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1、2.7 工业控制计算机,知识与能力目标,了解工业控制计算机的功能,1,了解工业控制计算机的构成,2,了解常用的工业控制计算机,3,了解工业控制计算机的应用,4,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,主机,过程接口,人机接口,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,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,任务三 了解工业控制计算机的种类,加固型工业控制计算机,目前流行的一
2、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ALLINONE主板，留有多个槽口供插入各类IO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-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
3、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。,典型产品为研华公司的6xx系列产品,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
4、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。,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1420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。,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，Co
5、mpactPCI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。,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
6、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。,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
7、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。,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。,全自动汽车安全性能检测线测控系统,任务四 工业控制机应用举例,全
8、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。,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
9、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。,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；90115dB(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
10、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,(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。,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
11、别完成对应的3个功能区的工作。,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。,数据采集系统,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
12、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。,车辆位置与检测设备的监测和控制,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23块显示牌。,检测指示装置,
