美國本特利探頭前置器

一、工控軟件的結構特點及干擾途徑

　　在不同的工業控制系統中，工控軟件雖然完成的功能不同，但就其結構來說，一般具有如下特點：

　　＊ 實時性：工業控制系統中有些事件的發生具有隨機性，要求工控軟件能夠及時地處理隨機事件。

　　＊ 周期性：工控軟件在完成系統的初始化工作后，隨之進入主程序循環。在執行主程序過程中，如有中斷申請，則在執行完相應的中斷服務程序后，繼續主程序循環。

　　＊ 相關性：工控軟件由多個任務模塊組成，各模塊配合工作，相互關聯，相互依存。

　　＊ 人為性：工控軟件允許操作人員干預系統的運行，調整系統的工作參數。在理想情況下，工控軟件可以正常執行。但在工業現場環境的干擾下，工控軟件的周期性、相關性及實時性受到破壞，程序無法正常執行，導致工業控制系統的失控，其表現是：

　　＊ 程序計數器PC值發生變化，破壞了程序的正常運行。PC值被干擾后的數據是隨機的，因此引起程序執行混亂，在PC值的錯誤引導下，程序執行一系列毫無意義的指令，最后常常進入一個毫無意義的“死循環"中，使系統失去控制。

　　＊ 輸入/輸出接口狀態受到干擾，破壞了工控軟件的相關性和周期性，造成系統資源被某個任務模塊獨占，使系統發生“死鎖"。

　　＊ 數據采集誤差加大。干擾侵入系統的前向通道，疊加在信號上，導致數據采集誤差加大。特別是當前向通道的傳感器接口是小電壓信號輸入時，此現象更加嚴重。

　　＊ RAM數據區受到干擾發生變化。根據干擾竄入渠道、受干擾數據性質的不同，系統受損壞的狀況不同，有的造成數值誤差，有的使控制失靈，有的改變程序狀態，有的改變某些部件（如定時器／計數器、串行口等）的工作狀態等。筆者在研制電力遠程抄表系統時就曾遇到因現場強電磁干擾而造成RAM數據經常性被破壞的情況。

　　＊ 控制狀態失靈。在工業控制系統中，控制狀態的輸出常常是依據某些條件狀態的輸入和條件狀態的邏輯處理結果而定。在這些環節中，由于干擾的侵入，會造成條件狀態錯誤，致使輸出控制誤差加大，甚至控制失常。

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散熱結構的合理性是關系到工控機能否穩定工作的重要因素。溫度過高會導致工控機系統不穩定，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，工控機內部的散熱問題也越來越受到重視。

　　目前大多數工控機箱采用的是雙程式互動散熱：外部低溫空氣由機箱前部高速滾珠風扇和機箱兩側散熱孔吸入進入機箱，經過硬盤架、南北橋芯片、各種板卡、北橋芯片，最后到達CPU附近，在經過CPU散熱器后，熱空氣一部分從機箱后部的兩個高速滾珠排氣風扇抽出機箱，另外一部分通過電源風扇排出機箱。工控機箱采用滾珠風扇，優點是風量大、轉速高、發熱少、使用周期長、噪音低，實現高效散熱。

有的廠商為了避免機箱內雜亂的走線影響空氣的流動，在合適的位置設置理線夾，將數據線和電源線固定在不影響風道的位置上。也有的廠商在工控機箱側面、頂部增加風扇，對雙程式互動散熱通道進行“改良"，使得機箱內部空氣流動發生變化：機箱外部的空氣進入機箱后，由于機箱頂部風扇強制對流，部分低溫空氣沒有按照原先的路線到達CPU附近，直接被抽出機箱，這樣反而降低了低溫空氣的散熱作用。

　　而為了對高速硬盤散熱，有的廠商在驅動器架的前部安裝附加進氣風扇，不但能夠增加機箱內空氣流量，而且可以直接對硬盤進行散熱。還有就是將傳統的硬盤安裝位置下移，使硬盤和機箱底部接觸。既利用了機箱底板增強硬盤散熱，又可以使新鮮的低溫空氣進入機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。

　　隨著工控應用越來越廣泛，結構、體積等因素直接影響工控機的發展方向，由此衍生出嵌入式工控機。嵌入式工控機具有低功耗、體積小、無風扇、穩定性強等特點，其被動式散熱方式大大提高了產品可靠性，*解決了傳統工控機散熱不足及使用周期等問題。