2024年2月1日发(作者：)

第一章

工控机基础知识 ________________________________ 2

第二章 Nematron工控机的介绍 __________________ 4

第三章

适宜Nematron工控机的应用领域 __ 7

第四章

竞争对手分析 ____________________________________ 8

第五章

做设计院的一些方法 _______________________ 12

§1 工控机在钢铁行业中的应用 _______________________________________________ 14

§2 工控机在医疗行业的应用 _________________________________________________ 16

§3 工控机在高速公路行业的应用现状及发展趋势 _______________________________ 17

§4 工控机在中石化工程中的应用 _____________________________________________ 20

§5 工控机在电力远程监控解决方案 ___________________________________________ 25

§6 ICS Omnix系列的CTI解决方案 __________________________________________ 26

§7 工控机产品在医疗行业的应用 _____________________________________________ 31

第七章

部份业绩 ___________________________________________ 34

第八章

证书、测试报告 _______________________________ 35

第九章

报价 ____________________________________________________ 36

第十章

公司的证书 _______________________________________ 37

第一章 工控机基础知识

工控机通常是指工业用个人计算机IPC（INDUSTRIALPC），即能够用于工业及其相关场合

下的工业级的PC机，亦称为ICP PC（INDUSTRIALCONTROL WITH PC）。

与一般计算机适用场合相比，使用工控机的场合具有一定的特殊性。首先，环境通常比较恶劣，如工业现场比较容易存在粉尘、高温、潮湿、噪声、冲击、振动、各种电磁信号干扰、辐射、腐蚀，野外作业条件以及操作人员素质等环境因素；其次，要求计算机必须能长期、无故障地连续运行，一旦发生故障，能较快地修复。这种使用要求，决定了工控机完全不同于普通的商用PC机，对于工控机来说，可靠性将是最重要和首要考虑的因素。

工控机的可靠性主要由其器件的筛选和其本身的工艺设计制造决定，这其中最重要的又体现在作为主要部件的机箱和CPU主板及其相关器件上。

工控机很多抗恶劣环境的指标都是与机箱紧密相关的，因此工控机能否在恶劣环境下高可靠性地工作与机箱有很大关系。并不是任何一只铁制的看似坚固的机壳都可以成为高可靠性的工控机机箱。三维的抗振动和冲击是最基本的指标，它不只是指机箱本身，更重要的是保证机箱内部各部件能牢固结合，整体能承受外部的机械振动和冲击；防尘和散热性要求工控机箱不是密闭的，这样有利于在高温环境和插入多种接口板的情况下可长期工作，又可保持机箱内有一定的正压，防止粉尘大量进入，因此对风扇和风流的方向要作设计考虑；机箱的电源无疑又是一个重要因素，电源必须是工业级的，不但应满足各种电源的安全标准，而且能承受工业现场电网中可能存在的波动和干扰，同时保证本身不会对电网造成干扰和影响，最好还应有自动保护功能，电源开关也要能够长期可靠地工作；从防静电、防电磁干扰等安全角度考虑，机箱的各部件之间必须有良好的导电性能，保证在运行时的同电位状态，同时整体具备良好的接地性能；在机箱与操作者人体接触的表面采用喷漆使其具有应有的绝缘性能，而与机架或机柜接触的表面，则宜采用电镀以保证导电性，为了防止长期在潮湿不良环境下表面生锈和腐蚀，机箱原材料的选取和表面处理也显得非常重要。例如原材料应选用镀锌钢板或铝合金材料而不是普通钢板，机械加工制造和表面喷涂采用先进的设备、工艺和技术。在设计时还要考虑如在不同海拔高度工作时的气压变化，电子电器相接插部件的寿命和可靠性等。

机箱在工控机可靠性方面起着重要作用，但是作为工业用计算机，CPU主板及其相关部件的可靠性肯定是更关键的。工控机的CPU主板通常有两种形式，一种是插卡型，一种是母板型。无源底板型和有源底板型的工控机主要区别在于无源底板容易获得较短的平均修复时

间（MTTR），因为更换一块插卡型的CPU主板肯定比更换一块CPU母板方便，也比更换一台机器经济。另外，采用无源底板在需要的时候比较容易在底板上插更多一些的接口卡，除此之外，其他并无本质区别。工业级的CPU主板,除了能达到一些工业安全和防电磁场辐射等标准外,允许的工作环境温度和平均无故障时间(MTBF)是两项重要指标。工业级的主板,一般应能在0°C～55°C或60°C的温度下工作,平均无故障时间一般应超过5万小时,即至少在5年以上。CPU主板的性能指标和质量完全是由其器件的质量和生产工艺决定的,根据一般常识，在电子器件的筛选中，从数量上讲工业级的器件可能只占民用级的几分之一。国外一些著名的工控机制造厂商，通常设计生产自己品牌的一些高质量的插卡型CPU主板及无源底板，在生产过程中，对器件进行严格筛选，对工艺进行严格控制，对产品进行严格测试，由此保证工业级的要求。工控机只有采用工业级的CPU主板，才能真正保证其可靠性。

与CPU主板工作最有关联的器件是内存，象美国Nematron这样国际著名工控机制造厂商，对其各种CPU主板采用的内存都有详尽的技术指标，以便要求内存生产厂家进行制造，并作严格测试，然后规定所用的内存型号，可见工控机的内存是不能随便选用的。事实证明，计算机的一些不确定的故障因素如异常死机和偶然出错等，除了CPU主板的问题外，很多情况是由于内存不匹配或内存及其它类似期间如高速缓存（CACHE）的原因所至。因此，内存也是保证工控机可靠性的非常重要的一环。从这个意义上说，任何随便装配的“工控兼容机”是绝对无法保证可靠性的。

第二章 Nematron工控机的介绍

Nematron公司是美国资深的工业控制计算机及自动控制软硬件产品的生产是商和系统承包商，总部位于美国底特律近郊，紧邻著名的密西根大学，在欧洲设有分公司，同时在全球拥有几十家分销商。二十年来，Nematron一直致力与工业自动化产业，业绩卓著，曾推出全球第一台8086人工计算机，首台奔腾工控计算机和第一个基与Windows NT系统的实时控制软件。

Nematron-China

随着中国经济的不断发展，Nematron公司越来越重视中国及亚洲市场。2002年7月，美国Nematron公司和上海爱瑞科技发展有限公司正式签署协议，决定共同投资建立合资公司Nematron China。主要负责Nematron公司所有产品在中国和亚洲地区的业务。同年9月的罗马国际会议上，Nematron公司总裁Matt Galvez对外正式宣布成立Nematron China的消息,在正式注册Nematron China之前，将由上海爱瑞科技发展有限公司行使Nematron China职责。

Nematron公司现有产品：架装式工业控制计算机、全系列的工业一体化工作站、工业模块化平板电脑、工业显示器、工业现场操作面板和基于以太网的I/O控制器产品，Paragon

HMI/SCADA软件。OpenControl软PLC（流程图和梯形图）及Hyperkernel实时操作系统软件等。

Nematron China将始终致力于把Nematron公司先进的技术与中国国内丰富的资源相结合，为广大的中国用户提供最专业的服务，包括有：

高附加价值整体解决方案的提供。配合不同应用领域，提供不同的解决方案)

高品质及相容性佳可靠性强的产品。

完善的产品的售前及售後服务。

即时及专业的技术支援。

OEM/ODM项目的配合。

对于未来，Nematron China将努力做到充分发挥中国的各项优势，并将技术奉献于中国。

美国Nematron公司

Nematron公司成立于1983年，是美国资深的工业控制计算机及自动控制软、硬件产品的生产商和系统承包商，总部位于美国的底特律近郊，紧邻著名的密西根大学。二十年来，Nematron一直致力于工业自动化产业，业绩卓著。九十年代中期，Nematron公司的工控机产品占美国市场份额高达30％。近几年来，其先后兼并了Intec Control公司，A－OK控制工程公司和Optimation公司，进一步成为工业控制计算机和基于计算机控制技术领域内技术领先。产品线齐全的产品供应商和方案解决商。Nematron公司还在欧洲及亚洲设有分公司，同时在全球拥有几十家分销商。

Nematron公司不仅为用户提供高质量、高可靠的软、硬件产品，更注重为全球各个行业用户提供各种解决方案。开放的理念，开放的系统和实用的解决方案是Nematron公司对全球客户的承诺，也是Nematron公司为用户提供及时的基于计算机控制技术的方案设计、品质优良的系列产品以及优质服务的保证。目前，Nematron用户遍布全球，其中包括一些著名的DCS厂商、全球各大汽车制造商、大型数控装置生产商、还有拥有全球最大的水幕喷泉的美国拉斯维加斯Bellagio Hotel等。

雄厚技术实力，引领技术潮流

推出全球首台操作员接口面板

推出全球首台8086工控计算机

推出首台奔腾工控计算机

设计第一个基于Windows NT系统的实时控制软件

拥有基于流程控制的可编程技术专利

Wintel联盟成员：保证和主流软、硬件的兼容

高质量、高可靠的产品

大部分Nematron产品符合最高的Nema 4防水防尘标准

所有器件都选择最好品牌

装机前所有器件都进行严格的测试和筛选

产品出厂需进行48小时严格的高温老化和其他测试

第三章 适宜Nematron工控机的应用领域

1. 一些主要的PLC代理和SI

如GE-FANUC、Modicon、AB、SIEMENS

松下、LG（HMI）、三菱、OMRON、富士、东芝、日立

2．一些主要的软件代理和SI

FIX、INTOUCH、wincc、

MCGS(昆伦)，组态王

3． 电力行业

在电网调度、保护、电力自动化、电力系统、输配电、电厂、水电站等等领域我们的工控机都有业绩

4．冶金行业

在高炉、炼铁、棒材、线材、初轧、薄板、炼钢等等领域都有业绩

5．铁路行业

联锁，驼峰、行车指挥、铁路输配电、地铁都有很多的业绩

6．公用事业

象城市污水处理、防洪闸门控制、自来水管网、城市道路监控、港口装卸控制、机场道路控制、高速公路收费控制等等领域也都有我们的业绩。

7．化工、石化行业

在很多化工企业，无论是做乙烯、聚乙烯、橡胶、还是离子膜的，在很多油田象大庆、胜利等等油田，通过浙大中控的系统，我们的工控机都进入了这些领域。

8．军事装备

凭着Nematron美国的品牌、精选的零件、比较好的性价比，在军事上很有用武之地，虽然在这个领域进入的量还不太多。

要进入以上的领域，最好的方法是写入相关的研究所、和设计院的设计方案

第四章 竞争对手分析

品牌 体系 价格 广告 质量 服务 和我们的竞争度

研华 代理 低端 多、立体 差 一般 高（主要切换的对象）

研祥

凌华

华北工控

威达

直销

直销

直销

直销/代理

Appro

SIEMENS

1． 研华的做法

大市场：品牌知名度高、进入中国时间早，广告多，展览会积极参与

盯着大用户、通过各地多家代理

问题

a） 用机箱和主板供应给代理，由代理来组装，自由选择部件，经常造成机器质量问题。

b） 代理商利薄、研华也仅仅销售机箱和主板赚钱有限，使得研究所、设计院关系比较空白。

c） 由于市场竞争激烈，不同品牌和相同品牌两次竞争、价格低下，造成客户投入不够，影响客户忠诚度

d） 虽然有蓝色快车，但这是研华在各地找的维修商，质量参次不齐，加上这些维修商的利润全靠维修，因此宣传的意义大于实际。

2． 研祥的做法

代理

代理

高端

中、高端

少

少

好

好

好

好

高

高

比研华低10%

比研祥略高

比研祥低10%

和凌华差不多

广告多

广告多

广告多

一般

差

一般

一般

一般

一般

一般

一般

差

低

一般

低

低

大市场：广告多，展览会积极参与，利用民族品牌做包装

盯着各地的用户，特别是研华的，克隆研华的产品，以比研华更优的价格，抢夺研华的市场

在嵌入式方面做的很成功，几乎和研华平分秋色

问题

a） 用机箱和主板供应给si，由si来组装，自由选择部件，经常造成机器质量问题。

b） 由于市场竞争激烈，加之定位低端，比研华更低价格的销售策略、造成客户投入不够，影响客户忠诚度

c） 由于价格低下，造成选择部件，刻意最求成本，故障高，远程售后服务时间长，特别是一般用户

3． 凌华的做法

他们是一家有实力的台湾公司，过去主要做主板，随着市场竞争的激烈，原来的用户象研华、研祥等等用户纷纷选用更廉价的主板，造成了一定的用户的流失，加之本身对中国市场的不断了解，逐步转向整机市场，

CPCI是他们的一个强项，尤其在板的种类上，走在市场的前列，据说研华的CPCI也是OEM凌华,铁研用其3U CPCI机器

主要策略，紧盯一些特大型CASE，比如中石化金卡工程，全国十一个试点省市的工控机他们拿下了一大半

问题：

a） 进入的也是低端市场，由于市场竞争激烈，价格低下，造成对设计院、研究所及用户投入不够

b） 进入整机市场比较晚，让用户还有一个认识的过程

c） 以CPCI和主板为主的策略可能对工控机的销售有一定的影响

4． 华北工控的做法

这是一家著名的以低价为主要策略的公司，在目前的市道中，这家公司的工控机价格是最低的，采用满大街销售员的营销方式，目前用联想公司生产的OEM主板为主，在价格好增加竞争力的同时，产生了一个需大批销售工控机的才能周转起来的难题

问题。

a） 售员素质差、通常是刚毕业的学生中找

b） 产品质量比较差

c）价格低下，造成对设计院、研究所及客户投入不够

d）市场品誉不好

e）由联想提供OEM价格低，但每月量要求大，资金压力很大

5． 威达的做法

威达在国内的机构很奇怪，通常是威达的小股份加上当地合作方的大股份，这样的结果往往威达的工控机反到变成了配脚。

威达的电源和主板都很好。

问题：

威达在中国的控制力不够，影响威达的总体策略的推行

6． Appro的做法

Appro在中国依靠代理做，三九佳和是独家代理，在中国的价格控制和保护做得不错，APPRO其实是一家韩国公司，美国包装，他们擅长做高利润，搞关系营销。在上海、成都都有二级代理，他们如果坚持用这种方法做下去，慢慢会变成中国的一个主要的高档品牌。他们有真正MADE IN USA的CPU卡，已经开始供给通号所测试

问题：

a） 暴利的价格是销售面比较窄，在价格竞争中常常失败。用户内部有时会出问题

b） 市场的拓展较慢，守的都是老客户

7． SIEMENS的做法

SIEMENS在中国主要是靠SIEMENS PLC等工业系统的代理在做，代理通常做法有两种，一是SIEMENS整机进口，这价格比较贵，二是从专门代理那里进组装的SIEMENS工控机，这样价格便宜不少。但是SIEMEN这名声显赫的品牌为工控机带来了无限的机会，据说北京中自三博做得还不错，南京国瑞也是一个主要的代理。

问题：

a） 做PLC等等工业系统的SIEMENS代理，通常不推工控机，会在自己的项目中用，市场推广无力度

b） 专门的SIEMENS代理很少，比较弱，主要做PLC等SIEMEN工业系统的生意。

8． Nematron工控机的做法

爱瑞公司是独家经营Nematron品牌的，价格中档，促销手段灵活，爱瑞公司PLC、串口卡、工控机、组态软件自成系统，销售员素质比较好，工控机价格有空间，公司技术支持层面不错，在电力、地铁、铁路、冶金、石化业绩不错

因此，特别适宜做研究院、设计所的工作，尤其在上述提到的行业更容易做

结合公司的实际，研讨会应是主要的市场活动

为了提高Nematron的知名度，适当的广告密度和广告促销的内容也是非常必要的

打价格战绝对不是我们的好武器，（ICS品牌是例外）

9． 各地竞争主要进销商

1） 北京 a。福升

b．集智达

c．同普中视（北京KONTRON）

2）南京 a。南京科拓

b．南京国瑞

c．福升

3）成都 a。成都集智达

b．

c．

4）西安 a。

b．

5）武汉 a。

b．

6）长沙 a。

b．

7）上海 a。上海希珏科技

b．福升

8）深圳 a。

b．

第五章 做设计院的一些方法

一．寻找设计院和研究所的方法

通过当地的电话本及网络搜索找到合适的名单，并把这些名单输入到计算机的EXCEL表格中

二．分工

按不同的行业或地址的位置将上述名单分发给各销售员，并规定一定的工作时间（如一周内），销售员必须制定计划，将分配到的名单联系一篇

三．跟踪

销售员首先通过电话和网络了解用户的情况，然后寄发资料，并制定拜访计划，逐一对用户进行拜访

四．整理

主管将销售员拜访用户得到的较完整情况，输入原来的EXCEL名单表格中，得出名单中较完整的联系图，并在此基础上加上每一个设计人员对应的项目名字和项目可能的时间表

五．分析

主管要和销售员仔细分析名单表格，并选择一些单位和销售员一起拜访，从中挑选出一些优选的项目和人员，进行重点的追踪。

六．对策

我们的Nematron工控机、DOLCH加固机、COMTROL串口产品，特别适宜在研究所和设计员推，一是独家，二是价格有空间，承诺一定的设计费用就可以，一般以合同价的3%~5%点为宜，其他品牌的产品通常无此条件

七．设计院和研究所有关的部门通常是自控室和电器室，关键人物是各项目组的主设

八．比较理想的设计院和研究所是电力、冶金、铁路（地铁）、公用事业、交通、石油、化工、军事等

九．在推广公司的产品时，第一次不要一次把所有的产品都累赘的告诉用户（除非用户有这种需求），很多产品可逐步自然进入

十．记住公司的产品是可以配套的，PLC+组态软件+工控机

十一.在做设计院的同时不要忘记相关项目的系统集成商。

第六章 应用案例

§1 工控机在钢铁行业中的应用

应用领域：冶金

应用背景

在钢铁工业生产现场，有大量的现场设备需要进行控制。由于现场的环境非常恶劣——灰尘大、震动强、温度变化大，且需要24小时连续不断地运行，因此对生产现场控制设备较其他行业有了更高的要求。ICS-C4000M工控机不但在最大程度上满足了这些要求，并且在中国市场赢得了越来越多客户的青睐。

系统介绍

在上海某钢铁公司的现场控制系统中，ICS-C4000M作为现场的上位机，工序的控制程序运行在上位机上，上位机通过控制程序对下位机PLC发出各种执行命令，实现对生产设备的动作控制。

同时，生产线之间、车间之间、甚至分厂之间都需要进行数据交换。所以，ICS-C4000M与机房的服务器连接，服务器间通过Intranet连接起来，这样就可以实现无间断的流水线作业，提高生产效率。

系统特点

在本应用案例中，ICS-C4000M作为现场控制的上位机呈现了其特殊的应用价值。该系统为4U高，19” 宽可上架工业平台。特殊的散热系统与冗余电源保证了系统的稳定。主板采用Intel芯片组与工业级内存，为系统的性能和稳定性提供了可靠的保障。系统的串口、并口、USB口和双网口为系统提供了足够的I/O空间。另外系统还有6个PCI槽，

可外接用户的功能卡或扩展其它卡。

§2 工控机在医疗行业的应用

应用领域：制药/医疗

[系统概述]

国内某大型医疗设备制造商（国家级重点火炬计划项目实施单位）采用Nematron产品作为控制主机，生产出来的核磁共振影像系统（Magnetic Resonance Image）即利用计算机对人体进行扫描,因其操作简单,成像质量好,从而赢得了良好的市场价值。

[系统原理]

在方便的人机界面,全数码控制病床上，通过对病人的局部准确定位,运用水平成像技术、MTC成像技术、临床MRA技术、FOV成像技术，在更短扫描时间，显示出小器官的高分辨率图像,从而增强组织对比度，病灶显示更为清晰,大大地提高了诊断的准确性 。

DICOM标准接口，可与其它医学影像设备互联，实现图像资源共享。

[系统评价]

在国内每四台核磁共振仪中即有一台是由该司提供的产品，可见系统采用Nematron产品所提供的稳定性和准确性及具市场竞争力。

[系统配置]

控制主机:Nematron E系列

CPU 赛扬 850

内存 128M

硬盘 60G

§3 工控机在高速公路行业的应用现状及发展趋势

应用领域：交通/运输

针对目前如火如荼的ITS（Intelligent Transportation System智能交通系统）,本文通过详细介绍工控机的发展现状及结构特点，结合在公路机电工程中的应用情况及发展趋势，旨在让更多的业主和集成商能进一步了解工控产品，以选择更适用、更好用的产品，使系统的使用、维护、管理发挥更大的作用，创造出更高的效率。

工控机即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。具有重要的计算机属性和特征如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口、并有实时的操作系统，控制网络和协议，计算能力，友好的人机界面。

由于工控机可充分利用计算机技术的进步，便于更新换代，所运行的软件与普通PC完全一样，便于软件的开发和调试，目前发展应用很快。

[工控机的结构]

工控机：基于PC总线的工业电脑。据2000年IDC统计目前PC机已占到通用计算机的95%以上，因其价格低、质量高、产量大、软、硬件资源丰富，已被广大的技术人员所熟悉和认可，这正是工业电脑热的基础。其主要的组成为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成如CPU卡、I／O卡等。并采取全钢结构机壳、机箱压条、过滤网，正压风扇等设计及EMC（electro magnetic compatibility）技术以解决工业现场包括高速公路现场的电磁干扰、震动、灰尘、高／低温等问题。

[工控机的特点]

1) 可靠性：工控机具有在粉尘、烟雾、高／低温、潮湿、震动、腐蚀的环境中正常工作的能力和快速故障诊断、高可维护性的特点，其MTTR （Mean Time to Repair）一般为5min，MTTF 5万小时以上，而普通PC的MTTF仅为10000～15000小时。

2) 实时性，工控机对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节，（看门狗功能这是普通PC所不具有的）遇险自复位，保证系统的正常运行。

3) 扩充性，工控机由于采用底板＋CPU卡结构，因而具有很强的输入输出功能，最多可扩充20个板卡，能与工业现场的各种外设、板卡(如通道控制器、视频监控系统、

车辆检测仪等)相连，以完成各种任务。

4) 兼容性，能同时利用ISA与PCI及PICMG资源，并支持各种操作系统，多种语言汇编，多任务操作系统。

［应用］

1) 收费系统:高速公路的收费系统大体上经历了三个时期：手工收费、计算机收费、ETC（ELECTONIC TOLL COLLECTION不停车收费）。在收费系统的第二个时期才开始使用工控机，主要使用的机型为19″宽、4U高的通用型标准主机，如Nematron “AE系列”整机(W * H * D=483 * 177 * 510 MM，可扩充多个PCI 、ISA、PCISA卡及连接各种外设，如证券读写器、收费专用键盘、收费票据打印机、电动/手动栏杆机、车辆检测仪、车型显示仪、计费显示器、监控系统和对计、报警设备、信号灯、MODEM等。在ETC时期则趋于一体化、行业化，工控机、车道控制等设备将融为一体，在国家相关部门制定出各相关的行业规范、接口标准后，届时全国的公路将融成一网，一卡通不停车收费最终真正实现“一卡走遍天下”。

2) 监控系统：作为高速公路三大机电工程之一的监控系统是一个投资大而直接经济效益短期不明显的投资。目前的高速公路监控主要分为收费监控和交通监控，经历的模式有三种：即模拟录像CCTV、数字化DVR、网络化DVR。由于CCTV监控时期只是利用CCTV和录像机进行监视和录像，完全人工操作。随着数字、视频技术的发展及应用，在数字DVR时代，集成商通过采用具备强扩充性（如多硬盘、多ISA/PCI资源等）能长时间稳定运行的工控机及视频采集卡、视频压缩卡等组成DVR系统，当车检仪、车道控制仪检测到需捕获图像时系统就能自动地进行图像的捕获与录像处理。随着网络技术的发展及ITS的应用与要求，工控机厂商，通过在CPU卡（主板）上集成提供高性能的LAN如Nematron 的AES系列和ICS 的SBC系列等，均已提供了高性能的工业级10/100M自适应网络接口，使系统集成商能够将所有的资源系统通过联网方式实现信息的共享与充分利用，从而可将采集到的交通信息数据经分析处理后通过信息发布系统发送到各信息终端，以对交通流进行实时的引导和控制，进一步提高道路的通行能力。

综合以上工控机在高速公路的两大机电工程中的应用不难看出，其应用的趋势为工控机随着行业差距的缩小，标准的统一，最终的部分产品将实现一体化。

［问题］

1.公路主管部门不明确，投资主体的多元化使管理工作更加复杂。

2.缺乏统一的行业标准和规范。

3.监控未能最大的重视与利用，导致了只监测无控制的现状，也没完全实现和收费的联动。

§4 工控机在中石化工程中的应用

应用领域：石化

关键词: 中石化工程 工控机 高可靠性

内容简介：本文介绍了中石化工程，工控机与商用PC的区别。最后就Nematron的工控机在中石化工程中的应用做了阐述。

一、中国石化加油工程背景和项目简介：

中国石化加油工程是一个跨平台、范围广、涉及面宽的全国性系统建设工程。中国石化股份有限公司针对中国石化成品油零售系统进行改造。通过工程的建设，在中国石化辖域的所有加油站内实现“一卡在手，各地加油”的目标。中国石化加油工程将覆盖中国石化股份有限公司所属的20个省(自治区、直辖市、计划单列市)石油分公司，260余个地市级公司，1300余个县级公司的25000余座加油站。

中国石化加油工程系统在设计上采用了4层结构，即总公司级(包括中国石化管理总中心和中国石化数据交换总中心)、省级、地级以及各业务终端(包括县级管理终端、加油站、发卡网点等)。中石化在前期将整个规划为：

二.中石化对管控机硬件的要求

整个加油工程中的25000个加油站都将配置一台工控机作为业务终端。工控机负责日常IC卡加油的数量和金额统计，交易票据的打印，加油机监控，每日将销售交易发往省数据中心，并将下载全国IC卡用户的账户管理信息和最新油价等。

加油站的管控机起着非常重要的作用，一旦发生故障，加油站的正常运行将受到影响。中国石化的25000余个加油站分布比较分散，大部分加油站远离市中心，很多油站位于山区，发生故障时维修更换会非常麻烦。因此，中国石化对管控机的首要要求是系统的可靠性。其次，加油机通过串口与管控机相连，加油站的加油机数目从2个到30余个不等，因此要求管控机具有较强的功能扩展性。为了保证管控系统的稳定运行，中国石化选用了Linux作为管控机的操作系统，因此要求管控机在硬件上与Linux完全兼容，并且能够流畅运行。

经过多方比较，中石化最终将管控机定为工控机。工控机在提高系统可靠性方面做了许多特殊设计，它的可靠性大大优于商用PC。下面是商用PC的系统结构图：

这种结构我们称之为大主板结构，这种结构非常不适合现场使用和维护要求。主板上集成了南北桥控制芯片等有源器件。有源器件相比于电容电阻等无源器件容易损坏。一旦母板损坏，进行更换会非常麻烦：现场维护人员首先需要拔掉主板上的所有数据线、之后需要拔出插在主板上的所有外围卡片，如网卡，显卡等，最后需要将固定主板的螺钉一一卸掉，才能将主板卸下。换上一个新主板还要重复上述过程。更换一个损坏的主板，需要花30分钟时间。这样长的MTBF（平均故障维护时间）对于加油站实际使用是不允许的。另外，商用PC对系统的防震没有做特殊设计，在周围存在振动干扰的场合，很容易出现硬盘损坏和卡片跳出的故障。硬盘一旦损坏，一天的交易数据将全部丢失。

相对于商用PC，工控机在结构上做了很大改进，以下是工控机的结构示意图：

工控机的主板做成插卡的形式，插在无源底板(BackPlane)上。无源底板上只有ISA，PCI总线接插件以及电容电阻等无源器件，因此无源底板损坏的概率非常低，通常无更换之忧。如果主板损坏，只需要将主板拔出即可。因此系统的MTBF时间大大缩短。此外系统的主板和外围卡有专门的固定压条，防止板卡跳出。硬盘驱动器具有硬盘减震架和减震橡胶垫，能减轻振动对硬盘的损坏。为了使工控机能可靠工作在高粉尘环境下，在工控机的前面入风口，具有可更换的防尘网。如下图所示：

防尘网设计能有效防止灰尘进入机箱。

三、 Nematron的中石化管控机硬件解决方案

Nematron公司充分研究了加油站现场应用对管控机的可靠性等方面要求，提出了如下硬件解决方案

1.主板

工业主板是管控PC的核心，综合考虑速度和可靠性要求，Nematron为管控机配置了一块PIII等级的工业主板AES815E-679。采用Intel815E芯片组，最高支持1.26GHz。

卡

加油站的管控机在日常使用中会涉及到大量数据保存的问题，这些数据包括油价、加油数量，加油客户数据等。一旦数据损坏，将会造成严重后果。但硬盘属于易损件，很容易因为振动、冲击等原因而损坏。为了确保系统数据的安全性。在Nematron工控机中配了一块RAID卡。Raid卡将两个同样规格的硬盘组成磁盘镜像。这样，在一个硬盘损坏的情况下，工控机依然能正常操作。

3.工业电源

市电供电不稳定是导致计算机损坏的重要原因。在郊区、农村等地，供电网存在电压过高过低或浪涌电压等情况。这会导致计算机不能启动或电源被击穿。Nematron为工控机配置的电源为宽范围工业电源，在外部电压波动的环境下也能正常工作。

4.电磁兼容

电磁兼容性也是一个重要环节。Nematron工控机通过了FCC、CE认证、为工控机入围中石化项目做了技术指标方面的认证。

5.系统的扩展性

Nematron工控机配置了带7个PCI槽和5个ISA槽的底板(可根据不同要求选择配制)，完全可以满足以后系统功能的扩展要求。

Nematron为了保证整机的可靠性，在产品检测方面，整机通过安全，环境，电磁，可靠性检验，，MTBF时间长达5万小时以上，整机出厂前更是进行了时动态烤机测试。保证每一台出厂的工控机都能在恶劣环境中可靠运行。

四、实施的效果

目前，中石化加油工程已经陆续在各地实施。在这些省的管控机绝大部分用的是工控机。经过长时间的实际运行，工控机在现场运行稳定、可靠，获得用户的好评。

关于Nematron

Nematron公司是美国资深的工业控制计算机及自动控制软、硬件产品的生产商和系统承包商，总部位于美国的底特律近郊，在欧洲设有分公司，同时在全球拥有几十家分销商。二十多年来，Nematron一直致力于工业自动化产业、业绩卓著，曾推出全球第一台8086工控计算机、首台奔腾工控计算机和第一个基于Windows NT系统的实时控制软件。Nematron公司现有产品：架装式工业控制计算机、全系列的工业一体化工作站、工业显示器及工业模块化平板电脑、工业现场操作面板和基于以太网的I/O控制器产品、Paragon HMI/SCADA软件，OpenControl软PLC(流程图和梯形图)及HyperKernel实时操作系统软件等。

近年来，Nematron公司更为重视中国及亚洲市场。美国Nematron公司和上海爱瑞科技发展有限公司共同投资建立合资公司NematronChina，主要负责Nematron公司所有产品在中国和亚洲地区的业务。在正式注册NematronChina之前，将由上海爱瑞科技发展有限公司行使NematronChina 职责。

欲了解更多信息，请访问上海爱瑞科技发展有限公司网站：

§5 工控机在电力远程监控解决方案

应用领域：电力行业

[系统概述]

随着电力工业的不断发展，各发电厂、变电站、变电所、通讯站等都要通过监控系统以实现少人、无人监管，以提高生产效益。同时，监控系统和电力调度系统、办公室自动化OA系统能够有机的融合在一起，形成一个综合的管理业务系统。某系统集成商采用Nematron “AE系列”工控机连接远端模块作为某电力局的全面解决方案赢得了相关电力部门的重视，并进一步在全国推广。

[系统原理]

在电力调度管理中心建立监控中心，在各发电厂、变电站、变电所建立视频、音频数据采集单元，从而在远端对各监控场所的相关数据、图像进行采集、监控和监视，以便能够实时、准确、直接的了解和掌握各变电站、变电所的情况，并及时做出反应，同时将相关的数据进行存储分析，以为今后的决策和改进提供有力的支持。

系统中的无人值守站点主机可接入视频、音频、数据等信号，视频、音频等信号直接连接监控主机，数据信号通过自动化模块接入Nematron工控主机，变电所主机通过LAN／ISDN／PSTN／DDN等送到监控中心监控主机，在监控中心可实现对所有变电所的控制和监视。在监控中心，可以设置局长分控，便于领导随时抽查变电所的情况和值班情况。同时，通过远程联网，可以将信息传到上级部门，实现多级的网络结构。

[系统配置]

监控机: Nematron AE-4U／AEM815E-01／CPU PIII850／内存128M／硬盘60G

系统查询机: Nematron AE-4U／AEM440-01／CPU PIII850／内存64M／硬盘60G

局长分控机: Nematron AE-4U／AEM440-01／CPU PIII850／内存64M／硬盘40G

中心服务器: Nematron AE-4U／AEM815E-01／PIII 1 G／内存256M／硬盘80G

[系统评价]

由于系统开发商是国内著名的电力行业监控集成商，采用Nematron公司的工控机代替普通PC机后，系统的抗干扰性、稳定性、不间断性得到大大的提高。

§6 ICS Omnix系列的CTI解决方案

——第二代计算机应用解决方案

多年以来，专业的工业计算机平台突破了母板型PC系统结构的限制而更为强大更具适应性，例如，独立的专用底板的使用，可以通过更广泛的输入/输出系统来完成通讯系统的经济配置，而不必局限于单块母板系统上有限的插槽。同样地，坚固的﹑可上架的实用性机箱设计，以及最优化的电源与冷却功能使用户能在许多专业的重要领域中经济地使用高可靠性，高密度板上组装的系统。

然而，更高要求的通讯型应用的持续发展正稳定地建立起对于未来的计算机应用系统的新的、更具挑战性的市场需求。，ICS Advent公司基于在工业计算机市场上以具有超过15年的经验开发出一整套全新的﹑强大的计算机应用解决方案，称之为Omnix产品系列，从而引导了包括以上所有这些在内的、发展中的市场需求。

在通讯领域，第二代计算机电话一体化（CTI）技术的使用继续为传统电话服务增加着各种各样先进的功能。这种变化也推动了对于在计算机应用系统中提供更多功能性的需求。

一．CTI的应用要求

1．配置适应性

因为在CTI领域的应用中常要求既具有领先优势又具有调节功能，所以对于计算机应用平台来说，能够方便地适应各种不同的板卡和总线的要求是非常重要的。例如，语音呼叫中心应用方案在使用时会要求大多数为ISA插槽。为了更进一步支持通讯市场上不断发展的趋势，ICS提供了第二代计算机应用解决方案——Omnix系列。这样就允许系统设计者们能够方便地确定精确的插槽配置，以满足他们的应用要求。另外，未来的计算机应用平台必须将有用的底板插槽精简在节省空间的底板配置中，以使系统设计者能在每套设备架上配置尽可能多的功能。

2．可靠性与可维护性

对于所有的CTI系统来说，另一个关键的要求是高可靠连续运行的重要性。许多数据级的通讯环境中早已使用了系统级的冗余和群集技术。第二代计算机应用平台对于强大的正常运行时间的需求可以通过诸如：内置电源冗余﹑远程故障监控﹑严格的冷却系统设计等因素加以满足。另外，热插拔功能的主要结构，如电源模块和冷却扇，为不中断运行的操作而进行系统维护提供了保障。

3．环境因素

环境因素也是CTI应用方案中的一个重要因素。网络设备结构系统（NEBS）的一致性是确保计算机应用平台能够达到温度，湿度，海拔高度，抗冲击，抗振动，抗电磁辐射干扰以及防火等严格要求的重要因素。另外，达到Bellcore的4级抗震强度是衡量系统环境良好与否的另一个主要指标。

4．灵活性与扩展性

灵活性与可扩展性同样是CTI系统能够成功使用的关键。随着整个行业的飞速发展，网络服务的提供者必须能够迅速配置新的系统并在不打断现有系统运行的情况下立即投入使用。在某些情况下，当要在一台小型的1U或2U的机箱里安装每一种完整的服务功能时，这样就可能会需要使用更多的构件。而对于其它的需求，这可能意味着将许多线路卡，调制解条器或DSL卡有效地组合在一台大一些的4U，5U或6U的机箱系统中。在网络服务的提供者看来，重要的是能有适应性强的系统来适应用户的特殊需求，而不是要求用户的需求来适应有限的配置选择。

因此，基于以上这些特殊的应用要求，以下要点在CTI系统中会是十分重要的：

配置各种定制数目和型号的插槽的适应性

在所有使用的每单元机箱空间中使功能最大化的能力。

连续运行要求的高可靠性与正常运行的时间。

通过热插拔形式的可维护性与远程故障监控来支持的成本节约。

高度的灵活性与可扩展性。

二．用于CTI的Omnix计算机应用解决方案

Omnix系列的CTI应用解决方案通过积极地发展，从最初发展到能满足目前的，并且是仍在发展中的主要市场需求。其中也包括电话，网络和其他通讯市场需求的特殊要求。

1．完整的产品系列

为了给CTI及通讯市场的OEM及有合作关系的客户提供最优化的适应性，以满足系统配置时对于应用﹑成本﹑功能及机箱空间的特殊要求，Omnix系列提供了一整套的机型选择，其中包括1U，2U，4U，5U和6U的机箱，以及对于短配置或长配置的附加选择。不论最终的应用是要求将许多独立的服务，还是使用大型的输入输出数据库（如DSL或调制解调器系统），Omnix系列允许系统设计者们可以选择最优化的配置来满足他们的需求。

2．模块化组件配置的适应性

为了提供一整套的机箱选择，Omnix结构同样广泛使用了模块化的设计概念来支持每套有特殊应用要求的节约成本的设计。这些革新使用户能够方便地选择在每种不同的计算机应用方案中所要求的最佳的底板插槽数量﹑型号及电源输出水平，由此避免受到功能太少的制约或不得不购置太多的设备以达到功能要求的高花费。Omnix结构中的一些关键的模块化概念包括：

模块化的底板部分，以便于配置不同数量的ISA，PCI和PCI64口插槽来优化系统设计，而不会造成插槽的浪费。

模块化的电源组合，以支持电源输出水平和电源冗余方式的有效设计来满足特殊的系统要求，同时还具有远程电源监控和独立电源模块热插拔的设备功能。

模块化的风扇组合，使冷却功能可以设计到实际的系统配置中，并能通过远程监控和热插拔功能来支持设备维护。

3．可靠性的设计

基于其全新的系统结构，Omnix系列同样从最初的产品设计就必须具有严格的可靠性并满足通讯市场上对于环境的要求。所有的Omnix机箱都采用了最新的成套插卡式机箱设计，以使冲击和振动对机器造成的影响降到最低。另外，每套Omnix系统中内置的冷却和气流结构已被广泛地模拟使用了高级的计算机流体动力语言（CFD）软件，以便当环境温度达到55℃，可以启动强大的热量管理功能。

4．对于定货的快速响应能力

Omnix系统结构的另一个主要优点就是能够通过大范围的系统配置选择来明显地减少用户的发货时间。由于在整个Omnix产品系列中广泛使用了模块化的设计﹑共享部件和普通组件，ICS Advent公司能够更为有效地管理产品开发、预测和生产过程，以确保对特殊的用户定货能做出最佳的响应。

5．未来可扩展的结构

另外，Omnix系列中所使用的固有模块和适应性的设计方法同样也为迅速建立常规配置和扩展标准产品线打下了基础，以便有新技术产生时就能及时加以采用。为了能与仍在继续发展中的通讯市场的需求保持同步，对于ICS Advent公司的用户来说，当节约成本的理念面临新的挑战时，这种调整现存系统配置的能力将会成为一个越来越关键的因素。

三．基于交换机+ACD方案的具体实现

方案的核心思想是在专用交换机+ACD的基础上扩展路由和统计的功能,开放CTI

-Link接口,用CTI技术实现通信和计算机的功能结合,再配以必要的语音和数据库系统,从而以强大的通信和计算机功能满足呼叫中心的要求。

这种方案可以在结构上清晰地区分开计算机系统和通信系统,CTI服务器是协调控制二者的连接设备,保证座席和IVR(Interactive Voice Response,交互语音应答)可以充分利用数据资源和呼叫处理资源。

呼叫中心可以由ACD、CTI服务器、自动语音应答设备(IVR)、自动传真服务器、外拨服务器以及人工座席等部分构成。ACD是一种特定的程控交换机，它对外与市话局有中继线的接口(一般为E1数字中继)，对内提供与连接座席代表话机和自动语音应答设备的内线接口。排队机将外界打来的电话按一定的算法路由给各个座席代表，路由算法可以基于话务量，也可基于客户代表的技能或用户呼叫历史记录。排队机通过CTI-Link与CTI服务器相连，从物理上来说，CTI链路可能是X.25、ISDN(仅使用D通道)或TCP/IP连接中的一种。从软件协议上看，CTI链路协议是一种专用的网络层协议。因此，CTI服务器的一大任务就是处理这些不同的协议，并把它们转化为一种统一的模式。

CTI服务器采用一台ICS工控机，与交换机相联，它通过接收来自交换机的事件/状态消息和向交换机发送命令，实现计算机对整个呼叫中心的全面管理。同时，CTI服务器屏蔽了交换机与计算机之间复杂的通信协议，向上提供统一的编程接口，使开发人员能方便地开发呼叫中心的各类应用。CTI服务器一般由电话服务单元、安全数据库和电话服务库等组成，实现同步语音与数据的传送、协调语音与数据的转移、智能路由等功能。

自动语音应答设备，又称语音应答单元(VRU-Voice Respond Unit)或交互式语音应答系统(IVR-Interactive Voice Respond)。自动语音应答设备能识别用户通过双音频话机数字键盘输入的有关信息，并向用户播放预先录制好(或通过Text-To-Speech技术动态生成)的语音。这样，用户就可以通过电话键盘与自动语音应答设备进行交流，并选择自己所需的服务。系统结构图如下：

四．选择ICS工控机做CTI，IVR服务器的优点

模块化的底版为系统扩展提供了很大的灵活性

抗冲击﹑抗振动﹑抗电磁辐射干扰﹑防火等特性适应恶劣环境和防灾难

内置电源冗余﹑严格的冷却系统设计保证了系统的可靠性

热插拔功能的电源模块和冷却扇，为不间断运行的操作而进行系统维护提供了保障

远程故障监控模块实现了系统远程维护

§7 工控机产品在医疗行业的应用

应用领域：制药/医疗

[系统概述]

国内某大型医疗设备制造商（国家级重点火炬计划项目实施单位）采用Nematron产品作为控制主机，生产出来的核磁共振影像系统（Magnetic Resonance Image）即利用计算机对人体进行扫描,因其操作简单,成像质量好,从而赢得了良好的市场价值。

[系统原理]

在方便的人机界面,全数码控制病床上，通过对病人的局部准确定位,运用水平成像技术、MTC成像技术、临床MRA技术、FOV成像技术，在更短扫描时间，显示出小器官的高分辨率图像,从而增强组织对比度，病灶显示更为清晰,大大地提高了诊断的准确性 。

DICOM标准接口，可与其它医学影像设备互联，实现图像资源共享。

[系统评价]

在国内每四台核磁共振仪中即有一台是由该司提供的产品，可见系统采用Nematron产品所提供的稳定性和准确性及具市场竞争力。

[系统配置]

控制主机:Nematron E系列

CPU 赛扬 850

内存 128M

硬盘 60G

工控机在高速公路行业的应用现状及发展趋势

应用领域：交通/运输

[前言]

针对目前如火如荼的ITS（Intelligent Transportation System智能交通系统）,本文通过详细介绍工控机的发展现状及结构特点，结合在公路机电工程中的应用情况及发展趋势，旨在让更多的业主和集成商能进一步了解工控产品，以选择更适用、更好用的产品，使系统的使用、维护、管理发挥更大的作用，创造出更高的效率。

[定义]

工控机即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。具有重要的计算机属性和特征如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口、并有实时的操作系统，控制网络和协议，计算能力，友好的人机界面。

由于工控机可充分利用计算机技术的进步，便于更新换代，所运行的软件与普通PC完全一样，便于软件的开发和调试，目前发展应用很快。

[工控机的结构]

工控机：基于PC总线的工业电脑。据2000年IDC统计目前PC机已占到通用计算机的95%以上，因其价格低、质量高、产量大、软、硬件资源丰富，已被广大的技术人员所熟悉和认可，这正是工业电脑热的基础。其主要的组成为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成如CPU卡、I／O卡等。并采取全钢结构机壳、机箱压条、过滤网，正压风扇等设计及EMC（electro magnetic compatibility）技术以解决工业现场包括高速公路现场的电磁干扰、震动、灰尘、高／低温等问题。

[工控机的特点]

1) 可靠性：工控机具有在粉尘、烟雾、高／低温、潮湿、震动、腐蚀的环境中正常工作的能力和快速故障诊断、高可维护性的特点，其MTTR （Mean Time to Repair）一般为5min，MTTF 5万小时以上，而普通PC的MTTF仅为10000～15000小时。

2) 实时性，工控机对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节，（看门狗功能这是普通PC所不具有的）遇险自复位，保证系统的正常运行。

3) 扩充性，工控机由于采用底板＋CPU卡结构，因而具有很强的输入输出功能，最多可扩充20个板卡，能与工业现场的各种外设、板卡(如通道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等)相连，以完成各种任务。

4) 兼容性，能同时利用ISA与PCI及PICMG资源，并支持各种操作系统，多种语言汇编，多任务操作系统。

［应用］

1) 收费系统:高速公路的收费系统大体上经历了三个时期：手工收费、计算机收费、ETC（ELECTONIC TOLL COLLECTION不停车收费）。在收费系统的第二个时期才开始使用工控机，主要使用的机型为19″宽、4U高的通用型标准主机，如Nematron “AE系列”整机(W * H * D=483 * 177 * 510 MM，可扩充多个PCI 、ISA、PCISA卡及连接各种外

设，如证券读写器、收费专用键盘、收费票据打印机、电动/手动栏杆机、车辆检测仪、车型显示仪、计费显示器、监控系统和对计、报警设备、信号灯、MODEM等。在ETC时期则趋于一体化、行业化，工控机、车道控制等设备将融为一体，在国家相关部门制定出各相关的行业规范、接口标准后，届时全国的公路将融成一网，一卡通不停车收费最终真正实现“一卡走遍天下”。

2) 监控系统：作为高速公路三大机电工程之一的监控系统是一个投资大而直接经济效益短期不明显的投资。目前的高速公路监控主要分为收费监控和交通监控，经历的模式有三种：即模拟录像CCTV、数字化DVR、网络化DVR。由于CCTV监控时期只是利用CCTV和录像机进行监视和录像，完全人工操作。随着数字、视频技术的发展及应用，在数字DVR时代，集成商通过采用具备强扩充性（如多硬盘、多ISA/PCI资源等）能长时间稳定运行的工控机及视频采集卡、视频压缩卡等组成DVR系统，当车检仪、车道控制仪检测到需捕获图像时系统就能自动地进行图像的捕获与录像处理。随着网络技术的发展及ITS的应用与要求，工控机厂商，通过在CPU卡（主板）上集成提供高性能的LAN如Nematron 的AES系列和ICS 的SBC系列等，均已提供了高性能的工业级10/100M自适应网络接口，使系统集成商能够将所有的资源系统通过联网方式实现信息的共享与充分利用，从而可将采集到的交通信息数据经分析处理后通过信息发布系统发送到各信息终端，以对交通流进行实时的引导和控制，进一步提高道路的通行能力。

综合以上工控机在高速公路的两大机电工程中的应用不难看出，其应用的趋势为工控机随着行业差距的缩小，标准的统一，最终的部分产品将实现一体化。

［问题］

1.公路主管部门不明确，投资主体的多元化使管理工作更加复杂。

2.缺乏统一的行业标准和规范。

3.监控未得到最大的重视与利用，导致了只监测无控制的现状，也没完全实现和收费的联动。

第七章 部份业绩

南瑞集团

许继股份 一体机加4U

武汉华工

大连固体异 一体机

东坑岭水电站

龙潭水电站

利村变电站

罗坳变电站

嘉兴电厂

上海外高桥电厂

宝钢集团

湘钢集团

上钢五厂

上钢一厂

黄浦江水利工程

总参56所

NEWAGE AVK SEG

铁道部胶东线电力系统

广西电力局电力监控系统

铁道部铁路驼峰控制

上海航天局地场测试系统

东海石油平台电力控制系统

第八章 证书、测试报告

第九章 报价

第十章 公司的证书