目录第一章课程设计内容与要求1.1课程设计内容本次课程设计首先是温度表的调试，通过观察检测一块坏的电路板画出它的电路图，并改正错误，使温度表好使；其次是学会使用板卡PCL-818HD 和PCL-730，先分组焊接一个电路板，功能是通过调节滑动变阻器改变发光二极管的亮度，之后把焊接好的电路板连接到PCL-818HD上，检测电路板的功能；最后一部分是以前一个课程设计为基础，把已经设计好的粮食烘干机电气系统连接到工业计算机上，检测粮食烘干机电气系统的工作状况，熟悉数据采集卡I\O和A\D和D\A的使用，掌握模拟量和数字量的转换；主要的课程设计内容包括：（1）设计题目总体设计方案；（2）应用工控组态软件MCGS进行硬件接口设计；（3）系统的综合硬件调试；（4）撰写课程设计论文；（5）完成课程设计论文答辩；1.2课程设计要求组态软件硬件接口设计要求：（1）开关量测量：输入信号- 启动按钮、闸门正反转限位、物料位置等。

输出信号- 停止按钮、控制、显示和故障报警信号等。

（2）模拟量测量：A/D信号- 电流、转速、温度、压力、流量和频率等。

D/A信号- 电流和电压。

（3）数据采集卡：I/O 采集卡、A/D采集卡和 D/ A采集卡。

（4）数据对象：设置数据变量的名称、类型、初始值和数值范围。

（5）动画连接：数据对象的实时采集值驱动图形的动画效果。

（6）控制流程：编制脚本程序用来完成特定工艺流程的操作和处理。

（7）设备连接：通过设备窗口驱动和配置各种数据采集卡。

（8）数据处理：数据显示、数据存储、报警输出、曲线生成和安全机制等。

1.3课程设计的目的本次课程设计主要培养学生们自己的动手能力、分析解决问题的能力，掌握工业计算机的使用方法，了解数据采集卡PCL-818HD和PCL-730及模拟量和数字量，设备驱动、设备连接和开关量测量掌握 MCGS 的使用方法和工程设计步骤。

掌握 MCGS的流程控制、设备驱动、数据采集、数据处理、报表输出等解决实际工程问题的完整方案和操作方法，达到熟练使用工控设备的目的，为更好的学习专业知识打下好的基础。

第二章认识工业计算机2.1 工业计算机产业迅猛发展工业计算机是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。

传统意义上，工业计算机主要用于工业生产过程的测量、控制和管理，但今天的内涵已经远不止这些，其应用范围也已经远远超出工业过程控制，而是应用在国民经济发展和国防建设的各个领域。

随着近年来无线网络技术、信息家电、汽车、以及医疗等行业的蓬勃发展，从而使得原本"鲜为人知"的工业计算机如今正发生着翻天覆地的变化，由于在以上这些行业中工业计算机正越来越多的扮演着十分重要的角色，这便使得工业计算机产品在未来行业市场上的需求和发展也变得更加旺盛而迅猛!工业计算机的广泛应用已经渗入到我们日常生活的各个方面，已由智能建筑、交通智能、车载计算机、医疗仪器等工业领域扩展到无线基础设施、网络应用设备、网络安全、多媒体应用、金融服务等网络通信与数字多媒体相关的领域。

3C融合、三网融合、企业信息化加速进行，无论是信息产业基础设备、还是企业计算市场，对工业计算机的需求从来都未像今天这般为IT业所重视。

工业计算机已经成为信息产业基础设备的核心，包括移动计算平台、通讯计算平台、车载计算平台、工业控制、商业控制、电子商务平台和信息家电，还可应用于与Internet相联接的接入设备。

从软交换机到即插即用的通信服务器，工业计算机将成为一个与信息网络融为一体、以人为中心的随时随地的服务平台。

各种各样的工业计算机技术将无处不在，它们将通过多样化网络通信方式(无线或有线，个人网或家庭网，短或长距离)，无缝地集成在一个信息网络里，随时随地为人们提供所需要的丰富多彩的服务，而又不为人所察觉。

中国的工业计算机发展历程主要包括一下几个阶段：1、S TD总线技术开创了低成本工业自动化技术的先河工业计算机起源于20世纪80年代初期，其标志性产品是STD总线工业计算机。

1991年，由信息产业部电子六所牵头成立了中国计算机行业协会STDMG/P.R.C分会，在国内推广普及STD总线。

STD总线技术是机笼式安装结构，具有标准化、开放式、模块化、组合化、尺寸小、成本低等特点，并且设计、开发、调试简单，得到了当时急需用廉价而可靠的计算机来改造和提升传统产业的中小企业的广泛欢迎和采用。

2、开放标准造就了一个PC-based系统时代从1997年开始，我国的工业计算机厂商开始进入IPC市场，促使IPC 的价格不断降低，也使工业计算机的应用水平和应用行业发生极大变化，应用范围不断扩大，IPC的应用从传统工业控制向数据通信、电信等对可靠性要求较高的行业延伸。

目前，中国IPC大小品牌约有15个左右，主要有研华、凌华、研祥、华北工控等。

值得一提的是，IPC开创了一个崭新的PC-based时代，拉开了工业自动化和信息化技术走向开放平台的序幕。

3、迅速发展和普及的工业计算机进入21世纪，工业计算机技术更是无处不在，它带来的是一个充满联网设备的世界。

2002年，PICMG颁布了面向电信的新标准AdvancedTCA，简称ATCA。

ATCA比CPCI有更大的规格和容量、更高的背板带宽、对板卡更严格的管理和控制能力、更高的供电能力以及更强的制冷能力等。

主要是为了解决电信系统目前主要面临的系统带宽问题、高可用性问题、现场升级问题、可伸缩性问题、可管理性问题以及可互操作问题，并最终降低成本。

目前通信和计算机领域都在向开放标准演进，而ATCA的诞生恰恰赶上了信息产业链变革的机遇。

2.2工业控制计算机技术的总线进展虽然中国的工业控制计算机现在已经取得了迅猛的发展，但是，工业控制计算机的发展之路也不是一帆风顺的，经历了多少人的探索和努力才发展到如今的地步，其发展过程主要包括以下几个阶段：（1）昨日黄花std总线工控机已经演变成纯粹的PCI总线工控机，ISA总线已经从在上个世纪80年代风靡全国的STD总线工业控制计算机技术已经彻底淘汰。

IPCIPC 中消失。

上个世纪90年代末期PCI总线开始流行，为了既能充分利用现有ISA 总线的资源，又能跟上新技术的发展，PCI中采用了ISA总线和PCI总线共存的折中技术方案。

目前，随着PCI总线技术的成熟和普及，以及硬件、软件和人才资源的不断丰富，PCI总线在PCI中已经完全取代了ISA总线。

现阶段，PCI仍然是可靠性、安全性要求不很严格的低成本测控系统解决方案的重要选择项，特别是管理自动化和管理信息化层的应用。

(3)你中有我pc/104总线的第一个发展趋势就是去掉pc/104-plus标准中的isa总线部分，仅保留PCI总线部分。

pc/104总线的第二个发展趋势就是兼容pciexpress技术，新标准正在制定，最有可能的结果就是pci-104和pciexpress总线共存在一块板卡上，形成扩展的总线标准pcie-104，而板卡尺寸还维持不变。

(4)国防可靠vme总线vme总线工控机技术凭借多主和实时的优势在一定范围内仍然继续发挥着作用。

从vme16的20mb/s、vme32的40mb/s、vme64和vme64x的80mb/s，发展到了320mb/s。

vme总线目前发展的最新动向是发展vpx和vpx-redi 标准。

(5)补充融合compactpci/pxiexpress总线compactpci和pxi总线相互补充和融合奠定了新一代主流工控机不可动摇的地位。

pxi总线与pciexpress相结合形成了pxiexpress技术，带宽达到6gb/s，比pxi提高了45倍，比gpib提高了100倍。

（6）新一代虚拟仪器总线基于ethernet的lxi标准是目前最有发展潜力的新一代虚拟仪器总线技术。

作为以太网技术在测试自动化领域的应用扩展，lxi技术正在为世界上越来越多的仪表制造商所采用。

lxi技术也是目前最受关注、最有发展潜力的下一代虚拟仪表总线技术。

（7）串行、点到点、高速互连总线技术串行、点到点、高速互连总线技术pciexpress、advancedtca以及microtca正在蓬勃发展随着芯片和模板的密度越来越大，速度越来越快，传统的并行总线逐渐成为系统性能提高的主要瓶颈，而且问题越来越严重。

与此同时，串行总线的性能也在不断地提高，这也进一步推动了计算机的共享并行总线技术向高速、独占的、点到点的串行总线技术方向转移。

2.2 工业计算机主板与普通主板的差别计算机在最近的几十年中，极大地改变了我们的生活。

在工业中，计算机也得到了相应的应用，这就是工业计算机。

所谓工业计算机，简单的来说，就是把计算机应用在工业中，也正是因为应用在了工业中，工业计算机和普通的计算机有了不同的特点。

工业计算机，它主要用于工业控制、测试等方面。

一个工业计算机的典型应用是通过标准的串行口（RS232/485等串口）获得外部的数据，通过计算机内部的微处理器的计算，最后通过显示屏或者通过串行口输出，这样，在工业计算机上，我们就实现了一个计算的过程。

很明显，这和普通的计算机的娱乐、办公、编程方面的应用是完全不同的。

工业计算机主板不同于其他的普通主板，主要体现在扩展槽的支持、使用的元器件、生命周期、产品的可靠性、管理性、用户化、保护功能和工作温度等方面：图 2-1 工业计算机主板与普通主板1. 扩展槽的支持对于商业级主板，受制于PCI规范，大多数商用主板仅提供3根PCI 槽。

而工业级主板，由于其设计用料的工业性，其对PCI插槽的支持可以轻而易举的实现对5根 PCI的支持，同时不会造成PCI驱动能力的衰减。

同时可以支持对高带宽的PCI-X设备。

带有ISA插槽，可以实现对工业ISA 低速采集卡，数据卡的良好支持。

嵌入GPIO总线，可以实现GPI，GPO功能。

2. 使用的元器件商业级主板由于追求的产品的时效性，以及本身产品的市场定位，对元器件选择要求上一般只需满足的系统运行要求，和2到3年的使用寿命即可。

工业级主板选料会选用经过长时间，高要求验证元器件，用以保证产品在恶劣条件下高可靠性要求。

比如一些如在服务器，以及高端商业主板才出现的固态电容，封闭电感等，在研华工业级主板中就有大量的使用3.生命周期由于商业主板市场更新换代的速度相当之快，所以一般的商业级主板只有半年到一年的生命周期。

而在工业市场，以研华为例，由于Intel和研华是一个长期的战略伙伴关系，所以研华的工业级主板可以达到一个长达5年的生命周期。

4.产品的可靠性工业级主板由于其针对的是工业市场，所以出于可靠度的需求，在每一款主板在上市前都会做CE EMC，FCC，QA realbility，CCC，震动，落下，等工业级要求测试认证。

5．管理性：普通商业主板只提供最简单的远程管理（通过连接网络，使用第3方的软件，如REAL VNC，PC ANYWHARE等实现）。