工控機(jī)的基本概念與應(yīng)用領(lǐng)域

工控機(jī)不僅以處理工業(yè)環(huán)境中的熱量、沖擊和振動(dòng)而聞名，而且在控制和數(shù)據(jù)收集方面也具有強(qiáng)大的功能能力。功能全面的工控機(jī)有多種尺寸和配置，可以應(yīng)對(duì)極端工業(yè)環(huán)境。然而，在控制能力方面，它的多功能性，可以執(zhí)行多個(gè)控制器的工作，才是它真正的亮點(diǎn)。

許多工控機(jī)都可輕松定制，以適應(yīng)各種應(yīng)用和功能。遺憾的是，定制可能會(huì)導(dǎo)致硬件配置、操作系統(tǒng)和軟件驅(qū)動(dòng)程序問題，但有些工控機(jī)具有嚴(yán)格的版本控制，可以消除這些問題。有些工控機(jī)的設(shè)計(jì)初衷是作為控制器。無論選擇哪種類型的工控機(jī)，控制器都應(yīng)具有高性能。

從極端工業(yè)環(huán)境的角度來看，大多數(shù)工控機(jī)都聲稱具有耐高溫、耐沖擊和耐振動(dòng)的能力。許多工控機(jī)還宣稱具有防塵或防水外殼，可防止侵入。有些工控機(jī)還提供無風(fēng)扇被動(dòng)冷卻，通過設(shè)計(jì)最大限度地減少產(chǎn)生的熱量和消耗的能量。

定義工控機(jī)的運(yùn)行環(huán)境和安裝位置非常重要。通常可擴(kuò)展的19英寸機(jī)架式工控機(jī)有多種外形尺寸。有些緊湊而窄小，有些很高，可以容納許多全尺寸擴(kuò)展卡，但它們通常放在昂貴的機(jī)架式機(jī)柜中。當(dāng)需要占用空間較小的解決方案時(shí)，可以考慮壁掛式和盒式工控機(jī)。雖然它們?nèi)蕴峁┮恍U(kuò)展，但它們可以更容易地安裝在控制柜內(nèi)。平板電腦結(jié)合了顯示器和工控機(jī)，可以是非常緊湊的設(shè)備，也可以是具有IP65防護(hù)等級(jí)的大型多點(diǎn)觸控屏幕的一部分，適合在惡劣環(huán)境中使用。其他基于電腦的控制系統(tǒng)在物理和功能上的配置類似于可編程邏輯控制器的形式和功能。供應(yīng)商提供的工控機(jī)外形尺寸選擇如此廣泛，要求了解安裝目標(biāo)。

工控機(jī)的控制、監(jiān)控、分析和收集應(yīng)用和功能也決定了工控機(jī)的選擇。幸運(yùn)的是，高性能處理器和內(nèi)存、擴(kuò)展槽、內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)、板載usb以及串行和圖形顯示端口的可用性使得定制變得不受限制。

此外，工控機(jī)與工業(yè)環(huán)境中使用的幾乎所有外圍設(shè)備的兼容性，即使是規(guī)格不高的工控機(jī)也能有良好的性能。但是，要做到這一點(diǎn)，需要仔細(xì)研究它將要用于的工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用。

這些工控機(jī)性能高，具有多核處理器。它們可以同時(shí)控制運(yùn)動(dòng)和機(jī)器序列，同時(shí)分析視覺系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)并在顯示屏上以圖形方式顯示結(jié)果。對(duì)于機(jī)器控制，工控機(jī)可以執(zhí)行多軸運(yùn)動(dòng)和機(jī)器人控制，同時(shí)將該運(yùn)動(dòng)與其他自動(dòng)序列和零件跟蹤協(xié)調(diào)起來。同時(shí)，它可以通過提供視覺系統(tǒng)控制器功能來提供質(zhì)量控制能力，用于測(cè)量、檢查、存在性驗(yàn)證和缺陷檢測(cè)。

許多工業(yè)供應(yīng)商已經(jīng)認(rèn)識(shí)到工控機(jī)可以提供完整的解決方案。它不僅僅是一臺(tái)工業(yè)級(jí)臺(tái)式電腦；它是一種可以將機(jī)器或過程控制、運(yùn)動(dòng)控制和可視化結(jié)合到單個(gè)硬件平臺(tái)的設(shè)備。根據(jù)架構(gòu)的不同，工控機(jī)可以是嵌入式處理器，也可以是功能齊全的高性能電腦。

工控機(jī)的產(chǎn)品范圍和擴(kuò)展靈活性是機(jī)器自動(dòng)化的重要特征，而一體化解決方案為控制設(shè)計(jì)人員提供了許多選擇。硬件和軟件可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。這包括處理器能力、系統(tǒng)內(nèi)存、通信方法、操作系統(tǒng)、編程語言、可擴(kuò)展性和外形尺寸。

工控機(jī)的多核處理器和開放式架構(gòu)也是理想的選擇。目前，多核設(shè)計(jì)用于高級(jí)控制和低優(yōu)先級(jí)監(jiān)控功能。每個(gè)功能都在單獨(dú)的處理器核心上運(yùn)行，以滿足實(shí)時(shí)系統(tǒng)性能需求。例如，開放式系統(tǒng)允許在運(yùn)行Windows的同一處理器上運(yùn)行穩(wěn)定的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

工控機(jī)在數(shù)據(jù)收集應(yīng)用中也表現(xiàn)出色，通常充當(dāng)數(shù)據(jù)集中器。憑借其可擴(kuò)展性和開放架構(gòu)，它也是測(cè)試系統(tǒng)的絕佳平臺(tái)，每秒能夠收集數(shù)萬個(gè)模擬和數(shù)字信號(hào)。這些高速數(shù)據(jù)也可以由工控機(jī)存儲(chǔ)和分析，并推送到云端。

雖然可編程邏輯控制器(PLC)和可編程自動(dòng)化控制器(PAC)的功能正在與工控機(jī)的功能融合，但工控機(jī)在處理能力和通信選項(xiàng)方面仍然具有優(yōu)勢(shì)。典型工控機(jī)上的工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線以及USB和串行端口為幾乎所有控制或監(jiān)控工業(yè)應(yīng)用提供了連接和通信協(xié)議。

無論現(xiàn)有或未來計(jì)劃的系統(tǒng)架構(gòu)如何，工控機(jī)都會(huì)建立連接。如今，與條形碼讀取器、ID讀取器、RFID甚至生物識(shí)別讀取器的連接非常常見。將傳統(tǒng)設(shè)備和協(xié)議輕松集成到工控機(jī)以及物聯(lián)網(wǎng)和云中也很常見。

工控機(jī)的適應(yīng)性與其先進(jìn)的控制、運(yùn)動(dòng)控制和可視化功能相結(jié)合，全部集成在一個(gè)控制器中，簡化了設(shè)計(jì)、集成和編程。過去需要多個(gè)控制器才能完成的工作現(xiàn)在只需一個(gè)控制器即可完成，并且具有高水平的性能和功能。工控機(jī)使控制設(shè)計(jì)人員能夠使用單個(gè)控制器作為系統(tǒng)解決方案。硬件制造商正在注意到這一點(diǎn)，PLC和PAC系統(tǒng)很快將跟進(jìn)，提供更多一體化控制系統(tǒng)解決方案。