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工控机基础知识、现状及其发展
[正文]:摘要：本文对工控机的组成及其国内外发展现况做了较为详细的介绍，并说明了其发展前景。
关键词：工控机、发展现况、发展前景。
1 概述 工业控制机是指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与控制用的计算机，简称工控机。
工业控制机由计算机基本系统和过程i/o系统组成，计算机基本系统由系统总线、主机模板、存储器板、人机接口板与crt、磁盘机、打印机等通用外设组成。
过程i/o系统由输入信号调理板和a/d转换器，将现场传感器测量的物理信号转变为电信号，模拟量经模数转换(a/d转换器)，变成数字量输入计算机，计算机输出信号经数模(d/a)转换和输出调理(隔离放大)成执行机构的功率驱动信号控制执行机构。
硬件系统一般有运行操作台，可放计算机、crt、外设、主机柜、i/o机柜(机箱、电源、接线端子板、接地保护装置等)。
软件系统由实时操作系统、实时数据库及应用软件、数据采集与处理软件、各类控制软件(pid)直接数字控制、先进控制软件组成。
与商用及个人机比较，工业控制机的特点是强大的过程输入输出能力，高可靠性与实时性。
1.1主要产品 (1)工业控制机及其oem产品 包括单片机智能部件，模糊控制器8位、16位、32位cisc、risc嵌入式计算机及其板级产品。
有一定市场规模和发展前景的产品主要有：ipc、pc/104或pc/104-plus、vme/vxi、at96、compactpci以及其它专用单板计算机(包括基于risc、dsp和单片机的嵌入式专用计算机)等。
pc/104凭借小尺寸优势，在小型军事和医疗设备领域还有进一步扩大市场的可能。
pc/104通过pc/104-plus兼容pci总线，向高性能应用拓展。
vme/vxi总线，继续在军事设备和大型测试系统方面占有很大的市场份额，但已经受到compactpci/pxi产品强有力的冲击。
目前还不会在大范围内被compactpci/pxi产品所取代。
标准at96总线工控机在军事装备和工业现场得到进一步应用。
compactpci总线工控机，随着compactpci总线冗余设计技术、热插拔技术、自诊断技术的成熟，构造高可用性系统的简化，compactpci总线工控机技术将得到迅速普及和广泛应用，成为国内继std总线工控机、ipc工控机之后最具普及前景的新一代高性能工控机。
(2)分布式控制系统dcs，现场总线控制系统fcs； (3)可编程控制器plc； (4)数控系统cnc。
1.2 功能简介 (1)对工业生产过程工艺参数进行调节控制(直接数字控制ddc、监督控制spc及先进控制)； (2)对工业生产设备、工艺装备进行测量与控制(如冷轧机、热连轧机分布式控制系统dcs)； (3)单片机、单板机、微控制器等嵌入到家用电器、机电设备内部，提高机电设备数字化及智能化，如数控机床配套的数控、微电子控制电冰箱、洗衣机等。
1.3关键技术 (1)软件技术 实时数据库技术、动态图形显示技术、平台技术。
(2)先进控制技术 是以现代控制理论为基础的各种高级控制技术，包括预测控制、鲁棒控制、模糊控制、智能控制、专家控制等。
(3)过程优化技术 根据优化工艺模型，进行以效益最大为目标的在线和离线计算，然后给出整个过程优化条件，使整个过程在最优化的状态下运行。
(4)系统集成技术 控制软件、优化软件和软测量技术的集成；检测、控制、优化、调度、管理、决策、经营等功能的集成。
(5)通信网络技术 现场总线技术。
①并行总线 compact pci compact pci总线是pci总线的加固和扩展，compact pci还规范了热切换，即带电插拔。
pxi总线 pxi总线是测试仪器pci总线的扩展。
vxi总线 vxi总线是在vme总线基础上扩展而成的仪器系统总线。
②现场总线 现场总线目前有ff(现场总线基金会)、profibus(过程现场总线)等10种。
③工业以太网技术。
2 国内外发展现状 2.1 技术发展趋势 国外自上世纪60年代出现第一台工业过程控制系统以来已经过三代产品的发展变化，随着计算机技术及产品的发展，工业控制系统亦相应地不断发展。
(1)半导体技术电路.html' over="javascript :showpos(event,this)" out="javascript :cleartimer()" target="_blank" style="color:#00a2ca">集成电路技术推动微处理器、微控制器的发展，1位、4位、8位、16位、32位微处理器，微控制器及单片机性能价格比不断提高，intel、motorola等公司的微处理器占统治地位，各种控制器、控制装置、plc更新换代加快，神经元网络芯片已问世，模拟控制器、智能控制器已初步商品化及推广应用。
(2)分布式控制系统已推出第四代产品，如honeywell公司新推出的experion pks(过程知识系统)，emerson公司的plantweb，foxboro公司的a2，横河公司的r3( prm－工厂资源管理系统)，abb公司的industrial it系统。
(3)计算机技术、通信技术、控制技术的发展，使控制系统向全数字化、全分散式、全开放可互操作和开放式互联网络的新一代现场总线控制系统(fcs)发展。
现场总线技术近年迅速发展，目前有ff(现场总线基金会)、profibus( 过程现场总线)、lonworks( (局部操作网络)、can( 控制局域网络)、hart( 可寻址远程传感器数据通路)等，lonworks已经广泛的应用，得到包括ibm、honeywell、abb等大公司在内的2500家生产厂家的支持，占领了约1/3的楼宇自动化市场，已成为美国空调暖通工程师协会ashrae的楼宇自动化的标准。
(4) plc技术20世纪80年代走向成熟，目前已有新的突破，无论是处理速度，功能强化、通讯能力都提高到一个新水平，小型plc向小型化、低成本、简单、多用方向发展，大中型plc向多功能、高速度、大容量、网络化方向发展。
(5)自动控制理论及技术的发展，先进控制、模糊控制、人工神经网络、人工智能技术和专家系统已在工业自动化中实际应用：多变量预测控制、先进控制软件产品在国外石油、化工等流程工业已广泛使用；人工神经网络已制成专用芯片及自动装置，模糊控制器亦已商品化，广泛用于工业生产过程控制和电冰箱洗衣机等家用电器控制中，专家系统已在电站控制、冶金过程及石化装置自动控制中应用，国外制造自动化向cims精良生产、敏捷制造方向发展，流程工业亦向集成生产系统cips发展。
2.2 前景展望 随着计算机技术及应用的发展，工业控制机不断向数字化、微型化、分散化、个性化、专用化发展，工业控制机系统向网络化、集成化、综合化、智能化方向发展，随着信息化带动工业化，工业化促进信息化的进展，企业信息化、社区信息化、家庭信息化的发展，工业控制机的市场不断扩大，前景宽广。
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