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專業研發生產嵌入式工控機,工業平板電腦,工業主板,工業電源

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工控機的相關介紹優點
發布時間:2019/12/20   點擊量:17654

工控機(Industrial Personal Computer,IPC)即工業控製計算機,是一種采用總線結構,對生產過程及機電設備、工藝裝備進行檢測與控製的工具總稱。工控機具有重要的計算機屬性和特征,如具有計算機CPU、硬盤、內存、外設及接口,並有操作係統、控製網絡和協議、計算能力、友好的人機界麵。工控行業的產品和技術非常特殊,屬於中間產品,是為其他各行業提供可靠、嵌入式、智能化的工業計算機。


IPC有以下特點:

 可靠性:工業控製計算機(IPC) 具有在粉塵、煙霧、高/低溫、潮濕、震動、腐蝕等惡劣環境下長期正常工作以及快速診斷和可維護性等特點,其MTTR(MeanTimetoRepair)一般為5min,MTTF10萬小時以上,而普通PC的MTTF僅為10000~15000小時。


 實時性: IPC對工業生產過程進行實時在線檢測與控製,對工作狀況的變化給予快速響應,及時進行采集和輸出調節(看門狗功能這是普通PC所不具有的),遇險自複位,保證係統的正常運行。


 擴充性: IPC由於采用底板+CPU卡結構,因而具有很強的輸入輸出功能,最多可擴充20個板卡,能與工業現場的各種外設、板卡如與道控製器、視頻監控係統、車輛檢測儀等相連,以完成各種任務。


 兼容性: IPC能同時利用ISA與PCI及PICMG資源,並支持各種操作係統,多種語言匯編,多任務操作係統。


     基於以上特點,據2000年IPC統計,已占到通用計算機的95%以上,因其價格低、質量高、產量大、軟/硬件資源豐富,已被廣大的技術人員所熟悉和認可,這正是工業電腦熱的基礎。其主要的組成部分為工業機箱、無源底板及可插入其上的各種板卡組成,如CPU卡、I/O卡等。並采取全鋼機殼、機卡壓條過濾網,雙正壓風扇等設計及EMC(electromagneticcompatibility)技術以解決工業現場的電磁幹擾、震動、灰塵、高/低溫等問題。



工控機主要結構:


1、全鋼機箱


IPC的全鋼機箱是按標準設計的,抗衝擊、抗振動、抗電磁幹擾,內部可安裝同PC-bus兼容的無源底板。




工控機箱分類:


(一)高度一般分1U(44MM*430MM*XX),2U(88*430*XX),3U,4U(176MM*430MM * XX),5U,6U,7U,8U等,一個1U的高度是44MM,其他高度依次類推;


(二)長度:國際標準的長度有兩種450MM與505MM,根據客戶的具體要求還可以擴分其他長度,比如:480MM,500MM,520MM,530MM,600MM等;其中450MM~~520MM的尺寸機箱占市場需求的90%以上;加長型機箱的作用主要是有以下3個:一個是安裝雙CPU至強12” * 13”的主板,必須要 520MM的長度才能安裝這樣的大板;另外一個是安裝工業CPU長卡或者是300MM長的視頻卡等需要足夠的擴展空間;最後一個是散熱空間的考慮,由於有些監控用戶需要安裝多路視頻卡與多個硬盤,比如64路,128路等,10個硬盤就需要很好的散熱效果;


(三)臥式與壁掛式


壁掛式:此外,由於某些設備製造商需要把控製中心(IPC)放置在其設備之中。因此對工控機的體積有較為嚴格的要求。傳統的上架式19英寸機箱體積基本很難滿足要求,因此針對此種客戶需求,推出了壁掛式的機箱。例如某品牌的IPC-6606/6608壁掛機箱係列。這類機箱由於體積小,並且應用環境在某設備內部,因此設計理念也重在散熱和擴展性能上。下圖是IPC-6806應用在某測試平台的機櫃內部狀態。


工控機箱內部結構:


硬盤架,光驅架:硬盤架一般分兩種,一種是分拆式,一種是壓卡式。


   品質優異的機箱一般都帶金屬彈簧防震功能;安裝硬盤數量一般從4—15個;


底板:底板的規格有多種;主要以主板的規格來劃分。普通的主板一般都可以安裝;其中520MM以下長度的機箱是安裝不了12*13的雙至強大板的主板的,必須要520MM長度的機箱才能安裝。


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


後槽的擴展: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係統,則要64路,或者128路時,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係到計算機能否穩定工作的重要因素。


工控機箱的抗震:工控機箱在工作的時候,由於機箱內部的光驅、硬盤、機箱裏的多個風扇在高速運轉的時候都會產生震動,而震動很容易導致光盤讀錯和硬盤磁道損壞以至丟失數據,所以機箱的抗震性也是機箱關鍵的一個結構設計方案。


工控機箱的電磁屏蔽:主機在工作的時候,主板、CPU、內存和各種板卡都會產生大量的電磁輻射,如果不加以防範也會對人體造成一定傷害。這個時候機箱就成為了屏蔽電磁輻射,保護健康的一道重要防線。屏蔽良好的機箱還可以有效地阻隔外部輻射幹擾,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開孔,包括箱體側板孔、抽氣扇進風孔和排氣扇排風孔等等,所以孔的形狀必須符合能阻擋輻射的技術要求。機箱上的開孔要盡量小,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關接線的電磁屏蔽。比較長的連接線需要設計成絞線,線兩端的裸露的焊接金屬部分必需用膠套包裹,這樣就避免了機箱內用電線路產生的電磁輻射。


2、無源底板


無源底板的插槽由總線擴展槽組成。總線擴展槽可依據用戶的實際應用選用擴展ISA總線、PCI總線和PCI-E總線、PICMG總線的多個插槽組成,擴展插槽的數量和位置根據需要有一定選擇,但依據不同PCIMG總線規範版本各種總線在組合搭配上有要求,如PCIMG1.3版本總線不提供ISA總線支持,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幹擾和降低電源阻抗。底板可插接各種板卡,包括CPU卡、顯示卡、控製卡、I/O卡等。


3、工業電源


早期在以Intel 奔騰處理器為主的之前的工控機主要使用為AT開關電源,與PC機一樣主要采用的是ATX電源,平均無故障運行時間達到250,000小時。


4、CPU卡


IPC的CPU卡有多種,根據尺寸可分為長卡和半長卡,多采用的是桌麵式係統處理器,如早期的有386\486\586\PIII\P4,現主流為酷睿雙核\i3\i5\i7係列等處理器,主板用戶可視自己的需要任意選配。其主要特點是:工作溫度0-60℃;帶有硬件“看門狗”計時器;也有部份要求低功耗的CPU卡采用的是嵌入式係列的CPU。



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、軟驅、鍵盤、鼠標、光驅、顯示器等。



適用領域:


IPC已被廣泛應用於工業及人們生活的方方麵麵。


例如:控製現場、路橋控製收費係統、醫療儀器、環境保護監測、通訊保障、智能交通管控係統、樓宇監控安防、語音呼叫中心、排隊機、POS櫃台收銀機、數控機床、加油機、金融信息處理、石化數據采集處理、物探、野外便攜作業、環保、軍工、電力、鐵路、高速公路、航天、地鐵、智能樓宇、戶外廣告。


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