工業計算機

工業計算機（簡稱 IPC）是用于工業部門任務的計算機。 從狹義上講，這涉及類似于 IBM 兼容個人計算機的計算機，特別是可以使用此類設備的軟件進行操作。

典型領域包括過程可視化、機器人技術、工業自動化、自動駕駛、工業或安全技術測試臺和質量保證。 與辦公區域設備（辦公室 PC）相比，工業計算機必須滿足特殊要求，并且通常特別堅固，例如 針對環境影響或電磁干擾而設計的整體故障安全裝置。

由于大規模生產，傳統設計的 PC 具有許多優勢，例如 例如：硬件和軟件方面的高度標準化、靈活性、大量xxx組件和應用軟件、低價格。 這導致也希望將其用于自動化。 由于靈活性高，PC 可用于過程的操作、編程、可視化、長期存檔和模擬，也可與傳統的工業控制或 PLC 相結合。

各種要求的一般分類按防護等級給出。

工業計算機通常在惡劣的環境中使用，因此根據應用領域的不同，它必須能夠承受強烈的溫度波動，例如防塵和防水。

在工業環境中，即在生產中甚至在戶外，必須保護電子設備免受外部影響，例如灰塵、污垢、極端溫度、振動和濕氣（防護等級 IP 64）。 這主要是通過改裝的高密度外殼和冷卻風扇中的特殊過濾器來實現的。 同樣，所有與外部的插入式連接都必須設計得相應堅固和防漏。

如果影響更大，則電子設備可能必須密封封裝，這樣處理器冷卻就必須切換到帶有熱管和類似元件的封閉系統，而不是從外部提供新鮮空氣的風扇，例如，外部壁設計為帶有外殼冷卻肋的散熱器（即被動冷卻）。

如果環境產生強電磁干擾（EMC），系統必須對其進行屏蔽。 這也導致了特殊的電氣密封外殼和連接器，可能在電源線中帶有額外的抑制器。

如果環境產生極端的機械沖擊或振動，則外殼和連接器必須設計得相應堅固。 此外，可能需要盡可能避免移動機械部件，尤其是風扇和硬盤驅動器。 如上所述，可以用被動冷卻系統代替風扇； 最近被固態硬盤取代的硬盤。

鍵盤在機械上也非常敏感。 因此，它們經常被觸摸屏取代，觸摸屏同時也取代了鼠標，應用軟件只需稍作調整。

相反，也可能發生環境本身對電磁或機械干擾特別敏感的情況，例如在特殊測量設備中。 此處，如上所述，使用特別良好屏蔽的外殼和插頭連接，這里只是為了不讓干擾滲透到外部。

如果環境對機械沖擊或振動敏感，則必須如上所述使用沒有風扇和硬盤的變體。

在某些領域（例如化學工業），還必須遵守特殊規定（例如防爆），這些規定要求對 IPC 外殼進行特殊封裝。

為了使環境不受電子設備發熱增加的影響，可能有必要注意特別節能的設計。 為此，使用了筆記本電腦和筆記本電腦中使用的技術，這意味著功耗可以減少大約一半。

在某些應用中，所有電子設備都必須容納在極小的空間內。 例如，有用于 DIN 導軌安裝的完整 PC 和用于嵌入式系統的外殼。

工業中使用的計算機預計在沒有軟件或硬件故障的情況下具有特別長的使用壽命。 硬件方面使用相應的堅固組件，而軟件通常經過專門優化n Linux 發行版。

許多 IPC 操作員非常重視易于維護，并且更喜歡易于訪問且易損件（例如風扇）數量盡可能少的系統。 使用當前系統，可以在幾秒鐘內更換硬盤。 此外，供應商的選擇是根據他是否能保證設備和備件的長期可用性。 對于使用大量相同軟件的 IPC 用戶（例如在裝配線上），重要的是即使在幾年后仍然使用相同芯片組的相同主板類型，因為另一個芯片組通常會創建新的內存映像（圖像）由于其他設備驅動程序而需要。 由于快速轉向更強大的系統，IPC 制造商必須比傳統 PC 制造商更多地投資于存儲，即使對于已經停產的產品也是如此。

常見的要求是：

• 使用壽命長，無軟件錯誤；
• 實時處理過程數據；
• 過程xxx設備的集成。

工業計算機作為自動化設備有兩種形式：

• PC 與自動化部分作為硬件（例如 PCI 插入卡）在同一外殼中，通過公共總線進行通信。 滿足嚴格意義上的實時適用性。
• 帶有自動化部分的 PC，作為工業硬件上的軟件。 在談到實時能力時，有時必須接受某些妥協；“軟實時”和“硬實時”之間存在區別。

由于硬件在結構上與標準個人計算機相關，因此可以使用 Microsoft Windows 和 Linux 等常見操作系統。 xxx的優勢是您可以依賴廣泛的可用軟件解決方案和開發工具。 特別是在 Linux 領域，由于開源特性，也有可能引入您自己的修改和優化，這些修改和優化也可以使操作系統級別適應應用領域。

工業計算機的硬件通常不同于傳統的個人計算機。 低得多的性能通常就足夠了，因為工業機器的控制不需要高性能處理器。 然而，在過程可視化領域，使用了強大的處理器和圖形解決方案，尤其是多屏系統。

一些公司生產具有模塊化結構的 IPC。 這意味著傳統的主板（母板）被背板（總線板）和插槽CPU所取代。 這樣做的一個優點是可以通過多種不同的變體獲得 IPC。 特別是，可以使用比傳統主板更多的擴展卡來控制xxx設備。 傳統的主板有 z。 例如，通常只有 4 到 6 個 PCI 插槽，通過適當的橋接可以有 10 個或更多的 IPC，如果需要，也可以支持 ISA 總線的插入卡。

也可以在主板上找到的所有組件都在插槽 CPU 上。 除其他事項外，至少有一個處理器插槽，以及一個主內存插槽、硬盤驅動器和其他驅動器的連接，通常是 VGA 芯片和至少一個網絡控制器。

總線板是插槽 CPU 的擴展。 總線在此基礎上實現。xxx數量通常為 20 個插槽，并且可以根據客戶的特定要求進行調整，這要歸功于各種不同的總線板。 插槽 CPU 最常見的總線是 PICMG 1.0 (PCI/ISA)、PCISA 或 PCI Express (PICMG 1.3)。

工業計算機的外殼通常設計為安裝在 19 英寸機柜中。 還有箱式 PC - 緊湊且堅固耐用的通用工業計算機（例如在控制柜、控制面板等中） - 和面板 PC - 堅固耐用的帶顯示器的工業計算機。

移動工業計算機越來越多地用于現場、物流、服務或酒店業的移動數據采集。

由于更復雜的結構、特殊要求（例如擴展的溫度范圍）、更高質量的材料以及許多批準、指南和標準的實現，工業計算機的價格高于普通個人計算機辦公區。

如果與個人計算機的兼容性不起決定性作用，則可以針對預期用途更具體地優化硬件。