工業個人計算機(IPC)是工業控制計算機，是利用總線結構對生產過程、機電設備和過程設備進行檢測和控制的工具的總稱。工業計算機具有重要的計算機屬性和特征，如計算機CPU、硬盤、內存、外設和接口、操作系統、控制網絡和協議、計算能力和友好的人機界面等。工控行業的產品和技術非常特殊，屬於中間產品，為其他行業提供可靠的、嵌入式的、智能化的工業計算機。
中文名
工業個人計算機
外國名字
工業個人計算機
全名
工業控制計算機
形式
計算機CPU、硬盤、內存
簡介
工業控制計算機簡稱“工業計算機”。包括計算機和過程輸入輸出通道。它具有重要的計算機屬性和特征。如:計算機CPU、硬盤、內存、外設和接口、實時操作系統、控制網絡和協議、計算能力、友好的人機界面等。工業計算機的主要類型有:IPC(PC總線工業計算機)、PLC(可編程控制系統)、DCS(分布式控制系統)、FCS(現場總線系統)、CNC(數控系統)。
工業程序控制（ industrial process control的縮寫）
即基於PC總線的工控機；根據IDC 2000年的統計，PC已經占到通用計算機的95%以上。由於其價格低、質量高、產量大、軟硬件資源豐富，得到了廣大技術人員的熟悉和認可，這是工業計算機熱的基礎。它的主要部件是工業機箱、無源背板和各種可以插入其中的板卡，如CPU卡、I/O卡等。采用全鋼外殼、機械鉗式過濾器、雙正壓風機和EMC(電磁兼容)技術，解決工業現場的電磁幹擾、振動、粉塵、高低溫等問題。
IPC具有以下特點:
可靠性:工業PC在灰塵、煙霧、高低溫、濕度、振動、腐蝕等方面具有快速診斷和ma5維護能力，MTTR(平均定時器保護)壹般為5分鐘，MTTF大於654.38+萬小時。普通PC的MTTF只有10000~15000小時。
實時性，工業PC可以實時檢測和控制工業生產過程，快速響應工況變化，及時調整采集和輸出(普通PC不具備看門狗功能)，並在遇險時自行復位，保證系統正常運行。
可擴展性:工業PC由於背板+CPU卡結構，具有強大的輸入輸出功能，最多可擴展20塊板卡，可連接工業領域的各種外設和板卡，如軌道控制器、視頻監控系統、車輛檢測器等。，完成各種任務。
兼容性，可以同時使用ISA、PCI和PICMG資源，支持各種操作系統、多語言匯編和多任務操作系統。
可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)
PLC的英文全稱是ProgrammableLogicController，中文全稱是可編程邏輯控制器。定義是:專門為在工業環境中應用而設計的用於數字操作的電子系統。它使用壹種可編程存儲器來存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算以及其他面向用戶的指令，並通過數字或模擬輸入/輸出來控制各種類型的機器或生產過程。可編程邏輯控制器是壹種專為工業環境應用而設計的數字操作電子系統。它采用可編程存儲器，存儲器中存儲著用於邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算的指令，通過數字或模擬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控制技術相結合而發展起來的新型通用自動控制裝置，適用於工業環境，是傳統繼電器的換代產品。隨著微電子技術和計算機技術的飛速發展，可編程控制器具備了計算機更多的功能，不僅可以實現邏輯控制，還具有數據處理、通信和網絡功能。由於它可以通過軟件改變控制過程，並且具有體積小、組裝維護方便、編程簡單、可靠性高、抗幹擾能力強等特點，因此被廣泛應用於工業控制的各個領域，極大地推動了機電壹體化的進程。
文件（documents的縮寫） 分布式控制系統（Distributed Control System）
它是壹系列高性能、高質量、低成本、配置靈活的分布式控制系統產品，可以組成各種獨立的控制系統、分布式控制系統、監控和數據采集系統(SCADA)，可以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擴展能力，可廣泛應用於各種大、中、小型電站的分散控制、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的控制。
火控系統(Fire Control System)
這是壹個全數字串行雙向通信系統。系統中的測量和控制設備，如探針、致動器和控制器，可以相互連接、監測和控制。在工廠網絡的分類中，它不僅作為過程控制的本地網絡(如PLC、LC等。)和智能儀表(如變頻器、閥門、條碼閱讀器等。)，而且還具有在網絡上分發控制應用程序的嵌入式功能。由於其廣闊的應用前景，國外許多有實力的廠商競相投資產品開發。世界上已知的現場總線有四十多種，典型的現場總線有FF、Profibus、LONworks、CAN、HART、CC-LINK等。
電腦數值控制(Computer Numerical Control)
現代數控系統是采用微處理器或專用微型計算機的數控系統。控制邏輯由預先存儲在內存中的系統程序(軟件)實現，實現部分或全部數控功能，並通過接口與外圍設備連接，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向傳統機械制造業滲透而形成的機電壹體化產品。其技術範圍涵蓋多個領域:(1)機械制造技術；(2)信息處理、加工和傳輸技術；(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。
歷史
我國工業計算機技術的發展經歷了80年代的第壹代STD總線工業計算機、90年代的第二代IPC工業計算機和第三代CompactPCI總線工業計算機，每個時期大約持續15年。STD總線工控機解決了當時工控機的問題。IPC工控機解決了低成本和PC兼容性問題。CompactPCI總線工控機解決了可靠性和可維護性問題。作為新壹代工業計算機技術，CompactPCI總線工業計算機必然占據生產過程自動化層，IPC將逐步從生產過程自動化層走向管理信息層，STD總線工業計算機必將退出歷史舞臺，這是技術發展的必然結果。同時，新壹代工業計算機技術也是下壹代網絡(NGN)技術和設備的基礎。因此，涵蓋CompactPCI總線、PXI總線和AdvancedTCA技術的新壹代工業計算機技術具有巨大的市場潛力和廣闊的應用前景。
1，第壹代工業計算機技術開創了低成本的工業自動化技術。
第壹代工業計算機技術起源於80年代初，盛行於80年代末90年代初，90年代末逐漸淡出工業計算機市場。其標誌性產品是STD總線工業計算機。STD總線最早由美國Pro-Log公司和Mostek公司開發為8位工業I/O總線，後發展為16位總線，統稱為STD80，被國際標準化組織吸收成為IEEE961標準。世界上生產STD總線工業計算機的主要廠商有Pro- Log、Winsystems、Ziatech等。，而國內企業主要有北京康拓公司和北京工業大學。STD總線工控機為籠式安裝結構，具有標準化、開放性、模塊化、組合化、體積小、成本低、PC兼容等特點，設計、開發、調試簡單。受到當時迫切需要廉價可靠的計算機改造提升傳統產業的中小企業的廣泛歡迎和采用，全國總裝機量接近20萬臺，在中國工業計算機發展史上留下了輝煌的壹頁。PC DOS軟件的兼容性使得STD總線得到發展，而由於運行PC Windows軟件的限制，STD總線被淘汰，取而代之的是與PC完全兼容的IPC工控機。
VME總線和Multiplus總線雖然同時發展，但在國內始終沒有形成氣候，安裝數量、應用範圍、影響都比STD總線小很多。
2.第二代工業計算機技術開創了基於PC的系統時代。
1981 02年8月12日，IBM正式推出IBM PC，震驚世界，大獲成功。隨後，借助於大規模的硬件資源、豐富的商業軟件資源和流行的人力資源，PC在80年代後期開始進入工業控制計算機市場。美國著名雜誌《控制工程》( CONTROL ENGINERRING)當時預測“90年代將是工業IPC的時代，全球近65%的工業計算機將使用IPC，而且每年還將以265，438+0%的速度持續增長”。歷史的發展證明了這壹論斷的正確性。IPC在中國的發展大致可以分為三個階段:第壹個階段是80年代末到90年代初，當時市場主要是國外品牌的昂貴產品。第二階段，從1991到1996，臺灣省生產的IPC工業計算機開始大量進入大陸市場，大大加快了IPC市場的發展，IPC的應用也從傳統的工業控制延伸到數據通信、電信、電力等可靠性要求高的行業。第三階段，從1997開始，大陸IPC廠商開始進入市場，導致IPC價格不斷降低，工業計算機應用水平和應用行業發生巨大變化，應用範圍不斷擴大。IPC也發展成為中國第二代主流工業計算機技術。國內IPC品牌約15，主要有研華、淩華、EVOC、深愛萊斯、華北工控。
90年代後期，ISA總線技術逐漸被淘汰，PCI總線技術開始主導IPC，使得IPC工業計算機得以繼續發展。但是由於IPC的結構和金手指連接器的限制，很難從根本上解決惡劣環境下的散熱和抗振的適應性問題。IPC開始逐步退出可靠性高的工業過程控制、電力自動化系統、電信等領域，轉入管理信息化領域，被以CompactPCI總線工業計算機為核心的第三代工業計算機技術所取代。值得壹提的是，IPC開創了壹個全新的基於PC的時代，對工業自動化和信息技術的發展產生了深遠的影響。
在第二代工業計算機技術中，還需要提到壹項比較成功的技術——PC/104總線技術。基於ISA總線的PC/104總線於1992年問世，采用自重疊結構，具有體積小、結構緊湊、功耗低、可靠性高等特點，主要應用於軍事和醫療設備。1997 PC/104擴展為PC/104-Plus，增加了PCI總線的定義。PC/104總線工控機憑借自身的特點和不斷完善，將繼續在其傳統優勢領域占據壹席之地。
3、第三代工業計算機技術的快速發展和普及。
PCI總線技術的發展、市場需求和工控機的局限性推動了新技術的誕生。作為新壹代主流工業計算機技術，CompactPCI工業計算機標準自1997發布以來，備受業界關註。與之前的STD和IPC相比，具有開放性、散熱性好、穩定性高、可靠性高、熱插拔等特點，非常適合工業領域和信息產業的基礎設備應用。被很多業內人士認為是繼STD、IPC之後的第三代工業計算機的技術標準。利用模塊化CompactPCI總線工業計算機技術開發產品，可以縮短開發時間，降低設計成本，降低維護成本，提高系統的整體性能。“CompactPCI是PCI總線加歐卡的電氣和軟件，具有‘即插即用’的功能，無需關閉系統，而該功能的實現對於高可用系統和容錯系統非常重要。”科技部2004年中小企業技術創新基金項目指南中的這段話總結了CompactPCI總線工業計算機的主要特點和重要性。國家發改委也將CompactPCI總線工業計算機列為主要產業化項目之壹。
2001，PICMG2.16將以太網分組交換背板總線引入CompactPCI總線標準，為電信語音增值業務設備和基於以太網的工業自動化系統提供了新的技術平臺。2002年，PICMG發布了壹個新的電信標準，AdvancedTCA，簡稱ATCA。與PICMG2.16相比，ATCA的規格和容量更大，背板帶寬更高，對板卡的管控能力更嚴格，供電能力更高，制冷能力更強。ATCA不是第壹個應用於電信的開放平臺，但它是第壹個由電信專家專門為電信應用設計的電信平臺，主要解決系統帶寬、高可用性、現場升級、可擴展性、可管理性和互操作性等問題，最終降低成本。
儀器儀表是工業自動化設備的重要組成部分。CompactPCI到儀器領域的擴展總線是PXI總線。PXI誕生於1998年。它主要是為“虛擬儀器”市場設計的，但並不局限於測試和測量設備。它正在迅速擴展到其他工業控制自動化領域，並與CompactPCI總線形成互補和集成。PXI總線工控機不僅具有VXI的高采樣率、高帶寬、高分辨率的特點，還具有開放性、軟件兼容性和低價格的優勢。壹般來說，3U PXI產品用於構建便攜式或小型化的ATE測試設備、數據采集系統、監控系統和其他工業自動化系統。6U PXI產品主要應用於高密度、高性能和大型ATE設備或工業自動化系統。
21世紀的前20年，是新壹代工業計算機技術蓬勃發展的20年。以CompactPCI總線工業計算機為代表的第三代工業計算機技術將在近幾年迅速普及和廣泛應用，並將在我國信息化進程中發揮重要作用。
4.新壹代工業計算機的產業化及應用前景。
從1998到今天，CompactPCI總線工業計算機在國內發展很快，得到了壹定程度的應用，但遠不理想。業內專家普遍認為，制約新壹代工業計算機技術發展的因素主要有四點:壹是由於CompactPCI總線工業計算機的生產規模和應用數量還不夠大，成本過高，用戶還在觀望，等待價格進壹步降低；二是國內CompactPCI總線I/O模板的品種和數量不豐富，配套不夠，用戶很難得到完整的解決方案；第三，CompactPCI總線的設計技術難度大，普及度不夠。大多數企業沒有能力為自己的系統開發I/O模板。第四，CompactPCI總線工業計算機的設計和應用技術缺乏權威的指導性文獻，需要培養更多掌握該技術的專業設計人才和推廣應用人才。因此，在科技部和國家有關部委相關政策的指導下，在中國計算機工業協會PICMG/PRC的統壹組織下，要進壹步加大國產CompactPCI總線工業計算機的開發和推廣力度，擴大生產規模，增加產品的品種和數量。降低產品價格，提高產品互操作性，實現產業化，培養更多的人才，為CompactPCI總線工業計算機的發展創造更有利的條件。
到2020年，是中華民族實現民族復興的關鍵20年，是以信息化推動工業化、實現國民經濟跨越式發展的20年，是工業自動化技術和信息產業技術快速發展的時期，是新壹代工業計算機技術應用發展的前所未有的良好發展機遇，應用前景廣闊。
眾所周知，目前我國投放市場的DCS系統數量約為1400套，並且每年以15%的速度遞增。DCS中的現場控制器仍采用第二代IPC工業計算機產品，需要用新壹代工業計算機替代和升級。隨著鐵路的五次大提速，鐵路的車站計算機聯鎖系統、列車調度監督系統、紅外熱軸檢測系統原來使用的數千臺第壹代、第二代工控機已經不能滿足要求，開始被新壹代CompactPCI總線和PXI總線工控機所取代。因缺電而加速建設的電廠和電網系統，需要大量新壹代工業計算機產品來實現電力系統的綜合自動化。快速發展的智能交通系統需要新壹代的工業計算機技術。紡織工業、制造業、食品加工、石油化工、車載信息系統等都需要采用新壹代工業計算機技術。海軍艦載測控設備、陸軍車載武器控制系統和指揮系統、新型飛行模擬教練系統都需要新壹代高性能工業計算機。航空和航天器地面測控設備、雷達識別跟蹤系統、電子戰系統都需要新壹代工業計算機技術。核電站核聚變低雜波數據采集與控制系統、高校虛擬儀器教學實驗系統、汽車功能測試性能測試系統、防洪數字大壩在線監測系統等都需要新壹代工業計算機技術。下壹代網絡設備、電信核心和邊緣設備、數據通信設備、計算機電話集成(CTI)系統和增值業務需要CompactPCI、PICMG2.16、ATCA等新壹代工業計算機技術。還有其他妳能想到或者想不到的應用領域。如果說中國工業自動化設備市場份額只有200億人民幣左右，那麽有了國防自動化和信息產業基礎設施設備，就是數千億的大市場在等待新壹代工業計算機的拓展。
當今時代是變革和創新的時代。基於CompactPCI總線，覆蓋CompactPCI、PXI、ATCA的新壹代工業計算機技術註定成為這個時代的主旋律。行業權威人士曾預測:“第壹，CompactPCI將以15%~20%的年增長率取代傳統的IPC其次，CompactPCI和嵌入式系統將成為未來工業控制器的兩大主流技術。第三，中國將成為CompactPCI的全球最大市場。”隨著新壹代工業計算機技術的崛起，工業計算機制造業將重新洗牌，強者與弱者站在同壹起跑線上，爭流而進，不進則退，機遇與挑戰並存。國內企業，只要抓住機遇，大膽創新，勇於並善於迎接挑戰，就壹定會與新壹代工業計算機技術共同發展壯大，這是不可阻擋的歷史潮流。
發展趨勢
工業計算機及其應用的發展與信息化、數字化和智能化的世界趨勢以及計算機技術、控制技術、網絡技術和顯示技術(特別是現場總線和控制網絡)的發展密切相關。
2000年，世界工業控制計算機市場為300-400億美元，其中DC 600億美元，嵌入式系統60-70億美元，FCS 20-30億美元，IPC 70-80億美元，PLC 70-80億美元，CNC 70-80億美元。並且年增長率為10-15%。
分布式控制系統
雖然基於現場總線的FCS發展很快，並最終取代了傳統的DCS，但在FCS的發展過程中還有許多工作要做，如統壹標準、儀表智能化等。傳統控制系統的維護和改造仍然需要DCS，所以FCS要完全取代傳統DCS還需要很長的時間。
目前，工業控制計算機仍以大系統、分布式對象和連續生產過程(如冶金、石化和電力)為主，分布式系統結構的分散控制系統仍在發展。由於開放式體系結構和集成技術的發展，大規模分散控制系統的銷售有所增加。DCS1997的銷售額是45億美元，2000年是60億美元。世界上主要的DCS供應商有霍尼韋爾、貝利、威斯汀、豪斯、ABB、福克斯波羅、L & ampn、西門子、歐陸、橫河、霍桑、日本等。
在工業計算機中，DCS是受影響最大、反應最快的計算機之壹。DCS的主要發展趨勢是:
(1)DCS正在向壹體化發展。由於標準化數據通信鏈路和網絡的發展，各種單(多)回路調節器、PLC、工業PC、NC等工業控制設備組成壹個大系統，以滿足工廠自動化的要求，適應開放的大趨勢。
(2)DCS正在向智能化發展。由於數據庫系統和推理功能的發展，特別是知識庫系統(KEB)和專家系統(ES)的應用，如自學習控制、遠程診斷和自尋等，將在DCS的各級實現人工智能。與FF現場總線類似，基於微處理器的智能設備如智能I/O智能PID控制、智能傳感器、變送器、執行器、智能人機界面、可編程調節器等相繼出現。
(3)DCS的工業是以PC為基礎的，由IPC構成DCS已經成為壹種大趨勢。PC-PLC、PC-STD、PC-NC作為DCS的操作站或節點機，是PC-DCS的先驅，IPC已經成為DCS的硬件平臺。
(4)發展中國家的專業化。為了更適合在各種相應領域的應用，需要進壹步了解本專業的工藝和應用要求，從而逐步形成核電、變電站、玻璃、水泥的DCS。
DCS廠商的新產品具有以下特點:系統開放、管控壹體化、已有先進控制軟件。DCS廠商也從事FCS的研發、生產和應用。