工控機（Industrial Personal Computer，IPC）即工業(yè)控制計算機，是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)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(nèi)存、外設及接口，并有操作系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡和協(xié)議、計算能力、友好的人機界面。工控行業(yè)的產(chǎn)品和技術(shù)非常特殊，屬于中間產(chǎn)品，是為其他各行業(yè)提供可靠、嵌入式、智能化的工業(yè)計算機。
 

工控機的主要類別有：IPC（PC總線工業(yè)電腦）、PLC（可編程控制系統(tǒng)）、DCS（分散型控制系統(tǒng)）、FCS（現(xiàn)場總線系統(tǒng)）及CNC（數(shù)控系統(tǒng)）五種。

1、IPC

即基于PC總線的工業(yè)電腦。據(jù)2000年IPC統(tǒng)計PC機

已占到通用計算機的95%以上，因其價格低、質(zhì)量高、產(chǎn)量大、軟/硬件資源豐富，已被廣大的技術(shù)人員所熟悉和認可，這正是工業(yè)電腦熱的基礎。其主要的組成部分為工業(yè)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(wǎng)，雙正壓風扇等設計及EMC（electromagneticcompatibility）技術(shù)以解決工業(yè)現(xiàn)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(yè)PC具有在粉塵、煙霧、高/低溫、潮濕、震動、腐蝕和快速診斷和可維護性，其MTTR（MeanTimetoRepair）一般為5min，MTTF10萬小時以上，而普通PC的MTTF僅為10000～15000小時。

實時性，工業(yè)PC對工業(yè)生產(chǎn)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(diào)節(jié)（看門狗功能這是普通PC所不具有的），遇險自復位，保證系統(tǒng)的正常運行。

擴充性，工業(yè)PC由于采用底板+CPU卡結(jié)構(gòu)，因而具有很強的輸入輸出功能，多可擴充20個板卡，能與工業(yè)現(xiàn)場的各種外設、板卡如與道控制器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、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(tǒng)，多種語言匯編，多任務操作系統(tǒng)。

2、可編程序控制器（PLC）

PLC 英文全稱Programmable Logic Controller，中文全稱為可編程邏輯控

制器。定義是：一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，通過數(shù)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(chǎn)過程。

可編程控制器是計算機技術(shù)與自動化控制技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計算機的功能，不僅能實現(xiàn)邏輯控制，還具有了數(shù)據(jù)處理、通信、網(wǎng)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*力強等特點，已廣泛應用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，大大推進了機電一體化的進程。

3、分散型控制系統(tǒng)（DCS）

DCS 英文全稱Distributed Control System，中文全稱為分布式控制系統(tǒng)。它是一種高性能、高質(zhì)量、低成本、配置靈活的分散控制系統(tǒng)系列產(chǎn)品，可以構(gòu)成各種獨立的控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)DCS、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA），能滿足各種工業(yè)領(lǐng)域?qū)^程控制和信息管理的需求。系統(tǒng)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、發(fā)電廠自動化系統(tǒng)的改造以及鋼鐵、石化、造紙、水泥等工業(yè)生產(chǎn)過程控制。

4、現(xiàn)場總線系統(tǒng)（FCS）

FCS英文全稱Fieldbus Control System，中文全稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。它是全數(shù)字串行、雙向通信系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)測量和控制設備如探頭、激勵器和控制器可相互連接、監(jiān)測和控制。在工廠網(wǎng)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(wǎng)，又具有在網(wǎng)絡上分布控制應用的內(nèi)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(chǎn)品開發(fā)。現(xiàn)今，*上已知的現(xiàn)場總線類型有四十余種，比較典型的現(xiàn)場總線有：FF，Profibus，LONworks，CAN，HART，CC-LINK等。

5、數(shù)控系統(tǒng)（CNC）

CNC英文全稱Computer numerical control，中文全稱為計算機數(shù)字控制系統(tǒng)。

它是采用微處理器或*微機的數(shù)控系統(tǒng)，由事先存放在存儲器里系統(tǒng)程序（軟件）來實現(xiàn)控制邏輯，實現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能，并通過接口與外圍設備進行聯(lián)接，稱為計算機數(shù)控，簡稱CNC系統(tǒng)。數(shù)控機床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)機械制造產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品；其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：

1）機械制造技術(shù)；

2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；

3）自動控制技術(shù)；

4）伺服驅(qū)動技術(shù)；

5）傳感器技術(shù)；

6）軟件技術(shù)等。



1軟件系統(tǒng)
工業(yè)控制軟件系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)軟件、工控應用軟

件和應用軟件開發(fā)環(huán)境等三大部分。其中系統(tǒng)軟件是其它兩者的基礎核心，因而影響系統(tǒng)軟件設計的開發(fā)質(zhì)量。工控應用軟件主要是根據(jù)用戶工業(yè)控制和管理的需求而生成的，因此具有*性。從工控軟件系統(tǒng)發(fā)展歷史和現(xiàn)狀來看，工控軟件系統(tǒng)應具5大主要特性：

1、開放性。這是現(xiàn)代控制系統(tǒng)和工程設計系中一個至關(guān)重要的指標。開放性有助于各種系統(tǒng)的互連、兼容，它有利于設計、建立和應用為一體（集體）的工業(yè)思路形成與實現(xiàn)。為了使系統(tǒng)工具良好的開放性，必須選擇開放式的體系結(jié)構(gòu)、工業(yè)軟件和軟件環(huán)境，這已引起工控界人士的*關(guān)注。

2、實時性。工業(yè)生產(chǎn)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(tǒng)應具有較強的實時性。

3、網(wǎng)絡集成化。這是由工業(yè)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(qū)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(xiàn)代許多控制軟件所面臨的工業(yè)對象不再是單任務線，而是較復雜的多任務系統(tǒng)，因此，如何有效地控制和管理這樣的系統(tǒng)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(tǒng)軟件必須具有此特性 ，如多任務實進操作系統(tǒng)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(tǒng)層、拄制管理層以及應用層，實時操作系統(tǒng)OS層是其他層的基礎。



2主要結(jié)構(gòu)
1、全鋼機箱

IPC的全鋼機箱是按標準設計的，抗沖擊、抗振動、抗電磁干擾，內(nèi)部可安裝同PC-bus兼容的無源底板。

工控機箱分類：

IPC（Industry Personal Computer）簡稱工控機，或者硬盤錄像機，

DVR（digital video recording）。工控電腦是在惡劣的環(huán)境下使用，對產(chǎn)品的易維護性、散熱、防塵、產(chǎn)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(gòu)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：

（一）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；

（二）長度：*標準的長度有兩種450MM與505MM，根據(jù)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450MM~~520MM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(yè)CPU長卡或者是300MM長的視頻卡等需要足夠的擴展空間；后一個是散熱空間的考慮，由于有些監(jiān)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（IPC）放置在其設備之中。因此對工控機的體積有較為嚴格的要求。傳統(tǒng)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IPC－6606/6608壁掛機箱系列。這類機箱由于體積小，并且應用環(huán)境在某設備內(nèi)部，因此設計理念也重在散熱和擴展性能上。下圖是IPC－6806應用在某測試平臺的機柜內(nèi)部狀態(tài)。

工控機箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

硬盤架，光驅(qū)架:硬盤架一般分兩種，一種是分拆式，一種是壓卡式。

品質(zhì)優(yōu)異的機箱一般都帶金屬彈簧防震功能；安裝硬盤數(shù)量一般從4—15個；

底板：底板的規(guī)格有多種；主要以主板的規(guī)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(jiān)控的安裝視頻長卡，或者是工業(yè)CPU長卡時，必須要固定長卡，以免使用過程中出現(xiàn)晃動，不牢固等現(xiàn)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(jiān)控系統(tǒng)，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(jié)構(gòu)的合理性是關(guān)系到計算機能否穩(wěn)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(nèi)部的光驅(qū)、硬盤、機箱里的多個風扇在高速運轉(zhuǎn)的時候都會產(chǎn)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(shù)據(jù)，所以機箱的抗震性也是機箱關(guān)鍵的一個結(jié)構(gòu)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(nèi)存和各種板卡都會產(chǎn)生大量的電磁輻射，如果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(nèi)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(cè)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(shù)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(guān)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(nèi)用電線路產(chǎn)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(jù)用戶的實際應用選用擴展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(shù)量和位置根據(jù)需要有一定選擇，但依據(jù)不同PCIMG總線規(guī)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(jié)構(gòu)，中間兩層分別為地層和電源層，這種結(jié)構(gòu)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(yè)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(guān)電源，與PC機一樣主要采用的是ATX電源，平均*運行時間達到250，000小時。

4、CPU卡

IPC的CPU卡有多種，根據(jù)尺寸可分為長卡和半長卡，多采用的是桌面式系統(tǒng)處理器，如早期的有386\486\586\PIII，現(xiàn)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0-60℃；帶有硬件“看門狗”計時器；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(nèi)存、顯卡、硬盤、軟驅(qū)、鍵盤、鼠標、光驅(qū)、顯示器等。



3適用領(lǐng)域
IPC已被廣泛應用于工業(yè)及人們生活的方方面面。

例如：控制現(xiàn)場、路橋控制收費系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、環(huán)境保護監(jiān)測、通訊保障、智能交通管控系統(tǒng)、樓宇監(jiān)控安防、語音呼叫中心、排隊機、POS柜臺收銀機、數(shù)控機床、加油機、金融信息處理、石化數(shù)據(jù)采集處理、物探、野外便攜作業(yè)、環(huán)保、*、電力、鐵路、高速公路、航天、地鐵、智能樓宇、戶外廣告、等等。



4主要特點
工控機通俗的說就是專門為工業(yè)現(xiàn)場而設計的計算機，而工業(yè)現(xiàn)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(xù)作業(yè)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：

1、機箱采用鋼結(jié)構(gòu)，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。

2、機箱內(nèi)有*底板，底板上有PCI和ISA插槽。

3、機箱內(nèi)有專門電源，電源有較強的抗*力。

4、要求具有連續(xù)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(yè)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(yōu)勢，但其劣勢也是非常明顯的--數(shù)據(jù)處理能力差，具體如下：

1、配置硬盤容量??；

2、數(shù)據(jù)安全性低；

3、存儲選擇性??；

4、價格較高。



5日常維護
工控機的日常使用維護，在很多場合使用工控機，但真正能把工控機轉(zhuǎn)得很好的也不是很多。經(jīng)?？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(qū)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(huán)境下工作的一種工業(yè)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。[1]

首先，要給工控機一個平穩(wěn)的工作環(huán)境。如當機器對磁盤或硬盤進行讀寫操作時出現(xiàn)震動，驅(qū)動器會嚴重磨損或?qū)е掠脖P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(chǎn)生一個瞬間*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(wǎng)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?lián)懿灏蹇?，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(nèi)不能積灰塵，否則會導致接觸不良，甚至短路。插槽內(nèi)的金屬腳是否對齊,有無彎曲，否則影響板卡在系統(tǒng)中的運行，會因此出現(xiàn)開機不顯示、板卡找不到、死機等各種現(xiàn)象。風扇：工控箱內(nèi)風扇是專門為工控機設計的，它是向機箱內(nèi)吹風，降低機箱內(nèi)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(wǎng)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(huán)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(nèi)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?lián)p壞。對主板的灰塵應定時清潔，不能用酒精或水，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(nèi)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(qū)、軟驅(qū)

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(guān)閉計算機電源，這樣突然關(guān)機會導致硬盤磁道損壞，數(shù)據(jù)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(jīng)常檢查病毒，以防侵蝕。在操作系統(tǒng)中有節(jié)能功能時要盡量合理使用，以延長硬盤使用壽命。

光驅(qū)：在使用中不要隨意打開光驅(qū)門，不能使用有損傷、盜版光碟，防止灰塵進入光驅(qū)內(nèi)，光驅(qū)在使用過程中不要震動，歪曲，拍打。數(shù)據(jù)線要連接通暢，保證光驅(qū)讀盤順利。

軟驅(qū)：不能把壞盤、有毒盤放入軟驅(qū)中，勿使用劣質(zhì)和發(fā)霉的軟盤，匆用尖銳的物品碰撞以防劃傷磁頭。當軟驅(qū)正在對磁盤進行讀寫操作時（軟驅(qū)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。



6發(fā)展前景
隨著社會信息化的不斷深入，關(guān)鍵性行業(yè)的關(guān)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(yè)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(huán)保、交通、建筑等行業(yè)的迅速發(fā)展，從數(shù)字家庭用的機頂盒、數(shù)字電視，到銀行柜員機、高速公路收費系統(tǒng)、加油站管理、制造業(yè)生產(chǎn)線控制，金融、政府、國防等行業(yè)信息化需求不斷增加，對工控機的需求很大，工控機市場發(fā)展前景十分廣闊。

發(fā)展趨勢分析：

1、DCS（集散控制系統(tǒng)）的發(fā)展趨勢

雖然以現(xiàn)場總線為基礎的FCS發(fā)展很快，并將終取代傳統(tǒng)的DCS，但Fcs發(fā)展有很多工作要做，如統(tǒng)一標準，儀表智能化等。另外傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的維護和改造還需要DCS，因此FCS*取代傳統(tǒng)的DCS還需要一個較長的過程。

當前工控機仍以大系統(tǒng)、分散對象、連續(xù)生產(chǎn)過程（如：冶金、石化、電力）為主，采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分散型控制系統(tǒng)仍在發(fā)展。由于開放結(jié)構(gòu)和集成技術(shù)的發(fā)展，促使大型分散型控制系統(tǒng)銷售增加。

1）向綜合方向發(fā)展：由于標準化數(shù)據(jù)通信線路和通信網(wǎng)絡的發(fā)展，將各種單（多）回路調(diào)節(jié)器、PLC、工業(yè)比、NC等工控設備構(gòu)成大系統(tǒng)，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(fā)展：由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、推理機能等的發(fā)展，尤其是知識庫系統(tǒng)（KBS）和專家系統(tǒng)（ES）的應用，如自學習控制、遠距離診斷和自尋優(yōu)等，人工智能會在DCS各級實現(xiàn)。和FF現(xiàn)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(zhí)行器、智能人接口及可編程調(diào)節(jié)器相繼出現(xiàn)。

3）工業(yè)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(jié)點機已經(jīng)很普遍.PC—PLC、PC—S，19、Pc—Nc等就是Pc—Dcs*。

4）專業(yè)化：DCS為更適合各相應領(lǐng)域的應用，就要進一步了解這個專業(yè)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(shù)控裝置的發(fā)展趨勢

80年代以來，為適應FMC、FMS、CAM、CIMS的發(fā)展需要，數(shù)控裝置采用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，提高了柔性，功能和效率。

1）PC化：由于大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的高度發(fā)展，PC硬件結(jié)構(gòu)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(chǎn)，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(shù)人員的應用和軟件開發(fā)，使PC機的軟件極為豐富。PC機功能已經(jīng)很強，CAD/CAM的軟件已大量由小型機，工作站向PC機移植，三維圖形顯示工藝數(shù)據(jù)已經(jīng)在PC機上建立。因此，PC機已成為開發(fā)CNC系統(tǒng)的重要資源與途徑。

2）交流伺服化：交流伺服系統(tǒng)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(shù)控系統(tǒng)向綜合自動化方向發(fā)展：為適應FMS、CIMS、無人工廠的要求，發(fā)展與機器人、自動化小車、自動診斷跟蹤監(jiān)視系統(tǒng)等的相互聯(lián)合，發(fā)展控制與管理集成系統(tǒng)，已成為*上數(shù)控系統(tǒng)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(tǒng)化：數(shù)控系統(tǒng)均采用模塊結(jié)構(gòu)，其功能覆蓋面大，從三軸兩聯(lián)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(zhuǎn)編碼器*。為在超精密加工領(lǐng)域能實現(xiàn)0.O01um的精度，必須開發(fā)超高分辨率的編碼器，O.0001um小設定單位的NC裝置。為在加工中即使負荷變動伺服系統(tǒng)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(tǒng)的控制中，用高速微處理器，采用基于現(xiàn)代控制論前饋控制、二自由度控制、學習控制等。其數(shù)字控制系統(tǒng)的跟蹤誤差不超過2um。

7）機械智能化：它在NC領(lǐng)域內(nèi)是一種新技術(shù)，所謂機械智能化功能，是指機械自身可補償溫度、機械負荷等引起的機械變形的功能。這就需要檢測主軸負荷、主軸及機座變形的傳感器和處理傳感器輸出信號的電路。

8）診斷維修智能化：故障的診斷與維修是NC的重要技術(shù)?；贏I專家系統(tǒng)的故障診斷已存在，現(xiàn)今主要是建立用于診斷故障的數(shù)據(jù)庫。把NC裝置通過internet和Internet與*計算機相連接，使其具有遠距離診斷的功能。

進一步的發(fā)展是預維修系統(tǒng)，即在故障將要發(fā)生前把將要發(fā)生故障的部件更換下來的系統(tǒng)，它需要通過智能傳感器、高速PMC及大型數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)。



7國內(nèi)市場
工控機自從上世紀90年代進入中國大陸市場以來，至今已有20年余。期間工控機市場的發(fā)展，并不能算是一帆風順，開拓、嘗試、接受、認可、批評、前進等不同聲音始終不絕于耳。伴隨著計算機技術(shù)和自動化技術(shù)日新月異的發(fā)展，中國經(jīng)濟社會整體自動化、信息化水平的進程也正在加快。而作為計算機技術(shù)和自動化技術(shù)相融合的一種產(chǎn)品，工控機自身已經(jīng)取得長足的技術(shù)進步，在大陸市場的應用也呈現(xiàn)出了新的局面，具體表現(xiàn)在以下四個方面：

、從工控機產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展來講，“嵌入式系統(tǒng)”“無風扇結(jié)構(gòu)”“機箱散熱”“固態(tài)硬盤”“箱式”“平板式”等新技術(shù)、新產(chǎn)品的應用，適應了自動化產(chǎn)品“小型化”“智能化”“低功耗”的發(fā)展趨勢，已經(jīng)大大提高了工控機的系統(tǒng)穩(wěn)定性，也降低了制造和應用成本；

第二、從工控機產(chǎn)品的形態(tài)來講，工控機產(chǎn)品的定義范疇日益擴大，甚至與商用PC、商用工作站等其它計算機產(chǎn)品之間的概念區(qū)隔逐漸模糊；工控機產(chǎn)品除了傳統(tǒng)的4U機架式工控機之外，箱式、面板式、單板電腦、嵌入式、便攜式、行業(yè)*電腦等其它工控機產(chǎn)品形式也得到了許多客戶的接受認可和大量市場應用；

第三、從工控機產(chǎn)品的銷售渠道模式來講，一些供應商變更了原有的銷售渠道及模式，調(diào)整了直銷分銷的銷售策略側(cè)重，也變革了原裝整機、組裝整機、板卡的出貨配額。這些調(diào)整變革的背后，是各家供應商為適應市場發(fā)展的新形勢、提高客戶滿意度、搶占*的深層考慮和市場反應行為；

第四、從工控機下游應用行業(yè)來看，一些工控機傳統(tǒng)的優(yōu)勢應用行業(yè)正在遭遇商用PC、商用工作站的挑戰(zhàn)，大有沒落甚至被取代的趨勢；而一些新興的應用市場卻不斷涌現(xiàn)，且呈現(xiàn)快速增長的趨勢。



8外部原因分析
一、空氣中的可吸入顆粒物多：工廠內(nèi)的原料大多需要粉料進行加工，加上外界空氣流動大、沙塵多，工控機內(nèi)容易集積大量粘糊狀積塵，造成工控機內(nèi)局部溫度過高，帶來硬件損壞。這種情況多發(fā)于CPU、電源、硬盤、顯卡等散熱風扇周圍。積塵較輕的地方，在正常生產(chǎn)允許的情況下，可以采用定時吹塵。積塵較嚴重的地方，可以工控機箱透風處安置濾塵紗布，需要做定期清理。[2]

二、供電電壓波動大、易停電：工業(yè)的發(fā)展和生活水平的提高，對電量的需求量也日益增大，一些比較偏僻的地區(qū)容易出現(xiàn)供電不足的現(xiàn)象，電壓不穩(wěn)。造成工控系統(tǒng)經(jīng)常重新啟動，系統(tǒng)重要的日志文件容易丟失而導致無法正常啟動。因此工控機工作環(huán)境電源的穩(wěn)定關(guān)系到工控機工作正常與否。需要采用穩(wěn)壓電源和UPS不間斷電源進行保護，具體設備選型，要依負載功率大小、需保持工作時間多少來定。

三、環(huán)境濕度不適宜：工控機是由許多電子元件的集成電路構(gòu)成，其絕緣性能跟環(huán)境濕度有很大關(guān)系。濕度過大，很容易造成電路板短路而燒毀;濕度過小，容易產(chǎn)生靜電，也會擊穿部分電子元件。因此，濕度過大、過小，都會給工控機帶來潛在的威脅。靜電防護問題上要求我們工控機上必須要有良好的儀表接地。

四、地面震感大：許多工廠生產(chǎn)中需要電機產(chǎn)生拖動、震動等物理性位移動作，不僅帶來巨大的噪音，機器工作時帶來的震動會給工控機磁盤、光驅(qū)、軟驅(qū)帶來巨大的損害。磁盤生產(chǎn)的工藝越來越高。在自動化控制系統(tǒng)中的大量數(shù)據(jù)交換中，長時間、高速度運轉(zhuǎn)的磁盤，容易因磁盤震動，導致磁盤讀寫能力下降，磁頭定位緩慢，甚至造成磁盤損壞;因此減少工控機環(huán)境震感，有利于保護磁盤。