美國本特利探頭前置器

一、工控軟件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及干擾途徑

　　在不同的工業(yè)控制系統(tǒng)中，工控軟件雖然完成的功能不同，但就其結(jié)構(gòu)來說，一般具有如下特點(diǎn)：

　　＊ 實(shí)時(shí)性：工業(yè)控制系統(tǒng)中有些事件的發(fā)生具有隨機(jī)性，要求工控軟件能夠及時(shí)地處理隨機(jī)事件。

　　＊ 周期性：工控軟件在完成系統(tǒng)的初始化工作后，隨之進(jìn)入主程序循環(huán)。在執(zhí)行主程序過程中，如有中斷申請(qǐng)，則在執(zhí)行完相應(yīng)的中斷服務(wù)程序后，繼續(xù)主程序循環(huán)。

　　＊ 相關(guān)性：工控軟件由多個(gè)任務(wù)模塊組成，各模塊配合工作，相互關(guān)聯(lián)，相互依存。

　　＊ 人為性：工控軟件允許操作人員干預(yù)系統(tǒng)的運(yùn)行，調(diào)整系統(tǒng)的工作參數(shù)。在理想情況下，工控軟件可以正常執(zhí)行。但在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的干擾下，工控軟件的周期性、相關(guān)性及實(shí)時(shí)性受到破壞，程序無法正常執(zhí)行，導(dǎo)致工業(yè)控制系統(tǒng)的失控，其表現(xiàn)是：

　　＊ 程序計(jì)數(shù)器PC值發(fā)生變化，破壞了程序的正常運(yùn)行。PC值被干擾后的數(shù)據(jù)是隨機(jī)的，因此引起程序執(zhí)行混亂，在PC值的錯(cuò)誤引導(dǎo)下，程序執(zhí)行一系列毫無意義的指令，最后常常進(jìn)入一個(gè)毫無意義的“死循環(huán)"中，使系統(tǒng)失去控制。

　　＊ 輸入/輸出接口狀態(tài)受到干擾，破壞了工控軟件的相關(guān)性和周期性，造成系統(tǒng)資源被某個(gè)任務(wù)模塊獨(dú)占，使系統(tǒng)發(fā)生“死鎖"。

　　＊ 數(shù)據(jù)采集誤差加大。干擾侵入系統(tǒng)的前向通道，疊加在信號(hào)上，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集誤差加大。特別是當(dāng)前向通道的傳感器接口是小電壓信號(hào)輸入時(shí)，此現(xiàn)象更加嚴(yán)重。

　　＊ RAM數(shù)據(jù)區(qū)受到干擾發(fā)生變化。根據(jù)干擾竄入渠道、受干擾數(shù)據(jù)性質(zhì)的不同，系統(tǒng)受損壞的狀況不同，有的造成數(shù)值誤差，有的使控制失靈，有的改變程序狀態(tài)，有的改變某些部件（如定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、串行口等）的工作狀態(tài)等。筆者在研制電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)時(shí)就曾遇到因現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾而造成RAM數(shù)據(jù)經(jīng)常性被破壞的情況。

　　＊ 控制狀態(tài)失靈。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，控制狀態(tài)的輸出常常是依據(jù)某些條件狀態(tài)的輸入和條件狀態(tài)的邏輯處理結(jié)果而定。在這些環(huán)節(jié)中，由于干擾的侵入，會(huì)造成條件狀態(tài)錯(cuò)誤，致使輸出控制誤差加大，甚至控制失常。

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散熱結(jié)構(gòu)的合理性是關(guān)系到工控機(jī)能否穩(wěn)定工作的重要因素。溫度過高會(huì)導(dǎo)致工控機(jī)系統(tǒng)不穩(wěn)定，加快零件的老化。而隨著CPU主頻的不斷提高、高速硬盤的普遍使用、高性能顯卡的頻繁換代，工控機(jī)內(nèi)部的散熱問題也越來越受到重視。

　　目前大多數(shù)工控機(jī)箱采用的是雙程式互動(dòng)散熱：外部低溫空氣由機(jī)箱前部高速滾珠風(fēng)扇和機(jī)箱兩側(cè)散熱孔吸入進(jìn)入機(jī)箱，經(jīng)過硬盤架、南北橋芯片、各種板卡、北橋芯片，最后到達(dá)CPU附近，在經(jīng)過CPU散熱器后，熱空氣一部分從機(jī)箱后部的兩個(gè)高速滾珠排氣風(fēng)扇抽出機(jī)箱，另外一部分通過電源風(fēng)扇排出機(jī)箱。工控機(jī)箱采用滾珠風(fēng)扇，優(yōu)點(diǎn)是風(fēng)量大、轉(zhuǎn)速高、發(fā)熱少、使用周期長、噪音低，實(shí)現(xiàn)高效散熱。

有的廠商為了避免機(jī)箱內(nèi)雜亂的走線影響空氣的流動(dòng)，在合適的位置設(shè)置理線夾，將數(shù)據(jù)線和電源線固定在不影響風(fēng)道的位置上。也有的廠商在工控機(jī)箱側(cè)面、頂部增加風(fēng)扇，對(duì)雙程式互動(dòng)散熱通道進(jìn)行“改良"，使得機(jī)箱內(nèi)部空氣流動(dòng)發(fā)生變化：機(jī)箱外部的空氣進(jìn)入機(jī)箱后，由于機(jī)箱頂部風(fēng)扇強(qiáng)制對(duì)流，部分低溫空氣沒有按照原先的路線到達(dá)CPU附近，直接被抽出機(jī)箱，這樣反而降低了低溫空氣的散熱作用。

　　而為了對(duì)高速硬盤散熱，有的廠商在驅(qū)動(dòng)器架的前部安裝附加進(jìn)氣風(fēng)扇，不但能夠增加機(jī)箱內(nèi)空氣流量，而且可以直接對(duì)硬盤進(jìn)行散熱。還有就是將傳統(tǒng)的硬盤安裝位置下移，使硬盤和機(jī)箱底部接觸。既利用了機(jī)箱底板增強(qiáng)硬盤散熱，又可以使新鮮的低溫空氣進(jìn)入機(jī)箱后首先給硬盤散熱，大幅度降低了硬盤熱量，延長硬盤使用周期。

　　隨著工控應(yīng)用越來越廣泛，結(jié)構(gòu)、體積等因素直接影響工控機(jī)的發(fā)展方向，由此衍生出嵌入式工控機(jī)。嵌入式工控機(jī)具有低功耗、體積小、無風(fēng)扇、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，其被動(dòng)式散熱方式大大提高了產(chǎn)品可靠性，*解決了傳統(tǒng)工控機(jī)散熱不足及使用周期等問題。