美国本特利探头前置器

一、工控软件的结构特点及干扰途径

　　在不同的工业控制系统中，工控软件虽然完成的功能不同，但就其结构来说，一般具有如下特点：

　　＊ 实时性：工业控制系统中有些事件的发生具有随机性，要求工控软件能够及时地处理随机事件。

　　＊ 周期性：工控软件在完成系统的初始化工作后，随之进入主程序循环。在执行主程序过程中，如有中断申请，则在执行完相应的中断服务程序后，继续主程序循环。

　　＊ 相关性：工控软件由多个任务模块组成，各模块配合工作，相互关联，相互依存。

　　＊ 人为性：工控软件允许操作人员干预系统的运行，调整系统的工作参数。在理想情况下，工控软件可以正常执行。但在工业现场环境的干扰下，工控软件的周期性、相关性及实时性受到破坏，程序无法正常执行，导致工业控制系统的失控，其表现是：

　　＊ 程序计数器PC值发生变化，破坏了程序的正常运行。PC值被干扰后的数据是随机的，因此引起程序执行混乱，在PC值的错误引导下，程序执行一系列毫无意义的指令，最后常常进入一个毫无意义的“死循环”中，使系统失去控制。

　　＊ 输入/输出接口状态受到干扰，破坏了工控软件的相关性和周期性，造成系统资源被某个任务模块独占，使系统发生“死锁”。

　　＊ 数据采集误差加大。干扰侵入系统的前向通道，叠加在信号上，导致数据采集误差加大。特别是当前向通道的传感器接口是小电压信号输入时，此现象更加严重。

　　＊ RAM数据区受到干扰发生变化。根据干扰窜入渠道、受干扰数据性质的不同，系统受损坏的状况不同，有的造成数值误差，有的使控制失灵，有的改变程序状态，有的改变某些部件（如定时器／计数器、串行口等）的工作状态等。笔者在研制电力远程抄表系统时就曾遇到因现场强电磁干扰而造成RAM数据经常性被破坏的情况。

　　＊ 控制状态失灵。在工业控制系统中，控制状态的输出常常是依据某些条件状态的输入和条件状态的逻辑处理结果而定。在这些环节中，由于干扰的侵入，会造成条件状态错误，致使输出控制误差加大，甚至控制失常。

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散热结构的合理性是关系到工控机能否稳定工作的重要因素。温度过高会导致工控机系统不稳定，加快零件的老化。而随着CPU主频的不断提高、高速硬盘的普遍使用、高性能显卡的频繁换代，工控机内部的散热问题也越来越受到重视。

　　目前大多数工控机箱采用的是双程式互动散热：外部低温空气由机箱前部高速滚珠风扇和机箱两侧散热孔吸入进入机箱，经过硬盘架、南北桥芯片、各种板卡、北桥芯片，最后到达CPU附近，在经过CPU散热器后，热空气一部分从机箱后部的两个高速滚珠排气风扇抽出机箱，另外一部分通过电源风扇排出机箱。工控机箱采用滚珠风扇，优点是风量大、转速高、发热少、使用周期长、噪音低，实现高效散热。

有的厂商为了避免机箱内杂乱的走线影响空气的流动，在合适的位置设置理线夹，将数据线和电源线固定在不影响风道的位置上。也有的厂商在工控机箱侧面、顶部增加风扇，对双程式互动散热通道进行“改良”，使得机箱内部空气流动发生变化：机箱外部的空气进入机箱后，由于机箱顶部风扇强制对流，部分低温空气没有按照原先的路线到达CPU附近，直接被抽出机箱，这样反而降低了低温空气的散热作用。

　　而为了对高速硬盘散热，有的厂商在驱动器架的前部安装附加进气风扇，不但能够增加机箱内空气流量，而且可以直接对硬盘进行散热。还有就是将传统的硬盘安装位置下移，使硬盘和机箱底部接触。既利用了机箱底板增强硬盘散热，又可以使新鲜的低温空气进入机箱后首先给硬盘散热，大幅度降低了硬盘热量，延长硬盘使用周期。

　　随着工控应用越来越广泛，结构、体积等因素直接影响工控机的发展方向，由此衍生出嵌入式工控机。嵌入式工控机具有低功耗、体积小、无风扇、稳定性强等特点，其被动式散热方式大大提高了产品可靠性，*解决了传统工控机散热不足及使用周期等问题。