工控機的基本概念與應用領域

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

許多工控機都可輕松定制，以適應各種應用和功能。遺憾的是，定制可能會導致硬件配置、操作系統(tǒng)和軟件驅動程序問題，但有些工控機具有嚴格的版本控制，可以消除這些問題。有些工控機的設計初衷是作為控制器。無論選擇哪種類型的工控機，控制器都應具有高性能。

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

定義工控機的運行環(huán)境和安裝位置非常重要。通常可擴展的19英寸機架式工控機有多種外形尺寸。有些緊湊而窄小，有些很高，可以容納許多全尺寸擴展卡，但它們通常放在昂貴的機架式機柜中。當需要占用空間較小的解決方案時，可以考慮壁掛式和盒式工控機。雖然它們仍提供一些擴展，但它們可以更容易地安裝在控制柜內。平板電腦結合了顯示器和工控機，可以是非常緊湊的設備，也可以是具有IP65防護等級的大型多點觸控屏幕的一部分，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。供應商提供的工控機外形尺寸選擇如此廣泛，要求了解安裝目標。

工控機的控制、監(jiān)控、分析和收集應用和功能也決定了工控機的選擇。幸運的是，高性能處理器和內存、擴展槽、內置網(wǎng)絡、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，工控機與工業(yè)環(huán)境中使用的幾乎所有外圍設備的兼容性，即使是規(guī)格不高的工控機也能有良好的性能。但是，要做到這一點，需要仔細研究它將要用于的工業(yè)自動化應用。

這些工控機性能高，具有多核處理器。它們可以同時控制運動和機器序列，同時分析視覺系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)并在顯示屏上以圖形方式顯示結果。對于機器控制，工控機可以執(zhí)行多軸運動和機器人控制，同時將該運動與其他自動序列和零件跟蹤協(xié)調起來。同時，它可以通過提供視覺系統(tǒng)控制器功能來提供質量控制能力，用于測量、檢查、存在性驗證和缺陷檢測。

許多工業(yè)供應商已經(jīng)認識到工控機可以提供完整的解決方案。它不僅僅是一臺工業(yè)級臺式電腦；它是一種可以將機器或過程控制、運動控制和可視化結合到單個硬件平臺的設備。根據(jù)架構的不同，工控機可以是嵌入式處理器，也可以是功能齊全的高性能電腦。

工控機的產(chǎn)品范圍和擴展靈活性是機器自動化的重要特征，而一體化解決方案為控制設計人員提供了許多選擇。硬件和軟件可以根據(jù)需要進行調整，以實現(xiàn)經(jīng)濟高效的解決方案。這包括處理器能力、系統(tǒng)內存、通信方法、操作系統(tǒng)、編程語言、可擴展性和外形尺寸。

工控機的多核處理器和開放式架構也是理想的選擇。目前，多核設計用于高級控制和低優(yōu)先級監(jiān)控功能。每個功能都在單獨的處理器核心上運行，以滿足實時系統(tǒng)性能需求。例如，開放式系統(tǒng)允許在運行 Windows 的同一處理器上運行穩(wěn)定的實時操作系統(tǒng)。

工控機在數(shù)據(jù)收集應用中也表現(xiàn)出色，通常充當數(shù)據(jù)集中器。憑借其可擴展性和開放架構，它也是測試系統(tǒng)的絕佳平臺，每秒能夠收集數(shù)萬個模擬和數(shù)字信號。這些高速數(shù)據(jù)也可以由工控機存儲和分析，并推送到云端。

雖然可編程邏輯控制器 (PLC) 和可編程自動化控制器 (PAC) 的功能正在與工控機的功能融合，但工控機在處理能力和通信選項方面仍然具有優(yōu)勢。典型工控機上的工業(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)應用提供了連接和通信協(xié)議。

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

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