工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析
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(文章來(lái)源:工控網(wǎng))
工控機(jī)(IndustrialPersonalComputer-IPC)即工業(yè)控制計(jì)算機(jī),是一種采用總線結(jié)構(gòu),對(duì)生產(chǎn)過(guò)程及機(jī)電設(shè)備、工藝裝備進(jìn)行檢測(cè)與控制的工具總稱。工控機(jī)具有重要的計(jì)算機(jī)屬性和特征,如具有計(jì)算機(jī)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(jì)算能力、友好的人機(jī)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(jì)算機(jī)。
工控機(jī)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(chǎng)總線系統(tǒng))及CNC(數(shù)控系統(tǒng))五種。
IPC工控機(jī)是最為常見(jiàn)的,因其價(jià)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(rèn)可,這正是工業(yè)電腦熱的基礎(chǔ)。它可以作為一個(gè)工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行。主要用于環(huán)境比較惡劣的場(chǎng)合,比如:航海、電廠、化工廠、礦廠、地下作業(yè)、機(jī)床加工等。工控機(jī)箱需具有耐擠壓、耐腐蝕、抗灰塵、抗振動(dòng)、抗輻射等特點(diǎn)。所以工業(yè)機(jī)箱在工控機(jī)中起到關(guān)鍵的作用,工業(yè)機(jī)箱質(zhì)量的好壞與工控機(jī)工作效率息息相關(guān)。
工控機(jī)箱分類:(一)高度:一般分為1U,2U,3U,4U,5U,6U,7U,8U等,一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)箱。(二)長(zhǎng)度:根據(jù)客戶的具體要求擴(kuò)展各種規(guī)格長(zhǎng)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(jī)箱是較為常見(jiàn)的工業(yè)機(jī)箱,主要是4U規(guī)格為主,4U又以450MM~520MM的尺寸機(jī)箱占市場(chǎng)需求的90%以上;450MM以下短規(guī)格機(jī)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(zhǎng)型機(jī)箱的作用主要是有以下3個(gè):一個(gè)是安裝雙CPU至強(qiáng)EATX12“×13”的主板,必須要520MM的長(zhǎng)度才能安裝這樣的大板;另外一個(gè)是安裝工業(yè)CPU長(zhǎng)卡或者是300MM長(zhǎng)的視頻卡等需要足夠的擴(kuò)展空間;最后一個(gè)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(gè)硬盤,比如64路,128路等,10個(gè)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(duì)工控機(jī)的體積有較為嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)的上架式19英寸機(jī)箱體積基本很難滿足要求,因此針對(duì)此種客戶需求,推出了壁掛式的機(jī)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(hào)壁掛機(jī)箱。這類機(jī)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(jì)理念也重在散熱和擴(kuò)展性能上。
工控機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu):(一)硬盤架,光驅(qū)架:品質(zhì)優(yōu)異的機(jī)箱一般都帶金屬?gòu)椈煞勒鸸δ埽唬ǘ┑装澹旱装宓囊?guī)格有多種;14槽后窗安裝ISA或PCI規(guī)格工業(yè)CPU長(zhǎng)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(zhǎng)卡,或者是工業(yè)CPU長(zhǎng)卡時(shí),必須要固定長(zhǎng)卡,以免使用過(guò)程中出現(xiàn)晃動(dòng),不牢固等現(xiàn)象。
(四)后槽的擴(kuò)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(kuò)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(shí),必須要換成14槽的背板;(五)導(dǎo)軌:機(jī)箱兩側(cè)均需帶有機(jī)柜導(dǎo)軌專用預(yù)留安裝螺絲孔,便于固定于機(jī)柜方便維護(hù)。
(六)工控機(jī)箱的導(dǎo)熱:散熱結(jié)構(gòu)的合理性是關(guān)系到計(jì)算機(jī)能否穩(wěn)定工作的重要因素。(七)工控機(jī)箱的抗震:工控機(jī)箱在工作的時(shí)候,由于機(jī)箱內(nèi)部的光驅(qū)、硬盤、機(jī)箱里的多個(gè)風(fēng)扇在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候都會(huì)產(chǎn)生震動(dòng),而震動(dòng)很容易導(dǎo)致光盤讀錯(cuò)和硬盤磁道損壞以至丟失數(shù)據(jù),所以機(jī)箱的抗震性也是機(jī)箱關(guān)鍵的一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。
(八)工控機(jī)箱的電磁屏蔽:主機(jī)在工作的時(shí)候,主板、CPU、內(nèi)存和各種板卡都會(huì)產(chǎn)生大量的電磁輻射,如果不加以防范也會(huì)對(duì)人體造成一定傷害。這個(gè)時(shí)候機(jī)箱就成為了屏蔽電磁輻射,保護(hù)健康的一道重要防線。屏蔽良好的機(jī)箱還可以有效地阻隔外部輻射干擾,保證計(jì)算機(jī)內(nèi)部配件不受外部輻射影響。
工控機(jī)箱為了增加散熱效果,機(jī)箱上必要的部分都會(huì)開(kāi)孔,包括箱體側(cè)板孔、抽氣扇進(jìn)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(jī)箱上的開(kāi)孔要盡量小,而且要盡量采用阻隔輻射能力較強(qiáng)的圓孔。其次,要注意各種指示燈和開(kāi)關(guān)接線的電磁屏蔽。比較長(zhǎng)的連接線需要設(shè)計(jì)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(jī)箱內(nèi)用電線路產(chǎn)生的電磁輻射。
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