1、什么是上位機、下位機上位機上位機是指可以直接發出操控命令的計算機,一般是PC/hostcomputer/mastercomputer/uppercomputer,屏幕上顯示各種信號變化（液壓，水位，溫度等）上位機在工業控制中又被稱作HMI（人機界面）。下位機下位機是直接控制設備獲取設備狀況的計算機，一般是PLC/智能模塊/智能儀表/單片機singlechipinicrocoinputer/sbvecomputer/lowerjomputeriijii.I*riiinjiii-P工具/原料:1幾，下位機lj相應設備據此命令解釋成相應llllHll!*詁1*，r-*railAIrfl-FM1下位機

2、不時讀取設備狀態數據（一般為模擬量），轉換成數字信號反饋給上位機。上下位機都需要編n-*!lI：*升曲W丄N4MU.-Wi*:創洛一lUm丄rral二ir.亠fTT.:i廣障供耳吋rwratISr*Ti料啣Fw辛mnm畤nrzf-0”二r:二二程，都有專門的開發系統。在概念上，控制者和提供服務者是上位機，被控制者和被服務者是下位機，也可以理解為主機和從機的關系，但上位機和下位機是可以轉換的。Mtn.?LC動力柜現場呼關、也機磚攪拌詰建SKi競件結枸明電手儀表UPS打印機電涯5LJ輸入輯出性制面板.2、工作原理：兩機如何通訊，一般取決于下位機，下位機一般具有更可靠的獨有通訊協議；使用一些新的AP

3、I（API（ApplicationProgrammingInterface,應用程序編程接口）是一些預先定義的函數，目的是提供應用程序與開發人員基于某軟件或硬件的以訪問一組例程的能力；多語言支持功能模塊，一般同時支持數種高級語言為上位機編程。通常上位機和下位機通訊可以采用不同的通訊協議，有RS232的串口通訊或者RS485串行通訊。當用計算機和PLC通訊的時候，不但可以采用傳統的D形式的串行通訊，還可以采用更適合工業控制的雙線的PROFIBUS-DP通訊。采用封裝好的程序開發工具就可以實現PLC和上位機的通訊，當然可以自己編寫驅動類的接口協議控制上位機和下位機的通訊。3、經驗：通常工控機，工作

4、站，觸摸屏作為上位機，通信控制PLC，單片機等作為下位機，從而控制相關設備元件和驅動裝置。三SIEMENSS7卷歹I戶LOEtJ-feerriet嵯掠計箕機OPCINLna-t(-總述：上位機是指可以直接發出操控命令的計算機，下位機是直接控制設備獲取設備狀況的計算機工控機，工作站，觸摸屏作為上位機，通信控制PLC，單片機等作為下位機。什么是人機界面人機界面（HumanMachineInteraction,簡稱HMI）,又稱用戶界面或使用者界面，是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計算機系統的重要組成部分。是系統和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，它實現信息的內部形式與人類可以接受

5、形式之間的轉換。凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面。人機界面是指人和機器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領域或稱界面所說人機結合面，信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機器的硬接觸和軟觸，此結合面不僅包括點線面的直接接觸，還包括遠距離的信息傳遞與控制的作用空間。人機結合面是人機系統中的中心一環節，主要由安全工程學的分支學科安全人機工程學去研究和提出解決的依據，并過安全工程設備工程學，安全管理工程學以及安全系統工程學去研究具體的解決方法手段措施安全人機學。它實現信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換。凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面。大量運用在工業與商業上，簡單的區分為“輸入

6、”（Input）與“輸出”（0utput）兩種，輸入指的是由人來進行機械或設備的操作，如把手、開關、門、指令（命令）的下達或保養維護等，而輸出指的是由機械或設備發出來的通知，如故障、警告、操作說明提示等，好的人機接口會幫助使用者更簡單、更正確、更迅速的操作機械，也能使機械發揮最大的效能并延長使用壽命，而市面上所指的人機界面則多狹義的指在軟件人性化的操作接口上。特定行業的人機界面可能有特定的定義和分類，比如工業人機界面(IndustrialHuman-machineInterface或簡稱IndustrialHMI)。人機交互：人機交互、人機互動(Human-ComputerInterface，

7、簡寫HCI，又稱用戶界面或使用者界面)：是一門研究系統與用戶之間的互動關系的學問。系統可以是各種各樣的機器，也可以是計算機化的系統和軟件。人機交互界面通常是指用戶可見的部分。用戶通過人機交互界面與系統交流，并進行操作。小如收音機的播放按鍵，大至飛機上的儀表板、或是發電廠的控制室。人機交互(Human-ComputerInteraction,簡寫HCI)：是研究關于設計、評價和實現供人們使用的交互計算系統以及有關這些現象進行研究的科學。人機交互與人機界面是兩個有著緊密聯系而又不盡相同的概念。人機交互是指人與機器的交互，本質上是人與計算機的交互?；蛘邚母鼜V泛的角度理解：人機交互是指人與含有計算機的

8、機器的交互。具體來說，人機交互用戶與含有計算機機器之間的雙向通信，以一定的符號和液晶屏被用作人機界面顯示器動作來實現，如擊鍵，移動鼠標，顯示屏幕上的符號/圖形等。這個過程包括幾個子過程：識別交互對象-理解交互對象-把握對象情態-信息適應與反饋等；而人機界面是指用戶與含有計算機的機器系統之間的通信媒體或手段，是人機雙向信息交互的支持軟件和硬件。這里界面定義為通信的媒體或手段,它的物化體現是有關的支持軟件和硬件,如帶有鼠標的圖形顯示終端等。人機界面用液晶屏)交互是人與機-環境作用關系/狀況的一種描述。界面是人與機-環境發生交互關系的具體表達形式。交互是實現信息傳達的情境刻畫，而界面是實現交互的手段

9、。在交互設計子系統中，交互是內容/靈魂，界面是形式/肉體；然而在大的產品設計系統中，交互和界面，都只是解決人機關系的一種手段，不是最終目的，其最終目的是解決和滿足人的需求。交互設計是從屬于產品系統的，是對成功的產品設計的一種強有力的支持與完善。如果利用系統論的觀點，交互設計是從屬于產品設計系統的子系統。設計原則：1、以用戶為中心的基本設計原則在系統的設計過程中，設計人員要抓住用戶的特征，發現用戶的需求。在系統整個開發過程中要不斷征求用戶的意見，向用戶咨詢。系統的設計決策要結合用戶的工作和應用環境，必須理解用戶對系統的要求。最好的方法就是讓真實的用戶參與開發，這樣開發人員就能正確地了解用戶的需求

10、和目標，系統就會更加成功。2、順序原則即按照處理事件順序、訪問查看順序（如由整體到單項，由大到小，由上層到下層等）與控制工藝流程等設計監控管理和人機對話主界面及其二級界面。3、功能原則即按照對象應用環境及場合具體使用功能要求，各種子系統控制類型、不同管理對象的同一界面并行處理要求和多項對話交互的同時性要求等，設計分功能區分多級菜單、分層提示信息和多項對話欄并舉的窗口等的人機交互界面，從而使用戶易于分辨和掌握交互界面的使用規律和特點，提高其友好性和易操作性。4、一致性原則包括色彩的一致，操作區域一致，文字的一致。即一方面界面顏色、形狀、字體與國家、國際或行業通用標準相一致。另一方面界面顏色、形狀

11、、字體自成一體，不同設備及其相同設計狀態的顏色應保持一致。界面細節美工設計的一致性使運行人員看界面時感到舒適，從而不分散他的注意力。對于新運行人員，或緊急情況下處理問題的運行人員來說，一致性還能減少他們的操作失誤。5、頻率原則即按照管理對象的對話交互頻率高低設計人機界面的層次順序和對話窗口萊單的顯示位置等，提高監控和訪問對話頻率。6、重要性原則即按照管理對象在控制系統中的重要性和全局性水平，設計人機界面的主次菜單和對話窗口的位置和突顯性，從而有助于管理人員把握好控制系統的主次，實施好控制決策的順序，實現最優調度和管理。7、面向對象原則即按照操作人員的身份特征和工作性質，設計與之相適應和友好的人

12、機界面。根據其工作需要，宜以彈出式窗口顯示提示、引導和幫助信息，從而提高用戶的交互水平和效率。人機交互界面，無論是面向現場控制器還是面向上位監控管理，兩者是有密切內在聯系的，他們監控和管理的現場設各對象是相同的，因此許多現場設備參數在他們之間是共享和相互傳遞的。人機界面的標準化設計應是未來的發展方向，因為它確實體現了易憧、簡單、實用的基木原則，充分表達了以人為本的設計理念。各種工控組態軟件和編程工具為制作精美的人機交互界面提供了強大的支持手段，系統越大越復雜越能體現其優越性。設計過程及步驟：1、創建系統功能的外部模型設計模型主要是考慮軟件的數據結構、總體結構和過程性描述，界面設計一般只作為附屬

13、品，只有對用戶的情況（包括年齡、性別、心理情況、文化程度、個性、種族背景等）有所了解，才能設計出有效的用戶界面；根據終端用戶對未來系統的假想（簡稱系統假想）設計用戶模型，最終使之與系統實現后得到的系統映象（系統的外部特征）相吻合，用戶才能對系統感到滿意并能有效的使用它；建立用戶模型時要充分考慮系統假想給出的信息，系統映象必須準確地反映系統的語法和語義信息?？傊挥辛私庥脩?、了解任務才能設計出好的人機界面。2、確定為完成此系統功能人和計算機應分別完成的任務，任務分析有兩種途徑。一種是從實際出發，通過對原有處于手工或半手工狀態下的應用系統的剖析，將其映射為在人機界面上執行的一組類似的任務；另一種

14、是通過研究系統的需求規格說明，導出一組與用戶模型和系統假想相協調的用戶任務。逐步求精和面向對象分析等技術同樣適用于任務分析。逐步求精技術可把任務不斷劃分為子任務，直至對每個任務的要求都十分清楚；而采用面向對象分析技術可識別出與應用有關的所有客觀的對象以及與對象關聯的動作。3、考慮界面設計中的典型問題，設計任何一個機界面，一般必須考慮系統響應時間、用戶求助機制、錯誤信息處理和命令方式四個方面。系統響應時間過長是交互式系統中用戶抱怨最多的問題，除了響應時間的絕對長短外，用戶對不同命令在響應時間上的差別亦很在意，若過于懸殊用戶將難以接受；用戶求助機制宜采用集成式，避免疊加式系統導致用戶求助某項指南而

15、不得不瀏覽大量無關信息；錯誤和警告信息必須選用用戶明了、含義準確的術語描述，同時還應盡可能提供一些有關錯誤恢復的建議。此外，顯示出錯信息時，若再輔以聽覺（鈴聲）、視覺（專用顏色）刺激，則效果更佳；命令方式最好是菜單與鍵盤命令并存，供用戶選用。4、借助CASE工具構造界面原型，并真正實現設計模型軟件模型一旦確定，即可構造一個軟件原形，此時僅有用戶界面部分，此原形交用戶評審，根據反饋意見修改后再交給用戶評審，直至與用戶模型和系統假想一致為止。一般可借助于用戶界面工具箱（Userinterfacetoolkits）或用戶界面開發系統（Userinterfacedevelopmentsystems）提

16、供的現成的模塊或對象創建各種界面基本成分的工作。5、在人機界面分析設計中所要考慮的人文因素主要包括以下內容：1）人機匹配性：用戶是人，計算機系統作為人完成任務的工具，應該使計算機和人組成的人機系統很好地匹配工作；如果有矛盾，應該讓計算機去適應人，而不是人去適應計算機；2）人的固有技能：作為計算機用戶的人具有許多固有的技能。對這些能力的分析和綜合，有助于對用戶所能勝任的，處理人機界面的復雜程度，以及用戶能從界面獲得多少知識和幫助，以及所化費的時間做出估計或判斷；3）人的固有弱點：人具有遺忘、易出錯、注意力不集中、情緒不穩定等固有弱點。設計良好的人機界面應盡可能減少用戶操作使用時的記憶量，應力求避

17、免可能發生的錯誤；4）用戶的知識經驗和受教育程度：使用計算機用戶的受教育程度，決定了他對計算機系統的知識經驗；5）用戶對系統的期望和態度。使用方法：明確監控任務要求，選擇適合的HMI產品；在PC機上用畫面組態軟件編輯“工程文件”；測試并保存已編輯好的“工程文件”；PC機連接HMI硬件，下載“工程文件”到HMI中；連接HMI和工業控制器（如PLC、儀表等），實現人機交互。發展趨勢：中國是全球人機界面需求量最大的市場，但卻不是全球人機界面產品銷售額最高的市場，這說明，低端人機界面用戶在中國占有很大的份額。近些年來民族品牌的迅速發展，采取低價格等策略，正在大舉進攻低端市場，在國內已經占據了低端市場的

18、優勢地位，贏得了廣大用戶的認可。國際品牌也在逐漸研發其經濟型產品，以搶占低端市場的份額。因此，由于在低端市場的穩扎穩打，國內的人機界面廠商整體業績呈現出快速增長的狀態。人機界面不再是單純的顯示和控制，國內的自動化產業，一些原本不用人機界面的行業，也開始使用人機界面了，這說明人機界面已經成為客戶體驗的不可缺少的一部分，人機界面的用戶界面能更好地反映出設備和流程的狀態，并通過視覺和觸摸的效果，帶給客戶更直觀的感受。有些機械行業，比如說機床、紡織機械、電子設備等行業，在國內已經發展有幾十年的歷史了，相對來說屬于比較成熟的行業，從長遠看，這些行業還存在著設備升級換代的需求。在這個升級換代的過程中，確實

19、會有一些小的、一直使用比較低端產品的廠家被淘汰掉，但也有很多企業在設備更新過程中，將需求重新定位，去尋找那些能夠符合他們發展計劃，幫助他們提高自身生產力的設備供應商。鑒于這種需求，以后人機界面的改變，將在形狀上、觀念上、應用場合等方面都有所改變，從而帶來工控機核心技術的一次次變革。總體來講，人機界面的未來發展趨勢是六個現代化：平臺嵌入化、品牌民族化、設備智能化、界面時尚化、通訊網絡化和節能環?；?。故障處理：一、人機界面無響應，按觸摸任何部位都無響應。處理方法：遇到這種情況，首先檢查各接線接口是否出現松動，然后檢查串口及中斷號是否有沖突，如果是由于沖突引起的，那么應調整資源，避開沖突。其次，檢查

20、人機界面表面是否出現裂縫，如發現有裂縫應及時更換。此外，還需要檢查人機界面表面是否有塵垢，若有，用軟布進行清除。觀察檢查控制盒上的指示燈是否工作正常，正常時，指示燈為綠色，并且閃爍。如果上面的部分均正常，可用替換法檢查人機界面，先替換控制盒，再替換觸摸屏，最后替換主機。二、人機界面正常但電腦不能操作。一臺人機界面，經試驗其本身一切正常，但接上主機后，電腦不能操作。處理方法：對于這種情況，原因有二。其一，可能是人機界面驅動程序版本過低，需要安裝最新的驅動程序。其二，可能是在主機啟動裝載人機界面驅動程序之前，人機界面控制卡接收到操作信號，只需重新斷電后，再啟動計算機即可。三、觸摸不準。一臺表面聲波

21、人機界面，用手指觸摸顯示器屏幕的部位不能正常地完成對應的操作。處理方法：這種現象有2種原因。第一種可能是聲波屏的反射條紋受到輕微破壞，如果遇到這種情況則將無法完全修復；第二種可能是聲波人機界面在使用一段時間后，屏四周的反射條紋上面被灰塵覆蓋，可用一塊干的軟布進行擦拭，然后斷電、重新啟動計算機并重新校準。什么是人機界面?系統和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，它實現信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換。凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面。舉個例子來說，在一座工廠里頭，我們要搜集工廠各個區域的溫度、濕度以及工廠中機器的狀態等等的信息透過一臺主控器監視并記錄這些參數，并在一些意外狀況發生

22、的時候能夠加以處理。這便是一個很典型的人接界面的運用，一般而言，HMI（人機界面）系統必須有幾項基本的能力：1、實時的資料趨勢顯示把擷取的資料立即顯示在屏幕上。2、自動記錄資料自動將資料儲存至數據庫中，以便日后查看。3、歷史資料趨勢顯示把數據庫中的資料作可視化的呈現。4、報表的產生與打印能把資料轉換成報表的格式，并能夠打印出來。5、圖形接口控制操作者能夠透過圖形接口直接控制機臺等裝置。6、警報的產生與記錄使用者可以定義一些警報產生的條件，7、比方說溫度過度或壓力超過臨界值，在這樣的條件下系統會產生警報，通知作業員處理。什么是工控機？工控機是為工業生產控制而設計的專業的計算機，用于對工業生產過程

23、中的機器設備、生產流程、數據參數等進行監測與控制的。因此，相對于個人PC機和服務器，工控機的工作環境是非常惡劣的，對數據的安全性要求是非常高的。為了使得機器能更好的工作，通常會進行區別于普通電腦的加固、防塵、防潮、防腐蝕、防輻射等非常特殊的處理。同時，工控機對于擴展功能的要求非常地高，工控機往往需要單獨定制才滿足特定的外部設備的要求。工控機（IndustrialPersonalComputer-IPC）即工業控制計算機，是一種采用總線結構，對生產過程及機電設備、工藝裝備進行檢測與控制的工具總稱。工控機具有重要的計算機屬性和特征，如具有計算機CPU、硬盤、內存、外設及接口，并有操作系統、控制網絡

24、和協議、計算能力、友好的人機界面。工控行業的產品和技術非常特殊，屬于中間產品，是為其他各行業提供可靠、嵌入式、智能化的工業計算機。工控機的主要類別有：IPC（PC總線工業電腦）、PLC（可編程控制系統）、DCS（分散型控制系統）、FCS（現場總線系統）及CNC（數控系統）五種。IPC工控機是最為常見的，因其價格低、質量高、產量大、軟/硬件資源豐富，已被廣大的技術人員所熟悉和認可，這正是工業電腦熱的基礎。它可以作為一個工業控制器在工業環境中可靠運行。主要用于環境比較惡劣的場合，比如：航海、電廠、化工廠、礦廠、地下作業、機床加工等。工控機箱需具有耐擠壓、耐腐蝕、抗灰塵、抗振動、抗輻射等特點。所以工

25、業機箱在工控機中起到關鍵的作用，工業機箱質量的好壞與工控機工作效率息息相關。工業控制計算機工控機（IndustrialPersonalComputer,IPC）即工業控制計算機，是一種采用總線結構，對生產過程及機電設備、工藝裝備進行檢測與控制的工具總稱。工控機具有重要的計算機屬性和特征，如具有計算機主板、CPU、硬盤、內存、外設及接口，并有操作系統、控制網絡和協議、計算能力、友好的人機界面。工控行業的產品和技術非常特殊，屬于中間產品，是為其他各行業提供穩定、可靠、嵌入式、智能化的工業計算機。主要分類：工控機的主要類別有：IPC（PC總線工業電腦）、PLC（可編程控制系統）、DCS（分散型控制系

26、統）、FCS（現場總線系統）及CNC（數控系統）五種。小型微型工控機）1、IPC即基于PC總線的工業電腦。據2000年IPC統計PC機已占到通用計算機的95%以上，因其價格低、質量高、產量大、軟/硬件資源豐富，已被廣大的技術人員所熟悉和認可，這正是工業電腦熱的基礎。其主要的組成部分為工業機箱、無源底板及可插入其上的各種板卡組成，如CPU卡、I/O卡等。并采取全鋼機殼、機卡壓條過濾網，雙正壓風扇等設計及EMC（electromagneticcompatibility）技術以解決工業現場的電磁干擾、震動、灰塵、高/低溫等問題。IPC有以下特點：可靠性：工業PC具有在粉塵、煙霧、高/低溫、潮濕、震動

27、、腐蝕和快速診斷和可維護性，其MTTR（MeanTimetoRepair）般為5min，MTTF10萬小時以上，而普通PC的MTTF僅為1000015000小時。實時性，工業PC對工業生產過程進行實時在線檢測與控制，對工作狀況的變化給予快速響應及時進行采集和輸出調節（看門狗功能這是普通PC所不具有的），遇險自復位，保證系統正常運行。擴充性，工業PC由于采用底板+CPU卡結構，因而具有很強的輸入輸出功能，最多可擴充20個板卡，能與工業現場的各種外設、板卡如與道控制器、視頻監控系統、車輛檢測儀等相連，以完成各種任務。兼容性，能同時利用ISA與PCI及PICMG資源，并支持各種操作系統，多種語言匯編

28、，多任務操作系統。2、可編程序控制器（PLC）PLC英文全稱ProgrammableLogicController,中文全稱為可編程邏輯控制器。定義是：一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作電子系統。它采用一種可編程的存儲器，在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，通過數字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產過程。可編程控制器是計算機技術與自動化控制技術相結合而開發的一種適用工業環境的新型通用自動控制裝置，是作為傳統繼電器的替換產品而出現的。隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發展，可編程控制器更多地具有了計算機的功能，不僅能實現邏輯控制，還具有

29、了數據處理、通信、網絡等功能。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強等特點，已廣泛應用于工業控制的各個領域，大大推進了機電一體化的進程。3、分散型控制系統（DCS）DCS英文全稱DistributedControlSystem,中文全稱為分布式控制系統。它是一種高性能、高質量、低成本、配置靈活的分散控制系統系列產品，可以構成各種獨立的控制系統、分散控制系統DCS、監控和數據采集系統（SCADA）,能滿足各種工業領域對過程控制和信息管理的需求。系統的模塊化設計、合理的軟硬件功能配置和易于擴展的能力，能廣泛用于各種大、中、小型電站的分散型控制

30、、發電廠自動化系統的改造以及鋼鐵、石化、造紙、水泥等工業生產過程控制。4、現場總線系統（FCS）FCS英文全稱FieldbusControlSystem，中文全稱為現場總線控制系統。它是全數字串行、雙向通信系統。系統內測量和控制設備如探頭、激勵器和控制器可相互連接、監測和控制。在工廠網絡的分級中，它既作為過程控制（如PLC，LC等）和應用智能儀表（如變頻器、閥門、條碼閱讀器等）的局部網，又具有在網絡上分布控制應用的內嵌功能。由于其廣闊的應用前景，眾多國外有實力的廠家競相投入力量，進行產品開發?，F今，國際上已知的現場總線類型有四十余種，比較典型的現場總線有：FF，Profibus，LONwork

31、s，CAN，HART，CC-LINK等。5、數控系統（CNC）CNC英文全稱Computernumericalcontrol,中文全稱為計算機數字控制系統。工控機（圖3）它是采用微處理器或專用微機的數控系統,由事先存放在存儲器里系統程序（軟件）來實現控制邏輯,實現部分或全部數控功能,并通過接口與外圍設備進行聯接,稱為計算機數控,簡稱CNC系統。數控機床是以數控系統為代表的新技術對傳統機械制造產業的滲透形成的機電一體化產品；其技術范圍覆蓋很多領域：1）機械制造技術；2）信息處理、加工、傳輸技術；3）自動控制技術；4）伺服驅動技術；5）傳感器技術；6）軟件技術等。軟件系統：工業控制軟件系統主要包括

32、系統軟件、工控應用軟件和應用軟件開發環境等三大部分。其中系統軟件是其它兩者的基礎核心,因而影響系統軟件設計的開發質量。工控應用軟件主要是根據用戶工業控制和管理的需求而生成的,因此具有專用性。從工控軟件系統發展歷史和現狀來看,工控軟件系統應具5大主要特性：1、開放性。這是現代控制系統和工程設計系中一個至關重要的指標。開放性有助于各種系統的互連、兼容,它有利于設計、建立和應用為一體（集體）的工業思路形成與實現。為了使系統工具良好的開放性,必須選擇開放式的體系結構、工業軟件和軟件環境,這已引起工控界人士的極大關注。2、實時性。工業生產過程的主要特性之一就是實時性,因此相應地要求工控軟件系統應具有較強

33、的實時性。3、網絡集成化。這是由工業過程控制和管理趨勢。4、人機界面更加友好。這不僅是指像菜單驅動所帶來的操作方便,應包括設計和應用兩個方面的人機界面。5、多任務和多線程性?，F代許多控制軟件所面臨的工業對象不再是單任務線,而是較復雜的多任務系統，因此，如何有效地控制和管理這樣的系統仍是日前工控軟件主要的研究對象為適應這種要求，工控軟仵，特別是底層的工控系統軟件必須具有此特性，如多任務實進操作系統的研究和應用等。從工控軟件基本組成上看它可大致劃分為3層；實時操作系統層、拄制管理層以及應用層，實時操作系統OS層是其他層的基礎。工控機(圖4)主要結構：1、全鋼機箱IPC的全鋼機箱是按標準設計的，抗沖

34、擊、抗振動、抗電磁干擾，內部可安裝同PC-bus兼容的無源底板。工控機箱分類：DVR(digitalvideorecording)。工控電腦是在惡劣的環境下使用，對產品的易維護性、散熱、防塵、產品周期、甚至尺寸方面都有著嚴格的要求。因此在設計和選擇工控機平臺的時候，考慮的更多的是機構的設計，然后才是對性能等的考慮。如中昌的工控基本沒有這些保護.工控機箱分類：高度一般分1U(44MM*430MM*XX)，2U(88*430*XX)，3U，4U(176MM*430MM*XX)，5U，6U，7U,8U等，一個1U的高度是44MM,其他高度依次類推；長度：國際標準的長度有兩種450MM與505MM，根

35、據客戶的具體要求還可以擴分其他長度，比如：480MM，500MM，520MM，530MM，600MM等；其中450MM520MM的尺寸機箱占市場需求的90%以上;加長型機箱的作用主要是有以下3個:一個是安裝雙CPU至強12”*13”的主板,必須要520MM的長度才能安裝這樣的大板；另外一個是安裝工業CPU長卡或者是300MM長的視頻卡等需要足夠的擴展空間;最后一個是散熱空間的考慮,由于有些監控用戶需要安裝多路視頻卡與多個硬盤,比如64路,128路等,10個硬盤就需要很好的散熱效果;（三）臥式與壁掛式壁掛式：此外，由于某些設備制造商需要把控制中心dPC）放置在其設備之中。因此對工控機的體積有較為

36、嚴格的要求。傳統的上架式19英寸機箱體積基本很難滿足要求,因此針對此種客戶需求，推出了壁掛式的機箱。例如某品牌的IPC6606/6608壁掛機箱系列。這類機箱由于體積小，并且應用環境在某設備內部，因此設計理念也重在散熱和擴展性能上。下圖是IPC6806應用在某測試平臺的機柜內部狀態。工控機箱內部結構：品質優異的機箱一般都帶金屬彈簧防震功能;安裝硬盤數量一般從415個;底板：底板的規格有多種；主要以主板的規格來劃分。普通的主板一般都可以安裝；其中520MM以下長度的機箱是安裝不了12*13的雙至強大板的主板的，必須要520MM長度的機箱才能安裝。壓卡條：主要起固定作用。有安防監控的安裝視頻長卡，

37、或者是工業CPU長卡時，必須要固定長卡，以免使用過程中出現晃動，不牢固等現象。后槽的擴展：有7槽或14槽兩種；14槽的背板主要的用途是安裝多路視頻卡，比如有些大型的監控系統，則要64路，或者128路時，必須要換成14槽的背板；工控機箱的導熱：散熱結構的合理性是關系到計算機能否穩定工作的重要因素。工控機箱的抗震：工控機箱在工作的時候，由于機箱內部的光驅、硬盤、機箱里的多個風扇在高速運轉的時候都會產生震動，而震動很容易導致光盤讀錯和硬盤磁道損壞以至丟失數據，所以機箱的抗震性也是機箱關鍵的一個結構設計方案。工控機箱的電磁屏蔽：主機在工作的時候，主板、CPU、內存和各種板卡都會產生大量的電磁輻射，如果

38、不加以防范也會對人體造成一定傷害。這個時候機箱就成為了屏蔽電磁輻射，保護健康的一道重要防線。屏蔽良好的機箱還可以有效地阻隔外部輻射干擾，保證計算機內部配件不受外部輻射影響。工控機箱為了增加散熱效果，機箱上必要的部分都會開孔，包括箱體側板孔、抽氣扇進風孔和排氣扇排風孔等等，所以孔的形狀必須符合能阻擋輻射的技術要求。機箱上的開孔要盡量小，而且要盡量采用阻隔輻射能力較強的圓孔。其次，要注意各種指示燈和開關接線的電磁屏蔽。比較長的連接線需要設計成絞線，線兩端的裸露的焊接金屬部分必需用膠套包裹，這樣就避免了機箱內用電線路產生的電磁輻射。2、無源底板無源底板的插槽由總線擴展槽組成?？偩€擴展槽可依據用戶的實

39、際應用選用擴展ISA總線、PCI總線和PCI-E總線、PCIMG總線的多個插槽組成，擴展插槽的數量和位置根據需要有一定選擇，但依據不同PCIMG總線規范版本各種總線在組合搭配上有要求，如PCIMG1.3版本總線不提供ISA總線支持，該板為四層結構，中間兩層分別為地層和電源層，這種結構方式可以減弱板上邏輯信號的相互干擾和降低電源阻抗。底板可插接各種板卡，包括CPU卡、顯示卡、控制卡、I/O卡等。3、工業電源早期在以Intel奔騰處理器為主的之前的工控機主要使用為AT開關電源，目前大部分工控機與PC機一樣主要采用的是ATX電源，平均無故障運行時間達到250,000小時。4、CPU卡IPC的CPU卡

40、有多種，根據尺寸可分為長卡和半長卡，多采用的是桌面式系統處理器，如早期的有386486586PIII，現主流為P4、酷睿雙核等處理器，主板用戶可視自己的需要任意選配。其主要特點是:工作溫度0-60r；帶有硬件;也有部份要求低功耗的CPU卡采用的是嵌入式系列的CPU。5、其他配件IPC的其他配件基本上都與PC機兼容，主要有CPU、內存、顯卡、硬盤、軟驅、鍵盤、鼠標、光驅、顯示器等。主要特點:工控機通俗的說就是專門為工業現場而設計的計算機，而工業現場一般具有強烈的震動，灰塵特別多，另有很高的電磁場力干擾等特點，且一般工廠均是連續作業即一年中一般沒有休息。因此，工控機與普通計算機相比必須具有以下特點

41、:工控機內部結構1、機箱采用鋼結構，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。2、機箱內有專用底板，底板上有PCI和ISA插槽。3、機箱內有專門電源，電源有較強的抗干擾能力。4、要求具有連續長時間工作能力。5、一般采用便于安裝的標準機箱（4U標準機箱較為常見）注：除了以上的特點外，其余基本相同。另外，由于以上的專業特點，同層次的工控機在價格上要比普通計算機偏貴，但一般不會相差太多。盡管工控機與普通的商用計算機機相比，具有得天獨厚的優勢，但其劣勢也是非常明顯的-數據處理能力差，具體如下：1、配置硬盤容量小；2、數據安全性低；3、存儲選擇性??；4、價格較高。日常維護：工控機的日常使用維護，在很多場合使用工

42、控機，但真正能把工控機轉得很好的也不是很多。經?？吹接行┤嗣盍税胩?，還是不能把機器故障排除，而有些人用起來則得心應手。這區別即源自用戶對工控機的正確管理和維護。工控機是為了適應特殊、惡劣環境下工作的一種工業計算機，它的電源、機箱、主板都是為了能適應長時間不間斷運行而設計的。為了更好地使用它，讓它始終保持良好的工作性能，在日常使用中必須對它進行必要、合理的維護。首先，要給工控機一個平穩的工作環境。如當機器對磁盤或硬盤進行讀寫操作時出現震動，驅動器會嚴重磨損或導致硬盤損壞。如果要靠墻放置，距離墻壁至少應有的間隙，以保證散熱良好，否則，會導致元器件加速老化。具體要做好以下幾點：1、機箱機箱中包括工

43、控電源、無源底板、風扇。工控電源：它是為N小時不間斷開機服務的，所以它的性能較好，主要需注意的是盡量減少灰塵的進入，防止灰塵影響風扇的運行。防止瞬時斷電，瞬時斷電又突然來電往往會產生一個瞬間極高的電壓，很可能“燒”壞電腦，電壓的波動（過低或過高）也會對電腦造成損傷。因此，應盡量配備電源。另外，還應防靜電、防雷擊。無源底板：它是為各種板卡包括,）（卡、顯卡、聲卡、網卡等）提供電源的，它的日常維護要注意三點：不能在底板帶電的情況下撥插板卡，插撥板卡時不可用力過猛，過大，用酒精等清洗底板時，要注意防止工具劃傷底板。插槽內不能積灰塵，否則會導致接觸不良，甚至短路。插槽內的金屬腳是否對齊,有無彎曲，否則

44、影響板卡在系統中的運行，會因此出現開機不顯示、板卡找不到、死機等各種現象。風扇：工控箱內風扇是專門為工控機設計的，它是向機箱內吹風，降低機箱內溫度。它要注意的是：電源是否接到插頭上，風扇外部的過濾網要定時清洗（每月一次），以防過多的灰塵進入機箱，禁止尖銳物品損壞風扇頁片。2、主板工控機主板是專為在高、低溫特殊環境中，長時間運行而設計的，它在運用中所要注意的是：不能帶電插撥（內存條，板卡后面的鼠標、鍵盤等），帶電插撥會導致插孔損壞，不能用，嚴重的甚至會使主板損壞。主板上的跳線不能隨便跳，要查看說明書或用戶手冊，否則會由于不同型號主板的電壓設置不同而導致損壞。對主板的灰塵應定時清潔，不能用酒精或水

45、，應用干刷子、吸塵器或皮老虎把灰塵吸完或吹掉。保持主板上內存扦槽的干凈，無斷腳、歪腳。主板下插入無源底板中的金手指要干凈，在底板上要插緊、插到位。3、硬盤、光驅、軟驅硬盤：不要隨意拆卸硬盤,避免振動、擠壓。盡量不要在硬盤運行時關閉計算機電源，這樣突然關機會導致硬盤磁道損壞，數據丟失。不要隨意觸動硬盤上的跳線裝置。搬運時一定要用抗靜電塑料袋包裝或用海綿等防震壓材料固定好，經常檢查病毒，以防侵蝕。在操作系統中有節能功能時要盡量合理使用，以延長硬盤使用壽命。光驅：在使用中不要隨意打開光驅門，不能使用有損傷、盜版光碟，防止灰塵進入光驅內，光驅在使用過程中不要震動，歪曲，拍打。數據線要連接通暢，保證光驅

46、讀盤順利。軟驅：不能把壞盤、有毒盤放入軟驅中，勿使用劣質和發霉的軟盤，匆用尖銳的物品碰撞以防劃傷磁頭。當軟驅正在對磁盤進行讀寫操作時（軟驅指示燈亮），不要強行將磁盤取出，以防損傷磁頭或使磁頭偏移，導致無法正常讀寫。4、各種板卡板卡所要注意的就是防塵，插腳要完好，板卡豎直插入不能歪曲，并且板卡外插孔上的連接件不能帶電撥插。發展前景：隨著社會信息化的不斷深入，關鍵性行業的關鍵任務將越來越多地依靠工控機，而以IPC為基礎的低成本工業控制自動化正在成為主流，本土工控機廠商所受到的重視程度也越來越高。隨著電力、冶金、石化、環保、交通、建筑等行業的迅速發展，從數字家庭用的機頂盒、數字電視，到銀行柜員機、高

47、速公路收費系統、加油站管理、制造業生產線控制，金融、政府、國防等行業信息化需求不斷增加，對工控機的需求很大，工控機市場發展前景十分廣闊。發展趨勢分析：1、DCS（集散控制系統）的發展趨勢雖然以現場總線為基礎的FCS發展很快，并將最終取代傳統的DCS，但Fes發展有很多工作要做，如統一標準，儀表智能化等。另外傳統控制系統的維護和改造還需要DCS，因此FCS完全取代傳統的DCS還需要一個較長的過程。當前工控機仍以大系統、分散對象、連續生產過程（如：冶金、石化、電力）為主，采用分布式系統結構的分散型控制系統仍在發展。由于開放結構和集成技術的發展，促使大型分散型控制系統銷售增加。1）向綜合方向發展：由

48、于標準化數據通信線路和通信網絡的發展，將各種單（多）回路調節器、PLC、工業比、NC等工控設備構成大系統，以滿足工廠自動化要求，并適應開放化的大趨勢。2）向智能化方向發展：由于數據庫系統、推理機能等的發展，尤其是知識庫系統（KBS）和專家系統（ES）的應用，如自學習控制、遠距離診斷和自尋優等，人工智能會在DCS各級實現。和FF現場總線類似，以微處理器為基礎的智能設備，如智能I/O智能PID控制、智能傳感器、變送器、執行器、智能人接口及可編程調節器相繼出現。3）工業PC化：由于鞏組成此S成為一大趨勢，PC作為DCS的操作站或節點機已經很普遍.PCPLC、PCS，19、PcNc等就是PcDcs先驅

49、。4）專業化：DCS為更適合各相應領域的應用，就要進一步了解這個專業的工藝和應用要求，以逐步形成如核電站此S,變電鉆DGS、玻璃DCS及水泥DCS等。2、數控裝置的發展趨勢80年代以來，為適應FMC、FMS、CAM、CIMS的發展需要，數控裝置采用大規模、超大規模集成電路，提高了柔性，功能和效率。1）PC化：由于大規模集成電路制造技術的高度發展，PC硬件結構做得更小，CPU的運行速度越來越高，存儲容量很大。PC機大批量生產，成本大大降低，可靠性不斷提高。PC機的開放性，Windows的應用，更多的技術人員的應用和軟件開發，使PC機的軟件極為豐富。PC機功能已經很強，CAD/CAM的軟件已大量由

50、小型機，工作站向PC機移植，三維圖形顯示工藝數據已經在PC機上建立。因此，PC機已成為開發CNC系統的重要資源與途徑。2）交流伺服化：交流伺服系統恒功率范圍已做到1：4，速度范圍可達到1：1000，基本與直流伺服相當。交流伺服體積小，價格低，可靠性高，應用越來越廣泛。3）高功能的數控系統向綜合自動化方向發展：為適應FMS、CIMS、無人工廠的要求，發展與機器人、自動化小車、自動診斷跟蹤監視系統等的相互聯合，發展控制與管理集成系統，已成為國際上數控系統的方向。4）方便使用：改善人機接口，簡化編程、操作面板使用符號鍵，盡量采用對話方式等，以方便用戶使用。5）柔性化和系統化：數控系統均采用模塊結構，其功能覆蓋面大，從三軸兩聯動的機床到多達24軸以上的柔性加工單元。6）高精度：提高加工精度，高分1辨率旋轉編碼器必不可少。為在超精密加工領域能實現O.OOlum的精度，必須開發超高分辨率的編碼器，O.OOOlum最小設定單位的NC裝置。為在加工中即使負荷變動伺服系統的特性也保持不變，還需采用控制和魯棒（Robust）控制。在伺服系統