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摘要：改造的普通台机在对某些使用环境要求不高、使用控制板卡能够通用的情况下，可以完全胜任原工控机的工作。普通台机替代工控机能大幅度降低采购维护设备成本，提高设备可维护性。
关键词：普通台机；工控机；替代；可维护性
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）21-0182-02
工业控制计算机是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的设备总称，简称“工控机”，它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。现在工控机国内品牌主要有研华、研祥等。工控机作为一种加固的增强型个人计算机，包括计算机和过程输入、输出通道两部分。它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、并有实时的操作系统、控制网络和协议、计算能力，友好的人机界面等。目前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。现在社会上使用的95%工控机属于IPC，其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其中的各种板卡，如CPU卡、I/O卡等。并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计及EMC（electromagneticcompatibility）技术以解决工业现场的电磁干扰、震动、灰尘、高/低温等问题。 IPC有以下特点： 可靠性：工业PC具有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀和快速诊断和可维护性，其MTTR（MeanTimetoRepair）一般为5min，MTTF10万小时以上，而普通PC的MTTF仅为10000～15000小时。 实时性：工业PC对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节（看门狗功能这是普通PC所不具有的），遇险自复位，保证系统的正常运行。 扩充性：工业PC由于采用底板 CPU卡结构，因而具有很强的输入输出功能，最多可扩充20个板卡，能与工业现场的各种外设、板卡如与道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等相连，以完成各种任务。 兼容性：IPC能同时利用ISA与PCI及PICMG资源，并支持各种操作系统，多种语言汇编，多任务操作系统。
1 工控机在本厂使用概况
江西洪都钢厂是个1958年建厂的钢铁加工企业，主要从事钢铁产品的精加工。对设备的自动化程度要求相对比较高，工控机在本单位得到广泛的运用。工控机主要运用在煤气发生炉，加热炉，热处理炉，产品标示喷印，轧制精度控制，电机仪表设备精确控制等方面。利用工控机提高自动化程度，取代原来人力去控制调度管理，同时进行数据采集分析统计，及时对设备故障产品质量动态跟踪，极大提高了生产效率和产品质量保证率。
2 工控机和台式机的使用对比分析
工控机相对普通日常台式机的缺点：配件特殊性高，价格比较贵，安装调试困难，硬件性能参数比较低。使用的操作系统Windows2000比较陈旧，可操作性差，现场操作人员要进行相关培训才能熟练使用。
工控机相对普通日常台机的优点：机箱比较结实，电源质量好，主板稳定性能好，软件运行平稳。
从上述分析看来，日常台机只要从电脑配件选型上把关，克服其不足之处，完全可以替代工控机应用。
3 替代解决的方案实施
3.1日常台机机箱选型问题
我们选用质量好，价格300元以上优质厚钢板名牌大机箱替代，要求带机箱风扇过滤网和安装手扭螺丝的适宜平放式机箱。
3.2日常台机电源质量问题
我们选用价格300元以上名牌大功率电源替代，要求最少450W功率带多种电路保护措施的电源，比如说长城，航嘉电源。
3.3针对主板选用要求
首先从主板的稳定性、接口和扩展槽进行多样性考虑，其次才是考虑参数和价格。
我们选用主芯片为INTEL的G41，其属于很稳定和成熟的产品，生产厂家是华硕或技嘉一线大厂家。主板要求采用4相位供电设计和电涌全保护，使用100%寿命50000 小时日系固体电容，超低电阻式晶体管，铁素体电感。同时考虑替代工控机的特殊性，最好主板必须集成显卡，网卡，COM口，LPT打印口，IDE硬盘接口，带2个以上PCI总线扩展槽。我们主要选用的型号是：华硕P5G41T-MLX PLUS，技嘉G41MT-S2P。
选用集成度高的设备，主要考虑到集成度高的设备稳定性好，发热量低，同时某些工业控制需要使用COM口、PLT打印口对工业生产过程进行实时在线检测与控制。
选用带IDE硬盘接口。考虑到某些旧工控机使用的特殊软件在旧硬盘进行加密授权，如果移植到新机器非要用旧硬盘才能正常使用，旧硬盘属于IDE接口。
带PCI扩展槽，而且最少2个以上，一些工业控制机器要使用一些特殊的PCI接口控制卡，可能不止一块板卡。如下图所示：
3.4特殊的工业控制软件运行平稳性测试
本单位使用的软件是MS-SQL2000微软公司开发的数据库产品；
SIMATIC WinCC亚洲版32位技术的过程监视系统；
STEP7 V5.5中文版西门子PLC编程软件。
经过精心测试使用4年多，证明移植到WINDOWS XP系统平台下使用一切平稳，没出现任何软件兼容性问题。
3.5工控机进入局域网进行监控管理
1）利用本单位现有局域网，将单位里现场使用的工控机通过网卡接入局域网。为每个工控机，分配固定的计算机名，IP地址，统一将硬盘分区为4个区。C区为系统区，D区为工控软件运行区，E区为数据软件备份区，F区为网络共享区。F区存放每日设备交班电子文档记录，供管理人员通过网络远程检查考核分析。
2）最重要的是通过我们技术创新，在网络共享区存放一个绿色版本鲁大师电脑检测软件。通过网络远程运行鲁大师电脑检测软件，实时监控工控机CPU温度，南桥温度，主板温度，硬盘温度。通过每周一次的网络远程例行监控，多次发现CPU温度，南桥温度，主板温度，硬盘温度异常高。及时现场检查进行工控机除尘工作，提前发现CPU风扇损坏、主板老化、硬盘出现坏道等问题，基本彻底保证工控机24小时平稳运行，未出现因为工控机内部硬件故障导致生产运行的事故。
4 实施改造后的效果
1）普通台机价格低：工控机的价格高，基本是全套主机6000元，而普通台机价格2000元。
机器配置普遍高，运行速度快：老式工控机多数使用的IDE接口硬盘，DDR內存，INTER的 P4系列CPU，INTER865的芯片；改造后工控机全部是用SATA接口硬盘，DDR3內存，INTER CORE2系列CPU。改造后基本速度快到2-5倍。
2）由于配件基本统一，维护十分迅速。如果出现突发事情则可以及时更换备用设备，安装上相应已经调试好的系统软件硬盘，基本1个小时就能处理好。
3）使用了现在通用流行的WINDOWS XP系统，新来操作员不需要培训就能熟悉掌握系统的使用。
4）存在部分缺陷和遗憾。有极少部分工控机使用老式的ISA总线扩展槽，而普通台机基本找不到带老式的ISA总线扩展槽，所以无法进行替代测试工作。此外某些工控机的使用环境异常恶劣，比如说高温、高潮湿、高粉尘、震动、腐蚀，在这种环境下就不建议采用普通台机替代，因为设备运行稳定率是最主要的。
5 结论
通过4年多的运行，改造的普通台机使用正常，没有出现任何重大故障问题。事实证明改造后效果明显，大幅度降低设备维护成本80%，维修响应速度提高了80%。现场一致反映良好，为以后维护工业控制机提供一种便捷的途径。
关键词：普通台机；工控机；替代；可维护性
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）21-0182-02
工业控制计算机是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的设备总称，简称“工控机”，它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。现在工控机国内品牌主要有研华、研祥等。工控机作为一种加固的增强型个人计算机，包括计算机和过程输入、输出通道两部分。它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、并有实时的操作系统、控制网络和协议、计算能力，友好的人机界面等。目前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。现在社会上使用的95%工控机属于IPC，其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其中的各种板卡，如CPU卡、I/O卡等。并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计及EMC（electromagneticcompatibility）技术以解决工业现场的电磁干扰、震动、灰尘、高/低温等问题。 IPC有以下特点： 可靠性：工业PC具有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀和快速诊断和可维护性，其MTTR（MeanTimetoRepair）一般为5min，MTTF10万小时以上，而普通PC的MTTF仅为10000～15000小时。 实时性：工业PC对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节（看门狗功能这是普通PC所不具有的），遇险自复位，保证系统的正常运行。 扩充性：工业PC由于采用底板 CPU卡结构，因而具有很强的输入输出功能，最多可扩充20个板卡，能与工业现场的各种外设、板卡如与道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等相连，以完成各种任务。 兼容性：IPC能同时利用ISA与PCI及PICMG资源，并支持各种操作系统，多种语言汇编，多任务操作系统。
1 工控机在本厂使用概况
江西洪都钢厂是个1958年建厂的钢铁加工企业，主要从事钢铁产品的精加工。对设备的自动化程度要求相对比较高，工控机在本单位得到广泛的运用。工控机主要运用在煤气发生炉，加热炉，热处理炉，产品标示喷印，轧制精度控制，电机仪表设备精确控制等方面。利用工控机提高自动化程度，取代原来人力去控制调度管理，同时进行数据采集分析统计，及时对设备故障产品质量动态跟踪，极大提高了生产效率和产品质量保证率。
2 工控机和台式机的使用对比分析
工控机相对普通日常台式机的缺点：配件特殊性高，价格比较贵，安装调试困难，硬件性能参数比较低。使用的操作系统Windows2000比较陈旧，可操作性差，现场操作人员要进行相关培训才能熟练使用。
工控机相对普通日常台机的优点：机箱比较结实，电源质量好，主板稳定性能好，软件运行平稳。
从上述分析看来，日常台机只要从电脑配件选型上把关，克服其不足之处，完全可以替代工控机应用。
3 替代解决的方案实施
3.1日常台机机箱选型问题
我们选用质量好，价格300元以上优质厚钢板名牌大机箱替代，要求带机箱风扇过滤网和安装手扭螺丝的适宜平放式机箱。
3.2日常台机电源质量问题
我们选用价格300元以上名牌大功率电源替代，要求最少450W功率带多种电路保护措施的电源，比如说长城，航嘉电源。
3.3针对主板选用要求
首先从主板的稳定性、接口和扩展槽进行多样性考虑，其次才是考虑参数和价格。
我们选用主芯片为INTEL的G41，其属于很稳定和成熟的产品，生产厂家是华硕或技嘉一线大厂家。主板要求采用4相位供电设计和电涌全保护，使用100%寿命50000 小时日系固体电容，超低电阻式晶体管，铁素体电感。同时考虑替代工控机的特殊性，最好主板必须集成显卡，网卡，COM口，LPT打印口，IDE硬盘接口，带2个以上PCI总线扩展槽。我们主要选用的型号是：华硕P5G41T-MLX PLUS，技嘉G41MT-S2P。
选用集成度高的设备，主要考虑到集成度高的设备稳定性好，发热量低，同时某些工业控制需要使用COM口、PLT打印口对工业生产过程进行实时在线检测与控制。
选用带IDE硬盘接口。考虑到某些旧工控机使用的特殊软件在旧硬盘进行加密授权，如果移植到新机器非要用旧硬盘才能正常使用，旧硬盘属于IDE接口。
带PCI扩展槽，而且最少2个以上，一些工业控制机器要使用一些特殊的PCI接口控制卡，可能不止一块板卡。如下图所示：
3.4特殊的工业控制软件运行平稳性测试
本单位使用的软件是MS-SQL2000微软公司开发的数据库产品；
SIMATIC WinCC亚洲版32位技术的过程监视系统；
STEP7 V5.5中文版西门子PLC编程软件。
经过精心测试使用4年多，证明移植到WINDOWS XP系统平台下使用一切平稳，没出现任何软件兼容性问题。
3.5工控机进入局域网进行监控管理
1）利用本单位现有局域网，将单位里现场使用的工控机通过网卡接入局域网。为每个工控机，分配固定的计算机名，IP地址，统一将硬盘分区为4个区。C区为系统区，D区为工控软件运行区，E区为数据软件备份区，F区为网络共享区。F区存放每日设备交班电子文档记录，供管理人员通过网络远程检查考核分析。
2）最重要的是通过我们技术创新，在网络共享区存放一个绿色版本鲁大师电脑检测软件。通过网络远程运行鲁大师电脑检测软件，实时监控工控机CPU温度，南桥温度，主板温度，硬盘温度。通过每周一次的网络远程例行监控，多次发现CPU温度，南桥温度，主板温度，硬盘温度异常高。及时现场检查进行工控机除尘工作，提前发现CPU风扇损坏、主板老化、硬盘出现坏道等问题，基本彻底保证工控机24小时平稳运行，未出现因为工控机内部硬件故障导致生产运行的事故。
4 实施改造后的效果
1）普通台机价格低：工控机的价格高，基本是全套主机6000元，而普通台机价格2000元。
机器配置普遍高，运行速度快：老式工控机多数使用的IDE接口硬盘，DDR內存，INTER的 P4系列CPU，INTER865的芯片；改造后工控机全部是用SATA接口硬盘，DDR3內存，INTER CORE2系列CPU。改造后基本速度快到2-5倍。
2）由于配件基本统一，维护十分迅速。如果出现突发事情则可以及时更换备用设备，安装上相应已经调试好的系统软件硬盘，基本1个小时就能处理好。
3）使用了现在通用流行的WINDOWS XP系统，新来操作员不需要培训就能熟悉掌握系统的使用。
4）存在部分缺陷和遗憾。有极少部分工控机使用老式的ISA总线扩展槽，而普通台机基本找不到带老式的ISA总线扩展槽，所以无法进行替代测试工作。此外某些工控机的使用环境异常恶劣，比如说高温、高潮湿、高粉尘、震动、腐蚀，在这种环境下就不建议采用普通台机替代，因为设备运行稳定率是最主要的。
5 结论
通过4年多的运行，改造的普通台机使用正常，没有出现任何重大故障问题。事实证明改造后效果明显，大幅度降低设备维护成本80%，维修响应速度提高了80%。现场一致反映良好，为以后维护工业控制机提供一种便捷的途径。