工業(yè)控制計算機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析

（文章來源：工控網(wǎng)）

工控機（IndustrialPersonalComputer-IPC）即工業(yè)控制計算機，是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)過程及機電設(shè)備、工藝裝備進行檢測與控制的工具總稱。工控機具有重要的計算機屬性和特征，如具有計算機CPU、硬盤、內(nèi)存、外設(shè)及接口，并有操作系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議、計算能力、友好的人機界面。工控行業(yè)的產(chǎn)品和技術(shù)非常特殊，屬于中間產(chǎn)品，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。

工控機的主要類別有：IPC（PC總線工業(yè)電腦）、PLC（可編程控制系統(tǒng)）、DCS（分散型控制系統(tǒng)）、FCS（現(xiàn)場總線系統(tǒng)）及CNC（數(shù)控系統(tǒng)）五種。

IPC工控機是最為常見的，因其價格低、質(zhì)量高、產(chǎn)量大、軟/硬件資源豐富，已被廣大的技術(shù)人員所熟悉和認可，這正是工業(yè)電腦熱的基礎(chǔ)。它可以作為一個工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運行。主要用于環(huán)境比較惡劣的場合，比如：航海、電廠、化工廠、礦廠、地下作業(yè)、機床加工等。工控機箱需具有耐擠壓、耐腐蝕、抗灰塵、抗振動、抗輻射等特點。所以工業(yè)機箱在工控機中起到關(guān)鍵的作用，工業(yè)機箱質(zhì)量的好壞與工控機工作效率息息相關(guān)。

工控機箱分類：（一）高度：一般分為1U，2U，3U，4U，5U，6U，7U，8U等，一個1U的高度是44.5MM，其他高度依次類推；上架式寬度也是有固定標準的，箱體統(tǒng)一寬度為430MM，帶把手寬度為482MM，稱之為上架式19英寸機箱。（二）長度：根據(jù)客戶的具體要求擴展各種規(guī)格長度，比如：380MM，400MM，450MM，480MM，500MM，520MM，530MM，600MM等；（三）臥式與壁掛式。

〔1〕臥式：臥式機箱是較為常見的工業(yè)機箱，主要是4U規(guī)格為主，4U又以450MM～520MM的尺寸機箱占市場需求的90%以上；450MM以下短規(guī)格機箱主要是安裝M-ATX和ITX小主板；450MM～500MM間是安裝ATX規(guī)格主板；520MM以上加長型機箱的作用主要是有以下3個：一個是安裝雙CPU至強EATX12“×13”的主板，必須要520MM的長度才能安裝這樣的大板；另外一個是安裝工業(yè)CPU長卡或者是300MM長的視頻卡等需要足夠的擴展空間；最后一個是散熱空間的考慮，由于有些監(jiān)控用戶需要安裝多路視頻卡與多個硬盤，比如64路，128路等，10個硬盤就需要很好的散熱效果。

〔2〕壁掛式：由于某些設(shè)備制造商需要把控制中心（IPC）放置在其設(shè)備之中。因此對工控機的體積有較為嚴格的要求。傳統(tǒng)的上架式19英寸機箱體積基本很難滿足要求，因此針對此種客戶需求，推出了壁掛式的機箱。例如東莞市久訊電腦有限公司生產(chǎn)“久銀工控”品牌的6C330型號壁掛機箱。這類機箱由于體積小，并且應(yīng)用環(huán)境在某設(shè)備內(nèi)部，因此設(shè)計理念也重在散熱和擴展性能上。

工控機箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)：（一）硬盤架，光驅(qū)架：品質(zhì)優(yōu)異的機箱一般都帶金屬彈簧防震功能；（二）底板：底板的規(guī)格有多種；14槽后窗安裝ISA或PCI規(guī)格工業(yè)CPU長卡母板，7槽后窗安裝ATX規(guī)格普通PC主板。（三）壓卡條：主要起固定作用。有安防監(jiān)控的安裝視頻長卡，或者是工業(yè)CPU長卡時，必須要固定長卡，以免使用過程中出現(xiàn)晃動，不牢固等現(xiàn)象。

（四）后槽的擴展：有7槽或14槽兩種；7槽背板主要為普通PC主板安裝其他擴展卡；14槽的背板主要的用途是安裝多路視頻卡，比如有些大型的監(jiān)控系統(tǒng)，則要64路，或者128路時，必須要換成14槽的背板；（五）導(dǎo)軌：機箱兩側(cè)均需帶有機柜導(dǎo)軌專用預(yù)留安裝螺絲孔，便于固定于機柜方便維護。

（六）工控機箱的導(dǎo)熱：散熱結(jié)構(gòu)的合理性是關(guān)系到計算機能否穩(wěn)定工作的重要因素。（七）工控機箱的抗震：工控機箱在工作的時候，由于機箱內(nèi)部的光驅(qū)、硬盤、機箱里的多個風(fēng)扇在高速運轉(zhuǎn)的時候都會產(chǎn)生震動，而震動很容易導(dǎo)致光盤讀錯和硬盤磁道損壞以至丟失數(shù)據(jù)，所以機箱的抗震性也是機箱關(guān)鍵的一個結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

（八）工控機箱的電磁屏蔽：主機在工作的時候，主板、CPU、內(nèi)存和各種板卡都會產(chǎn)生大量的電磁輻射，如果不加以防范也會對人體造成一定傷害。這個時候機箱就成為了屏蔽電磁輻射，保護健康的一道重要防線。屏蔽良好的機箱還可以有效地阻隔外部輻射干擾，保證計算機內(nèi)部配件不受外部輻射影響。

工控機箱為了增加散熱效果，機箱上必要的部分都會開孔，包括箱體側(cè)板孔、抽氣扇進風(fēng)孔和排氣扇排風(fēng)孔等等，所以孔的形狀必須符合能阻擋輻射的技術(shù)要求。機箱上的開孔要盡量小，而且要盡量采用阻隔輻射能力較強的圓孔。其次，要注意各種指示燈和開關(guān)接線的電磁屏蔽。比較長的連接線需要設(shè)計成絞線，線兩端的裸露的焊接金屬部分必需用膠套包裹，這樣就避免了機箱內(nèi)用電線路產(chǎn)生的電磁輻射。
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