工控機（Industrial Personal Computer，IPC）即工業(yè)控制計算機，是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)過程及機電設(shè)備、工藝裝備進行檢測與控制的工具總稱。工控機具有重要的計算機屬性和特征，如具有計算機CPU、硬盤、內(nèi)存、外設(shè)及接口，并有操作系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議、計算能力、友好的人機界面。工控行業(yè)的產(chǎn)品和技術(shù)非常特殊，屬于中間產(chǎn)品，是為其他各行業(yè)提供可靠、嵌入式、智能化的工業(yè)計算機。
主要分類
目前工控機的主要類別有：IPC（PC總線工業(yè)電腦）、PLC（可編程控制系統(tǒng)）、DCS（分散型控制系統(tǒng)）、FCS（現(xiàn)場總線系統(tǒng)）及CNC（數(shù)控系統(tǒng)）五種?！?br /> 1、IPC
即基于PC總線的工業(yè)電腦。據(jù)2000年IPC統(tǒng)計目前PC機已占到通用計算機的95%以上，因其價格低、質(zhì)量高、產(chǎn)量大、軟/硬件資源豐富，已被廣大的技術(shù)人員所熟悉和認可，這正是工業(yè)電腦熱的基礎(chǔ)。其主要的組成部分為工業(yè)機箱、無源底板及可插入其上的各種板卡組成，如CPU卡、I/O卡等。并采取全鋼機殼、機卡壓條過濾網(wǎng)，雙正壓風扇等設(shè)計及EMC（electromagneticcompatibility）技術(shù)以解決工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾、震動、灰塵、高/低溫等問題。
IPC有以下特點：
可靠性：工業(yè)PC具有在粉塵、煙霧、高/低溫、潮濕、震動、腐蝕和快速診斷和可維護性，其MTTR（MeanTimetoRepair）一般為5min，MTTF10萬小時以上，而普通PC的MTTF僅為10000～15000小時。
實時性，工業(yè)PC對工業(yè)生產(chǎn)過程進行實時在線檢測與控制，對工作狀況的變化給予快速響應(yīng)，及時進行采集和輸出調(diào)節(jié)（看門狗功能這是普通PC所不具有的），遇險自復(fù)位，保證系統(tǒng)的正常運行。
擴充性，工業(yè)PC由于采用底板+CPU卡結(jié)構(gòu)，因而具有很強的輸入輸出功能，最多可擴充20個板卡，能與工業(yè)現(xiàn)場的各種外設(shè)、板卡如與道控制器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車輛檢測儀等相連，以完成各種任務(wù)。
兼容性，能同時利用ISA與PCI及PICMG資源，并支持各種操作系統(tǒng)，多種語言匯編，多任務(wù)操作系統(tǒng)。
2、可編程序控制器（PLC）
PLC 英文全稱Programmable Logic Controller，中文全稱為可編程邏輯控制器。定義是：一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。
可編程控制器是計算機技術(shù)與自動化控制技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計算機的功能，不僅能實現(xiàn)邏輯控制，還具有了數(shù)據(jù)處理、通信、網(wǎng)絡(luò)等功能。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強等特點，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，大大推進了機電一體化的進程?！?br /> 3、分散型控制系統(tǒng)（DCS）
DCS 英文全稱Distributed Control System，中文全稱為分布式控制系統(tǒng)。它是一種高性能、高質(zhì)量、低成本、配置靈活的分散控制系統(tǒng)系列產(chǎn)品，可以構(gòu)成各種獨立的控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)DCS、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA），能滿足各種工業(yè)領(lǐng)域?qū)^程控制和信息管理的需求。系統(tǒng)的模塊化設(shè)計、合理的軟硬件功能配置和易于擴展的能力，能廣泛用于各種大、中、小型電站的分散型控制、發(fā)電廠自動化系統(tǒng)的改造以及鋼鐵、石化、造紙、水泥等工業(yè)生產(chǎn)過程控制?！?br /> 4、現(xiàn)場總線系統(tǒng)（FCS）
FCS英文全稱Fieldbus Control System，中文全稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。它是全數(shù)字串行、雙向通信系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)測量和控制設(shè)備如探頭、激勵器和控制器可相互連接、監(jiān)測和控制。在工廠網(wǎng)絡(luò)的分級中，它既作為過程控制（如PLC，LC等）和應(yīng)用智能儀表（如變頻器、閥門、條碼閱讀器等）的局部網(wǎng)，又具有在網(wǎng)絡(luò)上分布控制應(yīng)用的內(nèi)嵌功能。由于其廣闊的應(yīng)用前景，眾多國外有實力的廠家競相投入力量，進行產(chǎn)品開發(fā)。目前，國際上已知的現(xiàn)場總線類型有四十余種，比較典型的現(xiàn)場總線有：FF，Profibus，LONworks，CAN，HART，CC-LINK等?！?br /> 5、數(shù)控系統(tǒng)（CNC）
CNC英文全稱Computer numerical control，中文全稱為計算機數(shù)字控制系統(tǒng)。
它是采用微處理器或?qū)Ｓ梦C的數(shù)控系統(tǒng)，由事先存放在存儲器里系統(tǒng)程序（軟件）來實現(xiàn)控制邏輯，實現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能，并通過接口與外圍設(shè)備進行聯(lián)接，稱為計算機數(shù)控，簡稱CNC系統(tǒng)。數(shù)控機床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)機械制造產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品；其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：
1）機械制造技術(shù)；
2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；
3）自動控制技術(shù)；
4）伺服驅(qū)動技術(shù)；
5）傳感器技術(shù)；
6）軟件技術(shù)等。
軟件系統(tǒng)
工業(yè)控制軟件系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)軟件、工控應(yīng)用軟件和應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境等三大部分。其中系統(tǒng)軟件是其它兩者的基礎(chǔ)核心，因而影響系統(tǒng)軟件設(shè)計的開發(fā)質(zhì)量。工控應(yīng)用軟件主要是根據(jù)用戶工業(yè)控制和管理的需求而生成的，因此具有專用性。從工控軟件系統(tǒng)發(fā)展歷史和現(xiàn)狀來看，工控軟件系統(tǒng)應(yīng)具5大主要特性：
1、開放性。這是現(xiàn)代控制系統(tǒng)和工程設(shè)計系中一個至關(guān)重要的指標。開放性有助于各種系統(tǒng)的互連、兼容，它有利于設(shè)計、建立和應(yīng)用為一體（集體）的工業(yè)思路形成與實現(xiàn)。為了使系統(tǒng)工具良好的開放性，必須選擇開放式的體系結(jié)構(gòu)、工業(yè)軟件和軟件環(huán)境，這已引起工控界人士的極大關(guān)注。
2、實時性。工業(yè)生產(chǎn)過程的主要特性之一就是實時性，因此相應(yīng)地要求工控軟件系統(tǒng)應(yīng)具有較強的實時性。
3、網(wǎng)絡(luò)集成化。這是由工業(yè)過程控制和管理趨勢。
4、人機界面更加友好。這不僅是指像菜單驅(qū)動所帶來的操作方便，應(yīng)包括設(shè)計和應(yīng)用兩個方面的人機界面。
5、多任務(wù)和多線程性?，F(xiàn)代許多控制軟件所面臨的工業(yè)對象不再是單任務(wù)線，而是較復(fù)雜的多任務(wù)系統(tǒng)，因此，如何有效地控制和管理這樣的系統(tǒng)仍是日前工控軟件主要的研究對象為適應(yīng)這種要求，工控軟仵，特別是底層的工控系統(tǒng)軟件必須具有此特性 ，如多任務(wù)實進操作系統(tǒng)的研究和應(yīng)用等。
從工控軟件基本組成上看 它可大致劃分為3層；實時操作系統(tǒng)層、拄制管理層以及應(yīng)用層，實時操作系統(tǒng)OS層是其他層的基礎(chǔ)。
主要結(jié)構(gòu)
1、全鋼機箱
IPC的全鋼機箱是按標準設(shè)計的，抗沖擊、抗振動、抗電磁干擾，內(nèi)部可安裝同PC-bus兼容的無源底板。
工控機箱分類：
IPC（Industry Personal Computer）簡稱工控機，或者硬盤錄像機， DVR（digital video recording）。工控電腦是在惡劣的環(huán)境下使用，對產(chǎn)品的易維護性、散熱、防塵、產(chǎn)品周期、甚至尺寸方面都有著嚴格的要求。因此在設(shè)計和選擇工控機平臺的時候，考慮的更多的是機構(gòu)的設(shè)計，然后才是對性能等的考慮。
工控機箱分類：
（一）高度一般分1U（44MM*430MM*XX），2U（88*430*XX），3U，4U（176MM*430MM * XX），5U，6U，7U，8U等，一個1U的高度是44MM，其他高度依次類推；
（二）長度：國際標準的長度有兩種450MM與505MM，根據(jù)客戶的具體要求還可以擴分其他長度，比如：480MM，500MM，520MM，530MM，600MM等；其中450MM~~520MM的尺寸機箱占市場需求的90%以上；加長型機箱的作用主要是有以下3個：一個是安裝雙CPU至強12" * 13"的主板，必須要 520MM的長度才能安裝這樣的大板；另外一個是安裝工業(yè)CPU長卡或者是300MM長的視頻卡等需要足夠的擴展空間；最后一個是散熱空間的考慮，由于有些監(jiān)控用戶需要安裝多路視頻卡與多個硬盤，比如64路，128路等，10個硬盤就需要很好的散熱效果；
（三）臥式與壁掛式
壁掛式：此外，由于某些設(shè)備制造商需要把控制中心（IPC）放置在其設(shè)備之中。因此對工控機的體積有較為嚴格的要求。傳統(tǒng)的上架式19英寸機箱體積基本很難滿足要求，因此針對此種客戶需求，推出了壁掛式的機箱。例如某品牌的IPC－6606/6608壁掛機箱系列。這類機箱由于體積小，并且應(yīng)用環(huán)境在某設(shè)備內(nèi)部，因此設(shè)計理念也重在散熱和擴展性能上。下圖是IPC－6806應(yīng)用在某測試平臺的機柜內(nèi)部狀態(tài)。
工控機箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)：
硬盤架，光驅(qū)架:硬盤架一般分兩種，一種是分拆式，一種是壓卡式。
品質(zhì)優(yōu)異的機箱一般都帶金屬彈簧防震功能；安裝硬盤數(shù)量一般從4—15個；
底板：底板的規(guī)格有多種；主要以主板的規(guī)格來劃分。普通的主板一般都可以安裝；其中520MM以下長度的機箱是安裝不了12*13的雙至強大板的主板的，必須要520MM長度的機箱才能安裝。
壓卡條：主要起固定作用。有安防監(jiān)控的安裝視頻長卡，或者是工業(yè)CPU長卡時，必須要固定長卡，以免使用過程中出現(xiàn)晃動，不牢固等現(xiàn)象。
后槽的擴展：有7槽或14槽兩種；14槽的背板主要的用途是安裝多路視頻卡，比如有些大型的監(jiān)控系統(tǒng)，則要64路，或者128路時，必須要換成14槽的背板；
工控機箱的導(dǎo)熱：散熱結(jié)構(gòu)的合理性是關(guān)系到計算機能否穩(wěn)定工作的重要因素。
工控機箱的抗震：工控機箱在工作的時候，由于機箱內(nèi)部的光驅(qū)、硬盤、機箱里的多個風扇在高速運轉(zhuǎn)的時候都會產(chǎn)生震動，而震動很容易導(dǎo)致光盤讀錯和硬盤磁道損壞以至丟失數(shù)據(jù)，所以機箱的抗震性也是機箱關(guān)鍵的一個結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
工控機箱的電磁屏蔽：主機在工作的時候，主板、CPU、內(nèi)存和各種板卡都會產(chǎn)生大量的電磁輻射，如果不加以防范也會對人體造成一定傷害。這個時候機箱就成為了屏蔽電磁輻射，保護健康的一道重要防線。屏蔽良好的機箱還可以有效地阻隔外部輻射干擾，保證計算機內(nèi)部配件不受外部輻射影響。工控機箱為了增加散熱效果，機箱上必要的部分都會開孔，包括箱體側(cè)板孔、抽氣扇進風孔和排氣扇排風孔等等，所以孔的形狀必須符合能阻擋輻射的技術(shù)要求。機箱上的開孔要盡量小，而且要盡量采用阻隔輻射能力較強的圓孔。其次，要注意各種指示燈和開關(guān)接線的電磁屏蔽。比較長的連接線需要設(shè)計成絞線，線兩端的裸露的焊接金屬部分必需用膠套包裹，這樣就避免了機箱內(nèi)用電線路產(chǎn)生的電磁輻射。
2、無源底板
無源底板的插槽由總線擴展槽組成?？偩€擴展槽可依據(jù)用戶的實際應(yīng)用選用擴展ISA總線、PCI總線和PCI-E總線、PCIMG總線的多個插槽組成，擴展插槽的數(shù)量和位置根據(jù)需要有一定選擇，但依據(jù)不同PCIMG總線規(guī)范版本各種總線在組合搭配上有要求，如PCIMG1.3版本總線不提供ISA總線支持，該板為四層結(jié)構(gòu)，中間兩層分別為地層和電源層，這種結(jié)構(gòu)方式可以減弱板上邏輯信號的相互干擾和降低電源阻抗。底板可插接各種板卡，包括CPU卡、顯示卡、控制卡、I/O卡等?！?br /> 3、工業(yè)電源
早期在以Intel 奔騰處理器為主的之前的工控機主要使用為AT開關(guān)電源，目前與PC機一樣主要采用的是ATX電源，平均無故障運行時間達到250，000小時。　
4、CPU卡
IPC的CPU卡有多種，根據(jù)尺寸可分為長卡和半長卡，多采用的是桌面式系統(tǒng)處理器，如早期的有386486586PIII，現(xiàn)主流為P4、酷睿雙核等處理器，主板用戶可視自己的需要任意選配。其主要特點是：工作溫度0-60℃；帶有硬件"看門狗"計時器；也有部份要求低功耗的CPU卡采用的是嵌入式系列的CPU?！?br /> 5、其他配件
IPC的其他配件基本上都與PC機兼容，主要有CPU、內(nèi)存、顯卡、硬盤、軟驅(qū)、鍵盤、鼠標、光驅(qū)、顯示器等。
適用領(lǐng)域
IPC已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)及人們生活的方方面面。
例如：控制現(xiàn)場、路橋控制收費系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、環(huán)境保護監(jiān)測、通訊保障、智能交通管控系統(tǒng)、樓宇監(jiān)控安防、語音呼叫中心、排隊機、POS柜臺收銀機、數(shù)控機床、加油機、金融信息處理、石化數(shù)據(jù)采集處理、物探、野外便攜作業(yè)、環(huán)保、軍工、電力、鐵路、高速公路、航天、地鐵、智能樓宇、戶外廣告、等等。
主要特點
工控機通俗的說就是專門為工業(yè)現(xiàn)場而設(shè)計的計算機，而工業(yè)現(xiàn)場一般具有強烈的震動，灰塵特別多，另有很高的電磁場力干擾等特點，且一般工廠均是連續(xù)作業(yè)即一年中一般沒有休息。因此，工控機與普通計算機相比必須具有以下特點：
1、機箱采用鋼結(jié)構(gòu)，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。
2、機箱內(nèi)有專用底板，底板上有PCI和ISA插槽。
3、機箱內(nèi)有專門電源，電源有較強的抗干擾能力。
4、要求具有連續(xù)長時間工作能力。
5、一般采用便于安裝的標準機箱（4U標準機箱較為常見）
注：除了以上的特點外，其余基本相同。另外，由于以上的專業(yè)特點，同層次的工控機在價格上要比普通計算機偏貴，但一般不會相差太多。
盡管工控機與普通的商用計算機機相比，具有得天獨厚的優(yōu)勢，但其劣勢也是非常明顯的--數(shù)據(jù)處理能力差，具體如下：
1、配置硬盤容量?。?br /> 2、數(shù)據(jù)安全性低；
3、存儲選擇性??；
4、價格較高。
日常維護
工控機的日常使用維護目前在很多場合使用工控機，但真正能把工控機轉(zhuǎn)得很好的也不是很多。經(jīng)?？吹接行┤嗣盍税胩欤€是不能把機器故障排除，而有些人用起來則得心應(yīng)手。這區(qū)別即源自用戶對工控機的正確管理和維護。工控機是為了適應(yīng)特殊、惡劣環(huán)境下工作的一種工業(yè)計算機，它的電源、機箱、主板都是為了能適應(yīng)長時間不間斷運行而設(shè)計的。為了更好地使用它，讓它始終保持良好的工作性能，在日常使用中必須對它進行必要、合理的維護。
首先，要給工控機一個平穩(wěn)的工作環(huán)境。如當機器對磁盤或硬盤進行讀寫操作時出現(xiàn)震動，驅(qū)動器會嚴重磨損或?qū)е掠脖P損壞。如果要靠墻放置，距離墻壁至少應(yīng)有的間隙，以保證散熱良好，否則，會導(dǎo)致元器件加速老化。具體要做好以下幾點：　
1、機箱
機箱中包括工控電源、無源底板、風扇。工控電源：它是為N小時不間斷開機服務(wù)的，所以它的性能較好，主要需注意的是盡量減少灰塵的進入，防止灰塵影響風扇的運行。防止瞬時斷電，瞬時斷電又突然來電往往會產(chǎn)生一個瞬間極高的電壓，很可能"燒"壞電腦，電壓的波動（過低或過高）也會對電腦造成損傷。因此，應(yīng)盡量配備電源。另外，還應(yīng)防靜電、防雷擊。
無源底板：它是為各種板卡包括,)( 卡、顯卡、聲卡、網(wǎng)卡等）提供電源的，它的日常維護要注意三點：不能在底板帶電的情況下?lián)懿灏蹇?，插撥板卡時不可用力過猛，過大，用酒精等清洗底板時，要注意防止工具劃傷底板。插槽內(nèi)不能積灰塵，否則會導(dǎo)致接觸不良，甚至短路。插槽內(nèi)的金屬腳是否對齊,有無彎曲，否則影響板卡在系統(tǒng)中的運行，會因此出現(xiàn)開機不顯示、板卡找不到、死機等各種現(xiàn)象。風扇：工控箱內(nèi)風扇是專門為工控機設(shè)計的，它是向機箱內(nèi)吹風，降低機箱內(nèi)溫度。它要注意的是：電源是否接到插頭上，風扇外部的過濾網(wǎng)要定時清洗（每月一次），以防過多的灰塵進入機箱，禁止尖銳物品損壞風扇頁片。　
2、主板
工控機主板是專為在高、低溫特殊環(huán)境中，長時間運行而設(shè)計的，它在運用中所要注意的是：不能帶電插撥（內(nèi)存條，板卡后面的鼠標、鍵盤等），帶電插撥會導(dǎo)致插孔損壞，不能用，嚴重的甚至會使主板損壞。主板上的跳線不能隨便跳，要查看說明書或用戶手冊，否則會由于不同型號主板的電壓設(shè)置不同而導(dǎo)致?lián)p壞。對主板的灰塵應(yīng)定時清潔，不能用酒精或水，應(yīng)用干刷子、吸塵器或皮老虎把灰塵吸完或吹掉。保持主板上內(nèi)存扦槽的干凈，無斷腳、歪腳。主板下插入無源底板中的金手指要干凈，在底板上要插緊、插到位。　
3、硬盤、光驅(qū)、軟驅(qū)
硬盤：不要隨意拆卸硬盤,避免振動、擠壓。盡量不要在硬盤運行時關(guān)閉計算機電源，這樣突然關(guān)機會導(dǎo)致硬盤磁道損壞，數(shù)據(jù)丟失。不要隨意觸動硬盤上的跳線裝置。搬運時一定要用抗靜電塑料袋包裝或用海綿等防震壓材料固定好，經(jīng)常檢查病毒，以防侵蝕。在操作系統(tǒng)中有節(jié)能功能時要盡量合理使用，以延長硬盤使用壽命。
光驅(qū)：在使用中不要隨意打開光驅(qū)門，不能使用有損傷、盜版光碟，防止灰塵進入光驅(qū)內(nèi)，光驅(qū)在使用過程中不要震動，歪曲，拍打。數(shù)據(jù)線要連接通暢，保證光驅(qū)讀盤順利?！?br /> 4、各種板卡
板卡所要注意的就是防塵，插腳要完好，板卡豎直插入不能歪曲，并且板卡外插孔上的連接件不能帶電撥插。
工控機發(fā)展趨勢：
從工控機產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展來講，"嵌入式系統(tǒng)""無風扇結(jié)構(gòu)""機箱散熱""固態(tài)硬盤""箱式""平板式"等新技術(shù)、新產(chǎn)品的應(yīng)用，適應(yīng)了自動化產(chǎn)品"小型化""智能化""低功耗"的發(fā)展趨勢，已經(jīng)大大提高了工控機的系統(tǒng)穩(wěn)定性，也降低了制造和應(yīng)用成本。