工控机的基本概念与应用领域

工控机不仅以处理工业环境中的热量、冲击和振动而闻名，而且在控制和数据收集方面也具有强大的功能能力。功能全面的工控机有多种尺寸和配置，可以应对极端工业环境。然而，在控制能力方面，它的多功能性，可以执行多个控制器的工作，才是它真正的亮点。

许多工控机都可轻松定制，以适应各种应用和功能。遗憾的是，定制可能会导致硬件配置、操作系统和软件驱动程序问题，但有些工控机具有严格的版本控制，可以消除这些问题。有些工控机的设计初衷是作为控制器。无论选择哪种类型的工控机，控制器都应具有高性能。

从极端工业环境的角度来看，大多数工控机都声称具有耐高温、耐冲击和耐振动的能力。许多工控机还宣称具有防尘或防水外壳，可防止侵入。有些工控机还提供无风扇被动冷却，通过设计最大限度地减少产生的热量和消耗的能量。

定义工控机的运行环境和安装位置非常重要。通常可扩展的19英寸机架式工控机有多种外形尺寸。有些紧凑而窄小，有些很高，可以容纳许多全尺寸扩展卡，但它们通常放在昂贵的机架式机柜中。当需要占用空间较小的解决方案时，可以考虑壁挂式和盒式工控机。虽然它们仍提供一些扩展，但它们可以更容易地安装在控制柜内。平板电脑结合了显示器和工控机，可以是非常紧凑的设备，也可以是具有IP65防护等级的大型多点触控屏幕的一部分，适合在恶劣环境中使用。其他基于电脑的控制系统在物理和功能上的配置类似于可编程逻辑控制器的形式和功能。供应商提供的工控机外形尺寸选择如此广泛，要求了解安装目标。

工控机的控制、监控、分析和收集应用和功能也决定了工控机的选择。幸运的是，高性能处理器和内存、扩展槽、内置网络、板载usb以及串行和图形显示端口的可用性使得定制变得不受限制。

此外，工控机与工业环境中使用的几乎所有外围设备的兼容性，即使是规格不高的工控机也能有良好的性能。但是，要做到这一点，需要仔细研究它将要用于的工业自动化应用。

这些工控机性能高，具有多核处理器。它们可以同时控制运动和机器序列，同时分析视觉系统检测数据并在显示屏上以图形方式显示结果。对于机器控制，工控机可以执行多轴运动和机器人控制，同时将该运动与其他自动序列和零件跟踪协调起来。同时，它可以通过提供视觉系统控制器功能来提供质量控制能力，用于测量、检查、存在性验证和缺陷检测。

许多工业供应商已经认识到工控机可以提供完整的解决方案。它不仅仅是一台工业级台式电脑；它是一种可以将机器或过程控制、运动控制和可视化结合到单个硬件平台的设备。根据架构的不同，工控机可以是嵌入式处理器，也可以是功能齐全的高性能电脑。

工控机的产品范围和扩展灵活性是机器自动化的重要特征，而一体化解决方案为控制设计人员提供了许多选择。硬件和软件可以根据需要进行调整，以实现经济高效的解决方案。这包括处理器能力、系统内存、通信方法、操作系统、编程语言、可扩展性和外形尺寸。

工控机的多核处理器和开放式架构也是理想的选择。目前，多核设计用于高级控制和低优先级监控功能。每个功能都在单独的处理器核心上运行，以满足实时系统性能需求。例如，开放式系统允许在运行 Windows 的同一处理器上运行稳定的实时操作系统。

工控机在数据收集应用中也表现出色，通常充当数据集中器。凭借其可扩展性和开放架构，它也是测试系统的绝佳平台，每秒能够收集数万个模拟和数字信号。这些高速数据也可以由工控机存储和分析，并推送到云端。

虽然可编程逻辑控制器 (PLC) 和可编程自动化控制器 (PAC) 的功能正在与工控机的功能融合，但工控机在处理能力和通信选项方面仍然具有优势。典型工控机上的工业以太网、现场总线以及 USB 和串行端口为几乎所有控制或监控工业应用提供了连接和通信协议。

无论现有或未来计划的系统架构如何，工控机都会建立连接。如今，与条形码读取器、ID读取器、RFID甚至生物识别读取器的连接非常常见。将传统设备和协议轻松集成到工控机以及物联网和云中也很常见。

工控机的适应性与其先进的控制、运动控制和可视化功能相结合，全部集成在一个控制器中，简化了设计、集成和编程。过去需要多个控制器才能完成的工作现在只需一个控制器即可完成，并且具有高水平的性能和功能。工控机使控制设计人员能够使用单个控制器作为系统解决方案。硬件制造商正在注意到这一点，PLC 和PAC 系统很快将跟进，提供更多一体化控制系统解决方案。