浅析工控机的工作原理
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壁挂式：
此外，由于某些设备制造商需要把控制中心（IPC）放置在其设备之中。因此对工控机的体积有较为严格的要求。传统的上架式19英寸机箱体积基本很难满足要求，因此针对此种客户需求，推出了壁挂式的机箱。例如研华的IPC－6606/6608壁挂机箱系列。这类机箱由于体积小，并且应用环境在某设备内部，因此设计理念也重在散热和扩展性能上。下图是IPC－6806应用在某测试平台的机柜内部状态。
如何选择工控机？（一）
简介
IPC（Industry Personal Computer）简称工控机，伴随着PC产业的发展，得到了长足的发展。尽管IPC在架构上也是基于X86为主，在用户使用端和PC电脑产业相同，但与个人PC电脑产业的发展却完全是不同的道路。
PC机的设计理念是追求更高的速度、更好的使用舒适度、更好的用户体验………………
由于消费者需求的不同。PC机又衍生出家用电脑和商用电脑两大方向。
对于家用电脑，是以时尚的外形、较高的显卡性能、多媒体显示性能、丰富的扩展性能、多声道声卡等方面作为吸引消费者的卖点，有些高档家用电脑甚至配备遥控器，时尚的音响，俨然一个家庭多媒体中心。
对于商用客户，则是通过稳重的外观、完备的售后服务、有限的扩展性能、高速度的运算速度等来吸引商用客户采购。
对于1U工控机，多用于对体积要求较高的电信领域，大多配合上架使用，工控机厂商通过PICMG1.0架构的CPU卡的体积优势，配合1U高度的蝶型底板，可支持最高2个PCI全长卡。从而满足某些要在1U机箱中集成某些特殊规格卡的用户需求。
可支持两个全长的PCI卡
图2、ACP－1000
对于4U，7U的机构设计，由于机箱的体积变大，在狭小机箱中面临散热因素已不是主要考虑因素。因此如何合理的利用机箱空间在有限的空间内提供更多的驱动器托架、如何提供多个扩展卡槽位、如何支持双CPU卡、如何抗振动、如何易于维护等因素变成机构设计的主要考虑因素了（这些我们也会在后继的文章中同读者一起来探讨）
上期我们讨论了工控机在体积方面的设计，由于使用方式的不同，大致可以分为上架式和壁挂式两大类。这期我们会来讨论一下工控机内部的机构设计理念。
早在80年代初期，美国AD公司就推出了类似IPC的MAC-150工控机，随后美国IBM公司在85年正式推出工业个人计算机IBM7532。我现在我们手头有一份当时宣传IBM 7532的广告词。供大家参考：
它采用高速微处理机，可以发挥强力信息处理的功能；它使用智能型通讯谐调器，可以展现实时处理分配处理和高速数据处理的境界。不论在那一个作业领域，由于它拥有许多通信功能的组合，均得以针对特殊需求，构建具有多元性质的网络，沟通整条生产线。
IBM 7532 工业计算机
特色
．可以在差距很大的温度和湿度条件下操作。
．具有防尘结构和磁盘保护装置。
．有极佳防震和防电击的外壳。
．供电装置受到避免外在噪声和电压频率波动的保护。
．配置安全键锁。以防止不当操作，和保障数据安全。
．备有系统重置开关，符合人体工学需求。
．附有19英寸顶架设计，易于和其它设备结合操作。
从这些广告词也可以看出工控机和PC的在宣传的不同着眼之处。但当时的IBM工控机的机构设计方面和IBM AT/XT个人电脑基本类似，仅在防尘和外壳、硬盘保护方面做出了加强。简言之：早期的工控机就是一个质量更好的PC。但是随着时间的推移，工控机架构有了本质上的变化，根据用户使用环境的变化，演变成了现在流行的底板加插卡的架构（BP架构），研华在1989年推出的第一台工控机也是基于这种架构。顺便说一下：随着研华为代表的台湾工控机厂商进入工控领域，原本被欧美垄断的高价工控机市场被打破。
IBM 7532 工业计算机
IBM 7532 工业计算机是针对工厂作业需求而设计的，以实现计算机整合制造( CIM )观念为中心目标。它重点用在生产设备的机器间接口，强调机器之间
如何自动沟通呼应。它也讲求在工作场所的实际操作，符合在真正作业环境中的各种相关因素。最重要的，它具有丰富功能的组合，可适应广泛的应用层面。
大家接触工控机也很久了吧，但是对工控机的设计理念也许不是所有的人都清楚。即使大家熟悉的610和6608/6606系列，也不知多少同仁清楚的知道它的设计理念和详细的卖点。
针对此情况，PSM团队想通过内部邮件的方式给大家做一下关于工控机的特性的更详细的文章，帮助诸位加强工控机的概念。
这篇文章将会形成一个系列，分期完成。如果任何同仁有任何建议或者想法，欢迎给我来信：
上架式：现在市场பைடு நூலகம்最为常见的研华工机IPC－610就是标准的4U高度19英寸上架式机箱。可以应用在标准的机柜之中。如图1所示：
图1、标准4U上架式机箱
针对客户的不同需求，我们会提供1U、2U、3U、4U、5U和7U高度的机箱。
一般来说，在1U或2U的机构设计上面。由于机箱体积有限，但CPU的功耗日益加大（最新的P4CPU功耗已超过100W），因此内部散热风流设计变成了厂商面临的最大问题。而机构散热设计的功力在很大程度上反映了一个厂商的技术实力。（关于机构散热的设计我们会在后期的文章中讨论）。
该架构主要有如下的优点：
1、维护时间减少：
随着工控机被大量用于工业现场，基于母板的系统是不灵活的，为了修复或更新系统需要更换整个母板。更换母板需要在母板拿走之前把所有的插卡和电缆都拔掉。这就导致修复或更新时系统停机时间增加，这在时间要求苛刻的工控现场是不可接受的。
工控电脑是完全不同的设计理念，工控电脑更多的是在恶劣的环境下使用，对产品的易维护性、散热、防尘、产品周期、甚至尺寸方面都有着严格的要求。因此在设计和选择工控机平台的时候，考虑的更多的是机构的设计，然后才是对性能等的考虑。
下面我们将会一一论述。
首先我们先来谈谈机构设计的理念：
1、工控机的尺寸设计
工控机在很多情况下使用是应用于某个系统之中，因此常常被放置在某个设备之中或上架。因此对尺寸有较严格的要求。根据用户的使用情况，分为上架式和壁挂式两种设计。
图3 IPC－6806应用在某设备内部
这次我们简单讨论了工控机的尺寸上面的设计，工控机根据应用需求整体上可以分为两大类上架式工控机和壁挂式工控机，后面我们将会从机构设计的散热、抗振、防尘、易于维护、防EMC等角度慢慢来和大家一起探讨工控机的独特特性。
如何选择工控机（二） 文/冰雷 （INCG PSM）
此外，由于某些设备制造商需要把控制中心（IPC）放置在其设备之中。因此对工控机的体积有较为严格的要求。传统的上架式19英寸机箱体积基本很难满足要求，因此针对此种客户需求，推出了壁挂式的机箱。例如研华的IPC－6606/6608壁挂机箱系列。这类机箱由于体积小，并且应用环境在某设备内部，因此设计理念也重在散热和扩展性能上。下图是IPC－6806应用在某测试平台的机柜内部状态。
如何选择工控机？（一）
简介
IPC（Industry Personal Computer）简称工控机，伴随着PC产业的发展，得到了长足的发展。尽管IPC在架构上也是基于X86为主，在用户使用端和PC电脑产业相同，但与个人PC电脑产业的发展却完全是不同的道路。
PC机的设计理念是追求更高的速度、更好的使用舒适度、更好的用户体验………………
由于消费者需求的不同。PC机又衍生出家用电脑和商用电脑两大方向。
对于家用电脑，是以时尚的外形、较高的显卡性能、多媒体显示性能、丰富的扩展性能、多声道声卡等方面作为吸引消费者的卖点，有些高档家用电脑甚至配备遥控器，时尚的音响，俨然一个家庭多媒体中心。
对于商用客户，则是通过稳重的外观、完备的售后服务、有限的扩展性能、高速度的运算速度等来吸引商用客户采购。
对于1U工控机，多用于对体积要求较高的电信领域，大多配合上架使用，工控机厂商通过PICMG1.0架构的CPU卡的体积优势，配合1U高度的蝶型底板，可支持最高2个PCI全长卡。从而满足某些要在1U机箱中集成某些特殊规格卡的用户需求。
可支持两个全长的PCI卡
图2、ACP－1000
对于4U，7U的机构设计，由于机箱的体积变大，在狭小机箱中面临散热因素已不是主要考虑因素。因此如何合理的利用机箱空间在有限的空间内提供更多的驱动器托架、如何提供多个扩展卡槽位、如何支持双CPU卡、如何抗振动、如何易于维护等因素变成机构设计的主要考虑因素了（这些我们也会在后继的文章中同读者一起来探讨）
上期我们讨论了工控机在体积方面的设计，由于使用方式的不同，大致可以分为上架式和壁挂式两大类。这期我们会来讨论一下工控机内部的机构设计理念。
早在80年代初期，美国AD公司就推出了类似IPC的MAC-150工控机，随后美国IBM公司在85年正式推出工业个人计算机IBM7532。我现在我们手头有一份当时宣传IBM 7532的广告词。供大家参考：
它采用高速微处理机，可以发挥强力信息处理的功能；它使用智能型通讯谐调器，可以展现实时处理分配处理和高速数据处理的境界。不论在那一个作业领域，由于它拥有许多通信功能的组合，均得以针对特殊需求，构建具有多元性质的网络，沟通整条生产线。
IBM 7532 工业计算机
特色
．可以在差距很大的温度和湿度条件下操作。
．具有防尘结构和磁盘保护装置。
．有极佳防震和防电击的外壳。
．供电装置受到避免外在噪声和电压频率波动的保护。
．配置安全键锁。以防止不当操作，和保障数据安全。
．备有系统重置开关，符合人体工学需求。
．附有19英寸顶架设计，易于和其它设备结合操作。
从这些广告词也可以看出工控机和PC的在宣传的不同着眼之处。但当时的IBM工控机的机构设计方面和IBM AT/XT个人电脑基本类似，仅在防尘和外壳、硬盘保护方面做出了加强。简言之：早期的工控机就是一个质量更好的PC。但是随着时间的推移，工控机架构有了本质上的变化，根据用户使用环境的变化，演变成了现在流行的底板加插卡的架构（BP架构），研华在1989年推出的第一台工控机也是基于这种架构。顺便说一下：随着研华为代表的台湾工控机厂商进入工控领域，原本被欧美垄断的高价工控机市场被打破。
IBM 7532 工业计算机
IBM 7532 工业计算机是针对工厂作业需求而设计的，以实现计算机整合制造( CIM )观念为中心目标。它重点用在生产设备的机器间接口，强调机器之间
如何自动沟通呼应。它也讲求在工作场所的实际操作，符合在真正作业环境中的各种相关因素。最重要的，它具有丰富功能的组合，可适应广泛的应用层面。
大家接触工控机也很久了吧，但是对工控机的设计理念也许不是所有的人都清楚。即使大家熟悉的610和6608/6606系列，也不知多少同仁清楚的知道它的设计理念和详细的卖点。
针对此情况，PSM团队想通过内部邮件的方式给大家做一下关于工控机的特性的更详细的文章，帮助诸位加强工控机的概念。
这篇文章将会形成一个系列，分期完成。如果任何同仁有任何建议或者想法，欢迎给我来信：
上架式：现在市场பைடு நூலகம்最为常见的研华工机IPC－610就是标准的4U高度19英寸上架式机箱。可以应用在标准的机柜之中。如图1所示：
图1、标准4U上架式机箱
针对客户的不同需求，我们会提供1U、2U、3U、4U、5U和7U高度的机箱。
一般来说，在1U或2U的机构设计上面。由于机箱体积有限，但CPU的功耗日益加大（最新的P4CPU功耗已超过100W），因此内部散热风流设计变成了厂商面临的最大问题。而机构散热设计的功力在很大程度上反映了一个厂商的技术实力。（关于机构散热的设计我们会在后期的文章中讨论）。
该架构主要有如下的优点：
1、维护时间减少：
随着工控机被大量用于工业现场，基于母板的系统是不灵活的，为了修复或更新系统需要更换整个母板。更换母板需要在母板拿走之前把所有的插卡和电缆都拔掉。这就导致修复或更新时系统停机时间增加，这在时间要求苛刻的工控现场是不可接受的。
工控电脑是完全不同的设计理念，工控电脑更多的是在恶劣的环境下使用，对产品的易维护性、散热、防尘、产品周期、甚至尺寸方面都有着严格的要求。因此在设计和选择工控机平台的时候，考虑的更多的是机构的设计，然后才是对性能等的考虑。
下面我们将会一一论述。
首先我们先来谈谈机构设计的理念：
1、工控机的尺寸设计
工控机在很多情况下使用是应用于某个系统之中，因此常常被放置在某个设备之中或上架。因此对尺寸有较严格的要求。根据用户的使用情况，分为上架式和壁挂式两种设计。
图3 IPC－6806应用在某设备内部
这次我们简单讨论了工控机的尺寸上面的设计，工控机根据应用需求整体上可以分为两大类上架式工控机和壁挂式工控机，后面我们将会从机构设计的散热、抗振、防尘、易于维护、防EMC等角度慢慢来和大家一起探讨工控机的独特特性。
如何选择工控机（二） 文/冰雷 （INCG PSM）