控制系統

科學知識 9547 349 2016-08-07

 控制系統意味著通過它可以按照所希望的方式保持和改變機器、機構或其他設備內任何感興趣或可變化的量。控制系統同時是為了使被控制對象達到預定的理想狀態而實施的。控制系統使被控制對象趨于某種需要的穩定狀態。

基本信息

  • 中文名稱

    控制系統

  • 工作原理

    檢測輸出量的實際值等

  • 內    容

    詳見正文

  • 分    類

    開環控制系統和閉環控制系統

目錄
1簡介
2分類
3性能要求
4應用領域
5集散控制系統
6可編程控制系統
7現場總線控制系統
8開放式控制系統
9PCBASED控制系統

簡介

控制系統控制系統

控制系統是指由控制主體、控制客體和控制媒體組成的具有自身目標和功能的管理系統。控制系統意味著通過它可以按照所希望的方式保持和改變機器、機構或其他設備內任何感興趣或可變化的量。控制系統同時是為了使被控制對象達到預定的理想狀態而實施的。控制系統使被控制對象趨于某種需要的穩定狀態。

分類

控制系統控制系統

控制系統有幾種分類方法1、按控制原理的不同,自動控制系統分為開環控制系統和閉環控制系統。

控制系統

在開環控制系統中,系統輸出只受輸入的控制,控制精度和抑制干擾的特性都比較差。開環控制系統中,基于按時序進行邏輯控制的稱為順序控制系統;由順序控制裝置、檢測元件、執行機構和被控工業對象所組成。主要應用于機械、化工、物料裝卸運輸等過程的控制以及機械手和生產自動線。

控制系統

閉環控制系統是建立在反饋原理基礎之上的,利用輸出量同期望值的偏差對系統進行控制,可獲得比較好的控制性能。閉環控制系統又稱反饋控制系統。

2、按給定信號分類,自動控制系統可分為恒值控制系統、隨動控制系統和程序控制系統。

恒值控制系統

給定值不變,要求系統輸出量以一定的精度接近給定希望值的系統。如生產過程中的溫度、壓力、流量、液位高度、電動機轉速等自動控制系統屬于恒值系統。

隨動控制系統

給定值按未知時間函數變化,要求輸出跟隨給定值的變化。如跟隨衛星的雷達天線系統。

程序控制系統

給定值按一定時間函數變化。如程控機床。

性能要求

為了實現自動控制的基本任務,必須對系統在控制過程中表現出來的行為提出要求。對控制系統的基本要求,通常是通過系統對特定輸入信號的響應來滿足的。例如,用單位階躍信號的過渡過程及穩態的一些特征值來表示。在確保穩定性的前提下,要求系統的動態性能和穩態性能好,即:

動態過程平穩(穩定性);

響應動作要快(快速性);

跟蹤值要準確(準確性)。

應用領域

控制系統已被廣泛應用于人類社會的各個領域。

在工業方面,對于冶金、化工、機械制造等生產過程中遇到的各種物理量,包括溫度、流量、壓力、厚度、張力、速度、位置、頻率、相位等,都有相應的控制系統。在此基礎上通過采用數字計算機還建立起了控制性能更好和自動化程度更高的數字控制系統,以及具有控制與管理雙重功能的過程控制系統。在農業方面的應用包括水位自動控制系統、農業機械的自動操作系統等。

在軍事技術方面,自動控制的應用實例有各種類型的伺服系統、火力控制系統、制導與控制系統等。在航天、航空和航海方面,除了各種形式的控制系統外,應用的領域還包括導航系統、遙控系統和各種仿真器。

此外,在辦公室自動化、圖書管理、交通管理乃至日常家務方面,自動控制技術也都有著實際的應用。隨著控制理論和控制技術的發展,自動控制系統的應用領域還在不斷擴大,幾乎涉及生物、醫學、生態、經濟、社會等所有領域。

集散控制系統

控制系統控制系統

控制系統其實從20世紀40年代就開始使用了,早期的現場基地式儀表和后期的繼電器構成了控制系統的前身。現在所說的控制系統,多指采用電腦或微處理器進行智能控制的系統,在控制系統的發展史上,稱為第三代控制系統,以PLC和DCS為代表,從70年****始應用以來,在冶金、電力、石油、化工、輕工等工業過程控制中獲得迅猛的發展。從90年****始,陸續出現了現場總線控制系統、基于PC的控制系統等,將簡要介紹各種常見的控制系統,并分析控制系統的演進過程和發展方向。

1、發展歷程

70年代中期,由于設備大型化、工藝流程連續性要求高、要控制的工藝參數增多,而且條件苛刻,要求顯示操作集中等,使已經普及的電動單元組合儀表不能完全滿足要求。在此情況下,業內廠商經過市場調查,確定開發的DCS產品應以模擬量反饋控制為主,輔以開關量的順序控制和模擬量開關量混合型的批量控制,它們可以覆蓋煉油、石化、化工、冶金、電力、輕工及市政工程等大部分行業。

1975年前后,在原來采用中小規模集成電路而形成的直接數字控制器(DDC)的自控和計算機技術的基礎上,開發出了以集中顯示操作、分散控制為特征的集散控制系統(DCS)。由于當時計算機并不普及,所以開發DCS應強調用戶可以不懂計算機就能使用DCS;同時,開發DCS還應強調向用戶提供整個系統。此外,開發的DCS應做到與中控室的常規儀表具有相同的技術條件,以保證可靠性、安全性。

在以后的近30年間,DCS先與成套設備配套,而后逐步擴大到工藝裝置改造上,與此同時,也分成大型DCS和中小型DCS兩類產品,使其性能價格比更具有競爭力。DCS產品雖然在原理上并沒有多少突破,但由于技術的進步、外界環境變化和需求的改變,共出現了三代DCS產品。1975年至80年代前期為第一代產品,80年代中期至90年代前期為第二代產品,90年代中期至21世紀初為第三代產品。

2、控制站

DCS系統中,控制站作為一個完整的計算機,它的主要I/O設備為現場的輸入、輸出處理設備,以及過程輸入/輸出(PI/O),包括信號變換與信號調理,A/D、D/A轉換。控制站是整個DCS的基礎,它的可靠性和安全性最為重要,死機和控制失靈的現象是絕對不允許的,而且冗余、掉電保護、抗干擾、構成防爆系統等方面都應很有效而可靠,才能滿足用戶要求。

關于DCS控制站的系統軟件,包括實時操作系統、編程語言及編譯系統、數據庫系統、自診斷系統等,只是完善程度不同而已。第二代DCS控制站開始有面向過程語言和高級語言;第三代DCS控制站的系統軟件可以完成離線組態及在線修改控制策略。為了完成控制策略,目前典型的DCS具有各種功能模塊,這是DCS廠家的專有技術。對于順序控制和批量控制組態編程,各種DCS控制站采用不同的方法,直到近年來才向IEC61131-3編程語言標準靠攏。

3、DCS操作站

DCS操作站具有操作員功能、工程師功能、通信功能和高級語言功能等,其中工程師功能中包括系統組態、系統維護、系統通用(Utility)功能,還有系統配置、操作標記、趨勢記錄、歷史數據管理、總貌畫面組態、控制站組態、工藝單元或區域組態等。

實際的DCS操作站是典型的計算機,它與控制站不同,有著豐富的外圍設備和人機界面。在人機界面方面,逐漸過渡為以GUI圖形用戶界面為平臺并采用鼠標,組態時制作流程圖和控制回路圖等采用菜單、窗口等,使人機界面友好。第三代DCS操作站是在個人計算機(PC)及Windows操作系統普及和通用監控圖形軟件已商品化的基礎上誕生的。目前大多數DCS操作站已采用高檔PC機或工控機,WindowsNT(或Windows98)操作系統,客戶機/服務器(C/S)結構,DDE或OPC接口技術,以太網接口與管理網絡相連。DCS系統組態、操作站組態、控制站組態均有相應軟件,為DCS用戶的工程設計人員提供人機界面。有的DCS的采用通用監控圖形軟件,或以此類軟件為核心,進行二次開發。

4、數據通信及網絡

因為數據通信標準牽涉到網絡結構、通信介質(信道)、通信協議、不同用戶行業的行規等方面,所以直至目前也沒有工業(或過程工業)網絡的完整的統一標準。到目前為止,IEEE802.4令牌總線傳輸方式和IEEE802.5令牌環網傳輸方式的通信協議在DCS系統中應用最廣;現在第三代DCS通信均有向以太網開放的趨勢,工業以太網的標準也在制訂之中,是否能夠成為今后DCS的通訊標準,還有待觀察。

5、 DCS今后發展的幾個問題

到目前為止,DCS所存在的問題,主要集中在3個方面:即系統開放性問題;與現場傳感器、變送器、執行器的接線問題;價格較貴問題[1]。這些問題在第三代DCS中已開始得到解決。在21世紀,新一代的DCS應滿足用戶這方面的需求。

在DCS應用行業分布上,近年來DCS在鋼鐵、自來水廠及污水處理廠等行業中的市場占有率下降,目前PLC已成為其主要選型對象,當然PLC的價格低也是原因之一。如對DCS產品進行改造,是可以保持其在這些行業中的地位的。

可編程控制系統

控制系統控制系統

1、PLC的誕生和發展

1968年,通用汽車公司的油壓部門確立了第一個可編程控制器的標準,他們的目的是消除既復雜又昂貴的繼電器控制系統。該設計規格需要固態系統和電腦技術,并要求能夠在工業環境中生存,也能夠方便地編程,并且可以重復使用。到1969年,第一個PLC誕生。當時稱為可編程控制器,英文是ProgrammableController,縮寫為PC。由于第一代PLC是為了取代繼電器的,因此,采用了梯形圖語言作為編程方式,形成了工廠的編程標準。這些早期的控制器滿足了最初的要求,并且打開了新的控制技術的發展的大門。在很短的時間,PLC就迅速擴展到食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多個行業。

PLC通常根據CPU所帶的I/O點數的規模分為微型PLC、小型PLC、中型PLC、大型PLC、PC插卡式PLC以及PC兼容的PLC。各種規模分類標準如附表所示。

一套典型的PLC通常包括CPU模塊、電源模塊和一些輸入/輸出模塊,這些模塊被插在一塊背板上。如果配置增加,可能會包括一個操作員界面、監控計算機、通訊模塊、軟件以及一些可選的特殊功能模塊。可編程控制器不僅容易安裝,占用空間小,能源消耗小,帶有診斷指示器可以幫助故障診斷,而且可以被重復使用到其它的項目中去。現在,盡管PLC的功能,如運行速度、接口種類、數據處理能力已經獲得了很大的提高,但PLC的一直保持了其最初設計的原則,那就是簡單至上的原則。

2、今天的PLC

PLC的技術從誕生之日起,就不停地發展。這些發展不僅改進了PLC的設計,也改變了控制系統的設計理念。過去,PLC適用于離散過程控制,如開關、順序動作執行等場所,但隨著PLC的功能越來越強大,PLC也開始進入過程自動化領域。

3、PLC分類

PLC種類外觀典型I/O點數范圍典型應用

微型PLC固定I/O點,磚塊式lt;32點替代繼電器,分布式I/O

小型PLC磚塊式,模塊式33-128點工業機器開關控制和商業用途

中型PLC模塊式,小機架129-512點復雜機器控制和一些分布式系統

大型PLC大機架gt;513點分布式系統,監控系統

PC插卡式PLCISA或PCI總線卡式gt;129點機器控制,監控系統

PC兼容控制器模塊式,大或小機架gt;129點機器控制,監控系統

5、PLC的硬件進展

以下列出了PLC的硬件進展:

·采用新的先進的微處理器和電子技術達到快速的掃描時間;

·小型的、低成本的PLC,可以代替四到十個繼電器,現在獲得更大的發展動力;

·高密度的I/O系統,以低成本提供了節省空間的接口;

·基于微處理器的智能I/O接口擴展了分布式控制能力,典型的接口如PID,網絡,CAN總線,現場總線,ASCII通信,定位,主機通訊模塊,和語言模塊(如BASIC,PASCALC)等;

·包括輸入輸出模塊和端子的結構設計改進,使端子更加集成;

·特殊接口允許某些器件可以直接接到控制器上,如熱電偶、熱電阻、應力測量、快速響應脈沖等;

·外部設備改進了操作員界面技術,系統文檔功能成為了PLC的標準功能。

以上這些硬件的改進,導致了PLC的產品系列的豐富和發展,使PLC從最小的只有10個I/O點的微型PLC,到可以達到8000點的大型PLC,應有盡有。這些產品系列,用普通的I/O系統和編程外部設備,可以組成局域網,并與辦公網絡相連。整個PLC的產品系列概念對于用戶來說,是一個非常節約成本的控制系統概念。

6、PLC的軟件進展

與硬件的發展相似,PLC的軟件也取得了巨大的進展,大大強化了PLC的功能:

·PLC引入了面向對象的編程工具,并且根據國際電工委員會的IEC61131-3的標準形成了多種語言;

·小型PLC也提供了強大的編程指令,并且因此延伸了應用領域;

·高級語言,如BASIC,C在某些控制器模塊中已經可以實現,在與外部通訊和處理數據時提供了更大的編程靈活性;

·梯形圖邏輯中可以實現高級的功能塊指令,可以使用戶用簡單的編程方法實現復雜的軟件功能;

·診斷和錯誤檢測功能從簡單的系統控制器的故障診斷擴大到對所控制的機器和設備的過程和設備診斷;

·浮點算術可以進行控制應用中計量、平衡和統計等所牽涉的復雜計算;

·數據處理指令得到簡化和改進,可以進行涉及大量數據存儲、跟蹤和存取的復雜控制和數據采集和處理功能。

盡快PLC比原來復雜了很多,但是,他們依然保持了令人吃驚的簡單性,對操作員來說,今天的高功能的PLC與30年前的PLC一樣那么容易操作,甚至更為簡單。

目前在國內PLC的市場上,各供應商在產品規模上的組合定位是不同的。比如,三菱的重點定位是在微型和小型PLC的市場,而且試圖以大規模的銷售和廣泛的服務網絡來達成低廉的成本;而西門子重點在工廠集成能力、廣泛的產品范圍、和電子商務能力的整合;歐姆龍則在中型以下的PLC市場取得了領先的位置;羅克韋爾瞄準大型高端市場,并把自己定位于從工廠底層到管理頂層的制造業解決方案提供商;日本光洋集中于微型和小型PLC,但在PC兼容的PLC也有不俗表現;施奈德則專注于為用戶提供完整的集成方案,產品建立在中型和大型PLC上;ABB對于過程工業有深入的了解,并提供完整的解決方案。

7、 PLC的未來發展

PLC的未來發展不僅取決與產品本身的發展,還取決于PLC與其它控制系統和工廠管理設備的集成情況。PLC通過網絡,被集成到計算機集成制造(CIM)系統中,把他們的功能和資源與數控技術、機器人技術、CAD/CAM技術、個人計算機系統、管理信息系統以及分層軟件系統結合起來,在工廠的未來發展中,將占據重要的地位。新的PLC的技術進展包括,更好的操作員界面,圖形用戶界面(GUI),人機界面,也包括與設備、硬件和軟件的接口,并支持人工智能比如邏輯I/O系統等。軟件進展將采用廣泛使用的通訊標準提供不同設備的連接,新的PLC指令將立足于增加PLC的智能性,基于知識的學習型的指令也將逐步被引入,以增加系統的能力。可以肯定的是,未來的工廠自動化中,PLC將肯定占據重要的地位,控制策略將被智能地分布開來,而不是集中,超級PLC將在需要復雜運算、網絡通信和對小型PLC和機器控制器的監控的應用中獲得使用[2]。

現場總線控制系統

控制系統控制系統

1、現場總線的特點

現場總線的突出特點在于它把集中與分散相結合的DCS集散控制結構,變成新型的全分布式結構,把控制功能徹底下放到現場,依靠現場智能設備本身實現基本控制功能。現場總線的特點主要表現在以下幾個方面:

(1)以數字信號完全取代傳統的模擬信號

以數字信號完全取代傳統DCS的4~20mA模擬信號,且雙向傳輸信號。一對雙絞線或一條電纜上通常可掛接多個設備,因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大為減少。同時,通信總線延伸到現場傳感器、變送器、控制器和伺服機構,操作人員在控制室就能實現主控系統對現場設備的在線監視、診斷、校驗和參數整定,節省了硬件數量與投資。

(2)現場總線實現了結構上的徹底分散

現場總線在結構上只有現場設備和操作管理站2個層次,將傳統DCS的I/O控制站并入現場智能設備,取消了I/O模件,現場儀表都是內裝微處理器的,輸出的結果直接送到鄰近的調節閥上,完全不需要經過控制室主控系統,實現了結構上的徹底分散。

(3)總線網絡系統是開放的

將系統集成的權力交給用戶,用戶可以按自己的需要和考慮,把來自不同供應商的產品組成規模各異的系統。可以用不同廠家的現場儀表去替換出現故障的另一廠家的現場儀表。

2、當前的現場總線標準

現場總線技術是從80年代后期誕生的網絡通信技術,經歷十幾年左右的發展,國際上出現了幾個有代表性的現場總線標準和幾個系列產品,較流行的有:

(1)基金會現場總線(FoundationFieldbus)

在現場總線標準的研究制訂過程中,出現過多種企業集團或組織,通過不斷的競爭,到1994年在國際上基本上形成了兩大陣營,一個以Fisher-Rosemount公司為首,聯合Foxboro、橫河、ABB、西門子等80家公司制訂的ISP協議;另一個以Honeywell公司為首,聯合歐洲150家公司制訂的WorldFIP協議。這兩大集團于1994年合并,成立現場總線基金會(FieldbusFoundation,FF),致力于開發國際上統一的現場總線協議。FF的協議符合IEC1158-2標準,也稱為SP50標準。

(2)Profibus現場總線

它是作為德國國家標準和歐洲國家標準的現場總線標準。該項技術是由西門子公司為主的十幾家德國公司、研究所共同推出的。它采用OSI模型的物理層、數據鏈路層。現場總線信息規范(FMS)型則只隱去了OSI標準的第三至第六層,采用了應用層。

(3)LonWork(LocalOperatingNetwork局部操作網)現場總線

它是由美國Echelon公司于1990年正式推出的。它采用ISO/OSI模型的全部7層協議,采用了面向對象的設計方法,通過網絡變量把網絡通信設計簡化為參數設置,其最大傳輸速率為1.5Mbps,傳輸距離為2700m,傳輸介質可以是雙絞線、光纜、射頻、紅外線和電力線等。

(4)控制局域網(ControlAreaNetwork,CAN)控制網絡

最早由德國BOSCH公司推出,用于汽車內部測量與執行部件之間的數據通信。CAN結構模型取ISO/OSI模型的第1、2、7層協議,即物理層、數據鏈路層和應用層。

此外還值得一提的是,可尋址遠程傳感器數據公路(HighwayAddressableRemoteTransducer,HART)協議,它是由美國Rosemount公司最早推出的一種兼容4~20mA模擬信號和調制數字信號的現場總線協議。其數字通信由于采用調制/解調方式,屬于模擬系統向數字系統轉變過程中的過渡產品,因而在當前的過渡時期具有較強的競爭力,得到了較快的發展。

3、現場總線的未來

現場總路線將成為工業控制發展的革命性飛躍,近年來,有關現場總線的報道層出不窮,其中令人關注的焦點集中在能否出現全世界統一的現場總線標準。

不同的現場總線有不同的功能,各有其適用的場合,靠一種現場總線打天下的想法看來不太現實。當然,從另一方面來講,相當一部分現場總線是大同小異的,技術上非常接近,在優勝劣汰的環境下同類總線終將趨于統一。但商業利益上的激烈競爭是這個問題的主要原因,對于現場總線形成巨大影響的自動化廠商,因為要盡可能維護自身的地位和利益而不愿放棄其已擁有的現場總線;因此,在未來較長的一段時間內,現場總線標準之爭會越演越烈。

開放式控制系統

控制系統控制系統

1、開放性控制系統的概念

長期以來,制造與生產企業所采用控制系統大多是專用的、封閉的體系結構,其構成系統的硬件是按照各自的標準度身定制的。無論是DCS,PLC還是FCS,雖然它們具有結構簡單、技術成熟、產品批量大等優點,但相對日新月異的生產要求,也越來越暴露出其固有的缺點。在許多情況下,當用戶要想進行功能上的擴展或變化時,都必須求助于系統的提供商,如想把特殊要求融入到控制系統中去時,都是比較困難的。這無形中不僅提高了制造企業的成本,也成為控制系統升級換代的“瓶頸”。

由于市場競爭越來越劇烈,從而要求制造商具有較強的市場適應能力,這一趨勢促成了一個新概念的產生,即模塊化、可重構、可擴充的軟硬件系統,這就是開放式控制系統。這一系統為制造廠提供了將其技術與任何第三方的技術或產品進行集成的可能性。

2、國際控制系統制造商的開放路線

據國際權威機構美國自動化市場研究公司ARC(AutomationResearchCorp.)調查預計,在亞洲,基于PC的控制系統、以太網的I/O模件等開放式系統的銷售額預計近兩年的增幅達到145%,所以,可見在控制系統市場中,開放系統的增長率遠遠高于傳統的控制系統。

幾乎所有的制造商都已認識到了開放系統必將是自動化系統的未來。在任何一家控制系統制造商的新產品樣本中,都可以看到“開放性”的字樣。但是,他們的開放性通常都是在原有的系統上層加上一些接口實現局部的互連和通信,并非真正意義上的開放。不要說控制器的底層,就是在操作站這一層,他們在實現與外界通信方面存在著重重困難。這種狀況的產生并不是由于他們無法開發出全開放的系統,而是出于其產品戰略考慮不愿也不能這樣做。盡管開放式控制系統的市場增長率較高,但由于絕對值還不大,制造商不愿放棄已經現成的數十倍的市場。

但這些公司對于開放式系統市場并非采取坐視不理、惟我獨尊的態度。目前,各個公司均在考慮用現有的產品組合出形式上的“開放式”系統。如西門子的PCS7和WinAC,實際上就是用工控機下掛S7的PLC而組成的概念性的系統,典型地表示了其一方面不想在開放式系統領域落后于他人,同時又不想失去老用戶的復雜情結。類似的還有Rockwell-AB的ControlLogic,Fisher-rosemount的Delta-V等等,都是將原有的專用系統加上“開放”的標簽。他們的目的都是相同的,那就是既不錯過開放式系統這班航船,又可以將原有的系統盡量多地銷售出去。

目前,全力致力于真正開放式系統開發的反而是一些新興的相對較小的公司如美國的Opto22,SoftPLC,Controlsoft以及英國的Transmitton等等。這些公司沒有過去的包袱,所開發的產品的市場目標也不存在搶自己飯碗的問題,所以他們可以沒有后顧之憂地宣傳。由于他們的產品是充分考慮了開放性的,今后將成為開放性控制系統的新的生力軍。

3、國際開放式系統研究存在的問題

從嚴格的角度來看,目前國際上已有的所謂開放性控制系統還不具備真正開放性控制系統的本質特征,仍有許多需要改進之處。

首先,開放式控制系統的概念不清晰,沒有解決開放控制系統的平臺問題。各系統所采用的體系結構并不一致,相互之間缺乏兼容性和互換性,因而各系統軟硬件不具備可移植性和互操作性。

其次,沒有充分利用像Windows、UNIX、OS/2等新型操作系統。軟件開發思想與技術落后,始終處于甚至低于結構化程序設計的水平。沒有充分利用面向對象、軟件重用等軟件工程中的新理論、新技術,而這些正是實現開放性控制系統的關鍵所在。

此外,產品的升級、更新、修改和維修仍然依賴于生產廠家,沒有提供相應的開發工具和環境,用戶無法把自己的或任何第三方的思想或產品融入到系統中去。

PCBASED控制系統

1、PC技術推動了工控機技術的發展

歷史上,VME總線工業控制機一直是許多嵌入式應用的首選機型[6]。1981年,Mostek、Motorola、Philip和Signetics公司發明了VME總線,1996年的新標準VME64(ANSI/VITA1-1994)將總線數據寬度提升到64位,最大數據傳輸速度為80Mbps。由ForceComputers制定的VME64x總線規范將總線速度提高到了320Mbps。VME總線工控機是實時控制平臺,大多數運行的是實時操作系統,并由OS制造商提供專用的軟件開發工具開發應用程序。VME總線最新產品已經采用了500MHz的PentiumⅢ處理器。

由于用戶希望使用與所熟悉的桌面PC機相同的操作系統和開發工具,導致了開放式桌面PC在工業環境中的直接應用。除了VME總線工控機外,產生了一系列基于PC的、與ISA/PCI總線標準兼容的嵌入式工控機,其中比較有代表性的是CompactPCI/PXI總線、AT96總線、STD總線、STD32總線、PC/104和PC/104-Plus總線嵌入式工業控制機。

隨著IntelCPU和MicrsoftDOS/WINDOWS架構演變成事實上的標準(Wintel),ISA/PCI總線加固型工業PC(IPC)開始向工業領域滲透。然而,雖然加固型工控機對基于大母板的桌面機進行了工業化改造,但其背板技術仍然存在許多缺點:不良的熱設計、不良的連接方式、不標準的模板尺寸和有限的PCI插槽數(最大4個)等。因此,目前PCI/ISA工控機主要做控制系統的檢測和管理機使用。

1995年6月PCISIG正式公布了PCI局部總線規范2.1版,同時PICMG推出了第一個標準PCI/ISA無源背板總線標準。為了將PCISIG的PCI總線規范用在工業控制計算機系統,1995年11月PCI工業計算機制造者聯合會(PICMG)頒布了CompactPCI規范1.0版。由于CPCI總線工控機良好地解決了可靠性和可維護性問題,而且基于Microsoft的軟件和開發工具的價位比較低,所以,CPCI工控機得以迅速打入嵌入式產品市場。但相對于PCI/ISA加固型工控機而言,由于總體成本高、技術開發難度大、無源背板定義并不完全統一導致模板配套性差、電磁兼容性設計要求高等因素,CompactPCI工控機在工業過程控制領域并未得到實際應用,反而在電信市場獲得廣泛應用。[1]