工业控制计算机的内部结构分析

（文章来源：工控网）

工控机（IndustrialPersonalComputer-IPC）即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。工控行业的产品和技术非常特殊，属于中间产品，是为其他各行业提供可靠、嵌入式、智能化的工业计算机。

工控机的主要类别有：IPC（PC总线工业电脑）、PLC（可编程控制系统）、DCS（分散型控制系统）、FCS（现场总线系统）及CNC（数控系统）五种。

IPC工控机是最为常见的，因其价格低、质量高、产量大、软/硬件资源丰富，已被广大的技术人员所熟悉和认可，这正是工业电脑热的基础。它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。主要用于环境比较恶劣的场合，比如：航海、电厂、化工厂、矿厂、地下作业、机床加工等。工控机箱需具有耐挤压、耐腐蚀、抗灰尘、抗振动、抗辐射等特点。所以工业机箱在工控机中起到关键的作用，工业机箱质量的好坏与工控机工作效率息息相关。

工控机箱分类：（一）高度：一般分为1U，2U，3U，4U，5U，6U，7U，8U等，一个1U的高度是44.5MM，其他高度依次类推；上架式宽度也是有固定标准的，箱体统一宽度为430MM，带把手宽度为482MM，称之为上架式19英寸机箱。（二）长度：根据客户的具体要求扩展各种规格长度，比如：380MM，400MM，450MM，480MM，500MM，520MM，530MM，600MM等；（三）卧式与壁挂式。

〔1〕卧式：卧式机箱是较为常见的工业机箱，主要是4U规格为主，4U又以450MM～520MM的尺寸机箱占市场需求的90%以上；450MM以下短规格机箱主要是安装M-ATX和ITX小主板；450MM～500MM间是安装ATX规格主板；520MM以上加长型机箱的作用主要是有以下3个：一个是安装双CPU至强EATX12“×13”的主板，必须要520MM的长度才能安装这样的大板；另外一个是安装工业CPU长卡或者是300MM长的视频卡等需要足够的扩展空间；最后一个是散热空间的考虑，由于有些监控用户需要安装多路视频卡与多个硬盘，比如64路，128路等，10个硬盘就需要很好的散热效果。

〔2〕壁挂式：由于某些设备制造商需要把控制中心（IPC）放置在其设备之中。因此对工控机的体积有较为严格的要求。传统的上架式19英寸机箱体积基本很难满足要求，因此针对此种客户需求，推出了壁挂式的机箱。例如东莞市久讯电脑有限公司生产“久银工控”品牌的6C330型号壁挂机箱。这类机箱由于体积小，并且应用环境在某设备内部，因此设计理念也重在散热和扩展性能上。

工控机箱内部结构：（一）硬盘架，光驱架：品质优异的机箱一般都带金属弹簧防震功能；（二）底板：底板的规格有多种；14槽后窗安装ISA或PCI规格工业CPU长卡母板，7槽后窗安装ATX规格普通PC主板。（三）压卡条：主要起固定作用。有安防监控的安装视频长卡，或者是工业CPU长卡时，必须要固定长卡，以免使用过程中出现晃动，不牢固等现象。

（四）后槽的扩展：有7槽或14槽两种；7槽背板主要为普通PC主板安装其他扩展卡；14槽的背板主要的用途是安装多路视频卡，比如有些大型的监控系统，则要64路，或者128路时，必须要换成14槽的背板；（五）导轨：机箱两侧均需带有机柜导轨专用预留安装螺丝孔，便于固定于机柜方便维护。

（六）工控机箱的导热：散热结构的合理性是关系到计算机能否稳定工作的重要因素。（七）工控机箱的抗震：工控机箱在工作的时候，由于机箱内部的光驱、硬盘、机箱里的多个风扇在高速运转的时候都会产生震动，而震动很容易导致光盘读错和硬盘磁道损坏以至丢失数据，所以机箱的抗震性也是机箱关键的一个结构设计方案。

（八）工控机箱的电磁屏蔽：主机在工作的时候，主板、CPU、内存和各种板卡都会产生大量的电磁辐射，如果不加以防范也会对人体造成一定伤害。这个时候机箱就成为了屏蔽电磁辐射，保护健康的一道重要防线。屏蔽良好的机箱还可以有效地阻隔外部辐射干扰，保证计算机内部配件不受外部辐射影响。

工控机箱为了增加散热效果，机箱上必要的部分都会开孔，包括箱体侧板孔、抽气扇进风孔和排气扇排风孔等等，所以孔的形状必须符合能阻挡辐射的技术要求。机箱上的开孔要尽量小，而且要尽量采用阻隔辐射能力较强的圆孔。其次，要注意各种指示灯和开关接线的电磁屏蔽。比较长的连接线需要设计成绞线，线两端的裸露的焊接金属部分必需用胶套包裹，这样就避免了机箱内用电线路产生的电磁辐射。
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