基于LabVIEW的便攜式汽車(chē)儀表檢測儀的研制----設計方案與硬件結構（一）

　　第三章硬件結構

　　3.1硬件簡(jiǎn)介

　　3.1.1工控機

　　工控機即工業(yè)控制計算機，但現在的叫法是產(chǎn)業(yè)電腦或工業(yè)電腦，英文簡(jiǎn)稱(chēng)IPC，全稱(chēng)IndustrialPersonalcomputer.工控機通俗的說(shuō)就是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)現場(chǎng)而設計的計算機。如圖3一1工控機機箱圖

　　IPC的技術(shù)特點(diǎn)：

　　1、采用符合“ElA”，標準的全鋼化工業(yè)機箱，增強了抗電磁干擾能力。

　　2、采用總線(xiàn)結構和模塊化設計技術(shù)。CPU及各功能模塊皆使用插板式結構，并帶有壓桿軟鎖定，提高了抗 沖擊、抗振動(dòng)能力。

　　3、機箱內裝有雙風(fēng)扇，正壓對流排風(fēng)，并裝有濾塵網(wǎng)用以防塵。

　　4、配有高度可靠的工業(yè)電源，并有過(guò)壓、過(guò)流保護。

　　5、電源及鍵盤(pán)均帶有電子鎖開(kāi)關(guān)，可防止非法開(kāi)、關(guān)和非法鍵盤(pán)輸入。

　　6、具有自診斷功能。

　　7、可視需要選配I/O模板。

　　8、設有“看門(mén)狗”定時(shí)器，在因故障死機時(shí)，無(wú)需人的干預而自動(dòng)復位。

　　9、開(kāi)放性好，兼容性好，吸收了PC機的全部功能，可直接運行PC機的各種應用軟件。

　　10、可配置實(shí)時(shí)操作系統，便于多任務(wù)的調度和運行。

　　11、可采用無(wú)源母板(底板)，方便系統升級。

　　IPC的主要結構：

　　1、全鋼機箱

　　IPC的全鋼機箱是按標準設計的，抗沖擊、抗振動(dòng)、抗電磁干擾，內部可安裝同PC一bus兼容的無(wú)源底板。

　　2、無(wú)源底板

　　無(wú)源底板的插槽由ISA和PCI總線(xiàn)的多個(gè)插槽組成，ISA或PCI插槽的數量和位置根據需要有一定選擇，該板為四層結構，中間兩層分別為地層和電源層，這種結構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。

　　3、工業(yè)電源

　　為AT開(kāi)關(guān)電源，平均無(wú)故障運行時(shí)間達到250000小時(shí)。

　　4、CPU卡

　　IPC的CPU卡有多種，根據尺寸可分為長(cháng)卡和半長(cháng)卡，根據處理器可分為386、486、586、Pll、PIH主板，用戶(hù)可視自己的需要任意選配。其主要特點(diǎn)是：工作溫度O一60℃;裝有“看門(mén)狗”計時(shí)器;低功耗，最大時(shí)為5V/2.5A.

　　5、其他配件

　　IPC的其他配件基本上都與PC機兼容，主要有CPU、內存、顯卡、硬盤(pán)、軟驅、鍵盤(pán)、鼠標、光驅、顯示器等。

　　國內生產(chǎn)工控機的廠(chǎng)家有研祥、華北工控、研華、愛(ài)雷絲等。國外的工控機西門(mén)子的很出名。工控機箱標準長(cháng)度為19英寸，高度為4U.

　　6、適用領(lǐng)域

　　目前，IPC已被廣泛應用于工業(yè)及人們生活的方方面面。

　　例如：控制現場(chǎng)、路橋收費、醫療、環(huán)保、通訊、智能交通、監控、語(yǔ)音、排隊機、POS、數控機床、加油機、金融、石化、物探、野外便攜、環(huán)保、軍工、電力、鐵路、高速公路、航天、地鐵等等。

　　7、工控機特點(diǎn)

　　工控機通俗的說(shuō)就是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)現場(chǎng)而設計的計算機，而工業(yè)現場(chǎng)一般具有強烈的震動(dòng)，灰塵特別多，另有很高的電磁場(chǎng)力干擾等特點(diǎn)，且一般工廠(chǎng)均是連續作業(yè)即一年中一般沒(méi)有休息。因此，工控機與普通計算機相比必須具有以下特點(diǎn)：

　　l)機箱采用鋼結構，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。

　　2)機箱內有專(zhuān)用底板，底板上有PCI和ISA插槽。

　　3)機箱內有專(zhuān)門(mén)電源，電源有較強的抗干擾能力。

　　4)要求具有連續長(cháng)時(shí)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(jiàn))

　　目前工控機的劣勢：

　　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一數據處理能力差，具體如下：

　　1)配置硬盤(pán)容量小;

　　2)數據安全性低;

　　3)存儲選擇性?。?/p>

　　4)價(jià)格較高。

　　工控機箱內部結構：硬盤(pán)架、光驅架：硬盤(pán)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(pán)數量一般從4-15個(gè)。

　　底板：底板的規格有多種;主要以主板的規格來(lái)劃分。普通的主板一般都可以安裝;其中52Omm以下長(cháng)度的機箱是安裝不了12*13的強大板的主板的，必須要520mm長(cháng)度的機箱才能安裝。

　　壓卡條：主要起固定作用。有安防監控的安裝視頻長(cháng)卡，或者是工業(yè)CPU長(cháng)卡時(shí)，必須要固定長(cháng)卡，以免使用過(guò)程中出現晃動(dòng)，不牢固等現象。

　　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，比如有些大型的監控系統，則要64路，或者128路時(shí)，必須要換成14槽的背板。

　　工控機箱的導熱：散熱結構的合理性是關(guān)系到計算機能否穩定工作的重要因素。目前最有效的機箱散熱解決方案是利用互動(dòng)散熱通道結構散熱：外部低溫空氣由機箱前部12Omm高速滾珠風(fēng)扇和機箱兩側散熱孔吸入進(jìn)入機箱，經(jīng)過(guò)硬盤(pán)架、南北橋芯片、各種板卡、北橋芯片，最后到達CPU附近，在經(jīng)過(guò)CPU散熱器后，熱空氣一部分從機箱后部的兩個(gè)80mm高速滾珠排氣風(fēng)扇抽出機箱，另外一部分通過(guò)電源風(fēng)扇排出機箱。機箱風(fēng)扇采用滾珠風(fēng)扇，其優(yōu)點(diǎn)是風(fēng)量大、轉速高、發(fā)熱少、壽命長(cháng)、噪音低，避免了過(guò)大的噪音，真正實(shí)現了“綠色”散熱。

　　8.工控機箱的抗震

　　工控機箱在工作的時(shí)候，由于機箱內部的光驅、硬盤(pán)、機箱里的多個(gè)風(fēng)扇在高速運轉的時(shí)候都會(huì )產(chǎn)生震動(dòng)，而震動(dòng)很容易導致光盤(pán)讀錯和硬盤(pán)磁道損壞以至丟失數據，所以機箱的抗震性也是我們機箱關(guān)鍵的一個(gè)結構設計方案。因為考慮到機箱的抗腐蝕、導電、導熱等的內部要求，我們的機箱減震系統全部采用金屬材料制成，這比起用橡膠材料做減震不但能達到上述要求，還能起到抗老化，耐熱等作用。這套減震系統的解決方案得到了國內外客戶(hù)的好評。

　　工控機箱的電磁屏蔽：主機在工作的時(shí)候，主板、CPU、內存和各種板卡都會(huì )產(chǎn)生大量的電磁輻射，如果不加以防范也會(huì )對人體造成一定傷害。這個(gè)時(shí)候機箱就成為了屏蔽電磁輻射，保護我們健康的一道重要防線(xiàn)。

　　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(huì )開(kāi)孔，包括箱體側板孔、抽氣扇進(jìn)風(fēng)孔和排氣扇排風(fēng)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(kāi)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(kāi)關(guān)接線(xiàn)的電磁屏蔽。比較長(cháng)的連接線(xiàn)需要設計成絞線(xiàn)，線(xiàn)兩端的裸露的焊接金屬部分必需用膠套包裹，這樣也避免了機箱內用電線(xiàn)路產(chǎn)生的電磁輻射。

　　工控機在基于LabVIEW便攜式汽車(chē)儀表檢測儀中的是起到總體控制整個(gè)檢測系統的作用，它就相當于人體的大腦一樣，所有儀表信息的采集、處理、對比、反饋都由它來(lái)完成。