）（1 1）PCPC系列總線，包括：系列總線，包括：ISAISA總線：總線：1616位，數據傳輸率位，數據傳輸率16MB/s;16MB/s;EISAEISA總線：總線