嵌入式工控機是專為工業(yè)領域設計的緊湊型計算機。 它是一種強化工業(yè)計算機。它可以作為工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運行。常見的嵌入式工控機是箱式工業(yè)控制計算機和無風扇工業(yè)控制計算機。嵌入式工控機性能可靠,無風扇結構,體積小,成本低,在工業(yè)計算機應用中得到越來越廣泛的應用。
嵌入式工控機是一種由工業(yè)設備生產(chǎn)的特殊單板計算機,就像個人計算機切片的功能一樣,專門為某個行業(yè)設計。 嵌入式工業(yè)計算機主要用于銀行,工業(yè)智能設備和其他需要高可靠性和穩(wěn)定性的領域。嵌入式工控機可以是X86結構的,也可以用工業(yè)級單片機及器件制成的。
PC技術推動了嵌入式工控機技術的發(fā)展
嵌入式工控機是嵌入在工業(yè)系統(tǒng)內部,在工業(yè)極端環(huán)境里能夠連續(xù)長期穩(wěn)定可靠工作的工業(yè)型計算機。隨著Intel CPU和Microsoft DOS/WINDOWS架構演變成事實上的標準,ISA/PCI總線加固型工業(yè)PC(IPC)開始向工業(yè)領域滲透。IPC雖然經(jīng)過了工業(yè)化改造(如取消了大母板,采用無源背板、插卡式模板,工業(yè)電源,全鋼密封機箱微正壓散熱,溫度自動檢測和調整等),但其本質上仍然不是工業(yè)型PC,不能從根本上解決大母板水平放置、抗震動沖擊能力差、非均勻散熱、元器件失效率高、平均修復時間(MTTR)長、維護困難等問題,難以滿足工業(yè)控制任務的苛刻要求。為了滿足市場對工業(yè)型計算機的要求,除了VME總線工控機外,產(chǎn)生了一系列基于PC的、與ISA/PCI總線標準兼容的嵌入式工控機,其中比較有代表性的是CompactPCI/PXI總線、AT96總線、 STD總線、STD32總線、 PC/104和PC/104-Plus總線嵌入式工業(yè)控制機。
嵌入式工控機的特點
嵌入式工控機功耗低,體積小,無風扇,穩(wěn)定性強,廣泛應用于工廠生產(chǎn)線控制,視頻監(jiān)控,視頻監(jiān)控,軌道交通,數(shù)字電子,醫(yī)療,視頻會議,地鐵制動, 售票機,汽車電子,游戲機等。
嵌入式工控機的產(chǎn)品性能優(yōu)勢及其巨大的市場潛力,刺激和吸引了眾多工控機廠商投入到嵌入式工控機的開發(fā)行列中。其中比較成功的要數(shù)具有工業(yè)標準總線的STD、VME、PC/104、PCI、CPCI等模板產(chǎn)品。
STD總線是在嵌入式工控機應用領域被廣泛采用的一種工業(yè)標準總線。STD總線模板標準尺寸為4.5×6.5平方英寸,遠遠小于ISA總線模板尺寸,適合作為緊湊加固平臺。由于采用PC和MS-DOS兼容性設計,以及總線I/O的設計思想,使8/16位的STD總線適應高性能32位微處理器的要求。STD總線產(chǎn)品以其開放式體系結構、高強度工業(yè)設計、小尺寸、高可靠、低價格、簡便的I/O接口和不斷增強的網(wǎng)絡通信能力及CPU性能,在嵌入式應用領域有很強的競爭能力。
VME總線分為3.9X6.3平方英寸和9.2X6.3平方英寸兩種規(guī)格。由于嵌入式工控機機發(fā)展的強大攻勢,部分工控機廠商一改歐式VME總線Moto rola微處理器結構,紛紛推出PC和MS-DOS兼容的、80x86結構的VME總線規(guī)范的嵌入式工控機產(chǎn)品。VME總線產(chǎn)品的插針式連接器結構被強震動、沖擊和高塵埃等極惡劣場合廣泛采用 ,特別是在列車、輪船等運動系統(tǒng)中。
PC/104是小型化嵌入式工控機中比較熱門的產(chǎn)品。PC/104總線模板的結構很有特色,尺寸為3.6×3.8平方英寸,沒有總線母板,沒有模板導軌,聯(lián)結采用自層疊方式,最大限度地減小占用空間。由于PC/104總線本身就和ISA規(guī)范完全兼容,從而使它能充分利用商用機市場上同樣的芯片系列,PC/104廠商也能最大限度地分享商用機規(guī)模經(jīng)濟市場中的巨大經(jīng)濟利益。
同時,先進而復雜的操作系統(tǒng)要求有運行速度更快的計算機與之相適應。這一點無論是對商用計算機還是工控機都是一樣的。快速的計算機需要快速的CPU芯片、快速的存儲器和快速的磁盤驅動器,還需要同樣重要的、更快速的總線將所有這些連接在一起。PCI總線就是一種符合需求的高性能計算機總線標準。它是為滿足視頻和高速網(wǎng)絡通信工作等功能要求,由Intel開發(fā)的。PCI是獨立于處理器的32/64位總線,最大數(shù)據(jù)傳輸速度可達264MBps。
CompactPCI簡稱CPCI,是以PCI電氣規(guī)范為標準的高性能工業(yè)用總線,解決了VME等總線技術與PCI總線不兼容的問題。CompactPCI采用VME歐洲卡封裝形式,提供真正工業(yè)封裝的PCI性能和硅片。CompactPCI不需橋路就可驅動多至8個總線插槽,足以滿足大多數(shù)工業(yè)系統(tǒng)的要求。CompactPCI利用最新和最快的視頻、網(wǎng)絡通信和數(shù)據(jù)采集芯片,定位在下一代更快速CPU上,為嵌入式工控機的發(fā)展開辟了一個新天地。