工业控制计算机

局域网(以太网) 打印机 3#机 A/D卡 I/O卡 LED显示牌 2#机 A/D卡 LED显示牌
1#机
I/O卡
RS-232C
信号调理箱
信号调理箱
制 动 试 验 台
轴 重 试 验 台
侧 滑 试 验 台
ห้องสมุดไป่ตู้
声 级 计
灯 光 测 试 仪
排 放 测 试 仪
车 速 表 试 验 台
系统硬件构成
计算机
采用3台工业控制计算机，每台计算机 配有10/100M的网卡，采用总线型或星形 拓扑结构将三台计算机联网。三台计算机 编号为1#、2#、3#，分别完成对应的3个 功能区的工作。
数据采集系统 • 数据采集是保证检测数据准确性的关键。
• 信号从各传感器直接引出，这样可增加系统的 可靠性，即使设备其他部分发生故障，系统也不致 停顿。2#、3#控制工作站扩展槽各插有一块具有 12位A/D的模拟量接口模板； • 信号的调理：将模拟信号转换成数字信号，首 先要对传感器信号进行预处理，使各传感器信号转 换为统一的0~+5V的模拟量。 • 信号传输过程中会叠加干扰，采用模拟滤波和 数字滤波相结合的方法消除干扰，模拟滤波主要滤 掉50Hz的交流干扰，数字滤波则消除尖峰干扰， 使过程曲线平滑，采用防脉冲干扰复合滤波法 。
检测指示装置
• 为了给试车员提供指示，检测线用高亮度LED发 光块组成显示灯牌，指挥司机的操作并实时显示 检测数据。LED显示牌采用8031单片机控制，为 了加快实时显示速度，命令及数字字模都固化在 EPROM中。 LED显示牌由RS-232口接收主机发 出的命令代码。 • 通常采用2~3块显示牌。
加固型工业控制计算机
• 目前流行的一般工业控制计算机多采用全钢标准 机架机箱，基本配置与一般PC机相同，芯片采用 工业级芯片，采用无源母板和ALL—IN—ONE主 板，留有多个槽口供插入各类I／O模扳作扩展之 用，选用工业级抗干扰电源，机箱带防震夹，采 用半导体虚拟存储器磁盘卡和加保护膜的键盘。 这些结构上的改造提高了工业控制计算机对工业 现场环境的适应性。但就其本质而言还只是一般 PC机的改良型，还必须在可靠性，抗干扰能力及 模板设计等方面采取新的措施。
IPC-6xx系列产品外形
冷却系统
内部结构
驱动器安装架
外形尺寸
ISA总线无源底板
ISA+PCI总线无源底板
CPU卡
面板式工业控制机(Panel Computer)
• 这是一种紧凑型的工业控制机。它是一种 将主机、显示器(触模式屏幕，可代替键盘)、 电源、软盘驱动器和串行接口集中在一起 的一体化工业控制机，具有体积小巧、重 量轻的特点。显示器为超薄型显示器。彩 色显示器有TFT型及STN型。单色显示器有 LCD和EL型之分。这种紧凑型工业控制机 非常适合于应用在对计算机系统体积要求 比较高的机电一体化系统中。
• 传统的工业PC机箱内空气流动不畅，不能有效散 热，空气流通为无源底板，板卡支架和磁盘驱动器 所阻塞。冷空气不能在所有板卡间循环流动，热空 气也不能立刻排出机箱外。电子设备和电路板可能 会因这些冷却问题而损坏，导致电路板变形，断线 以及元件寿命缩短等。CompactPCI系统为系统中 所有的发热板卡提供了顺畅的散热路径。冷空气可 以随意在板卡间流动，并将热量带走。集成在板卡 底部的风扇系统也加速了散热过程。由于良好的机 械设计带来通畅的散热路径，CompactPCI系统极 少出现散热方面的问题。
CompactPCI 工业控制计算机
• CompactPCI是compact peripheral component interconnect 的英文缩写，意思是“坚实的PCI”。 简单地说，CompactPCI是PCI总线的电气和软件 标准加欧式卡的工业组装标准，它是当今最新的 一种工业计算机标准。
2.7 工业控制计算机
知识与能力目标 1 2 3 4
了解工业控制计算机的功能
了解工业控制计算机的构成 了解常用的工业控制计算机
了解工业控制计算机的应用
任务一 了解工业控制计算机的功能
工业控制计算机是用于实现工
业生产过程控制和管理的计算机，又 称为过程计算机。是自动化技术工具 中最重要的设备。
任务一 了解工业控制计算机的功能
汽车安全性能检测的项目 • • • • • • • (1) 汽车尾气排放量检测 (2) 车速表精度检测 (3) 前照灯性能检测 (4) 喇叭声级 (5) 侧滑量检测 (6) 汽车轴重与总重量测试 (7) 制动力检测
汽车尾气排放量检测
• 检测汽车尾气中有毒物质的排放浓度，使 用排放分析仪检测；通常汽油车检测 CO和 HC的含量，柴油车检测烟度。
CompactPCI与传统工业PC对比， 具有以下几个特性
• 维护性 • 抗震性 • 通风性
• 从传统工业PC系统上更换一块板卡常常是相当耗时的；用户 需松开并移去机箱盖，从板卡上断开所有连接，换卡，重新 连线，重新上机箱盖。由于板卡与外围设备之间可能会有一 些内部连接电缆。而换卡时必须将这些连线断开，因此这一 过程是很容易出错的。所以在维护性方面，传统工业PC系统 无法做到像CompactPCI系统这样简洁而高效。 • 另一方面，CompactPCI设计为可以从前面板拔插板卡。更换 CompactPCI板卡非常简单，无需拆下机箱盖。此外，如果 I/O接线都是通过后面板时，前面CompactPCI板卡上没有任 何连线，更换板卡非常快捷简便，维护时间将会大大缩短。 • CompactPCI支持热插拔技术，即不用关闭计算机系统电源来 插拔或更换计算机配件，支持热切换。
任务四 工业控制机应用举例
全自动汽车安全性能检测线测控系统
全自动汽车安全性能检测线测控系统
– 1. 应用背景 – 2. 汽车安全性能检测的项目 – 3. 汽车安全检测线的布局 – 4. 自动测控系统硬件的构成与实现 – 5. 自动测控系统软件的构成
应用背景
• 目前我国汽车安全性能检测实行定期检测， 过去对机动车的安全检测基本采用眼看、 耳听、手摸等人工经验判断的方法。近十 余年以来，已经实现了汽车安全检测的仪 器化。而采用计算机、智能化仪器仪表和 网络技术研制、推广先进的汽车安全检测 系统，可以大大地提高检测精度和准确性， 并能有效地降低检测时间和检测人员的劳 动强度。
车辆位置与检测设备的监测和控制
• 在自动检测线中，车辆位置与检测设备的监测 和控制是保证自动检测线按正确逻辑运作的关键。 • 监测汽车在检测线上位置的传感器采用用高质 量远红外光电开关；根据各个光电传感器的输出 状态判断车辆的位置。 • 控制车速表试验台和制动试验台举升器升降及 电机起停，采用开关量输出信号，通过控制继电 器和交流接触器来实现控制，开关量的输入输出 由插在2#和3#计算机扩展槽内的数字量输入输出 接口卡提供。
巡回检测和数据处理 顺序控制和数值控制 操作指导 直接数字控制 监督控制 工厂管理或调度
任务二 了解工业控制计算机的构成
工业控制计 算机
a
b
c
人机接口
主机
过程接口
任务三 了解工业控制计算机的种类
1. 加固型工业控制计算机 2. 面板式工业控制机 3. 工业工作站 4. Compact PCI 工业控制计算机
• (1) 检测功能划分 • (2) 系统硬件配置
– 计算机、数据采集系统、车辆位置与检测设备的 监测和控制、检测指示装置
• (3) 系统硬件构成图
检测功能划分
• 将检测功能与设备划分成三个区：
– 1区：负责车辆信息登记； – 2区：包括排放、车速、灯光、喇叭、侧滑检 测； – 3区：包括轴重、制动力检测和检测结果打印， 数据库管理。
车速表精度检测
• 检测汽车车速表指示精度，使用车速表试 验台检测。
前照灯性能检测
• 检测汽车前照灯亮度、 光轴偏移角等参数， 通常使用自动式汽车 前照灯测试仪检测， 分左右灯检测；
喇叭声级
• 检测汽车喇叭声音的 大小，采用声级计检 测；
– 90~115dB(A)
侧滑量检测
• 检测汽车前轮的侧滑量大小，采用侧滑试验台检 测。
汽车轴重与总重量测试
• 检测汽车各轴轴重与总重量，为制动力检 测作准备，使用轴重测试仪测量，每次测 量一个轴的重量。
制动力检测
• 检测汽车各个车轮的制动力和手制动力，判 定汽车制动性能是否合格，使用制动试验台 测试，每次测量一个轴上的两个车轮的制动 力。
汽车安全检测线的布局（平面图）
自动测控系统硬件的构成与实现
工业工作站
• 这是一种将IPC主机、显示器、操作面 板集为一体的IPC机。主机采用主流CPU。 显示器可采用一般的14～20英寸彩色CRT 显示器，也可采用LCD显示器。操作面板 为操作式键盘。采用19英寸架装结构，工 业工作站具有很强的信息处理能力和大量 的I/O扩展槽。可以作为中小型控制系统的 工作站或主机。
• 传统工业PC不能对系统中的外围设备板上提供可 靠而安全的支持，插于其中的板卡只固定于一点。 卡的顶端和底部也没有导轨支持，因此卡与槽的连 接处也容易在震动中接触不良。 • CompactPCI卡牢牢地固定在机箱上，顶端和底部 均有导轨支持。前面板紧固装置将前面板与周围的 机架安全地固定在一起。卡与槽的连接部分通过针 孔连接器紧密地连接。由于卡的四面均将其牢牢地 固定地其位置上，因此即使在剧烈的冲击和振动场 合也能保证持久连接而不会接触不良。
典型产品为研华公司的6xx系列产品
IPC-610
全钢结构的机箱满足EIA RS-310C 19”架 装标准。它能安装多款14槽ISA或PCI总线无源 底板和多款工业电源，构成多款IPC系统。 突 出的特点是防尘、抗震、抗冲击，并能适应工 业环境下很宽的温度变化要求。机箱前面板上 带防尘网的风扇向箱体内吹风，使箱体内产生 正压用以防尘。机箱的前门带锁，可防止电源 开关、复位开关等被误操作，增加了安全性。