工业计算机

工业计算机（简称 IPC）是用于工业部门任务的计算机。 从狭义上讲，这涉及类似于 IBM 兼容个人计算机的计算机，特别是可以使用此类设备的软件进行操作。

典型领域包括过程可视化、机器人技术、工业自动化、自动驾驶、工业或安全技术测试台和质量保证。 与办公区域设备（办公室 PC）相比，工业计算机必须满足特殊要求，并且通常特别坚固，例如 针对环境影响或电磁干扰而设计的整体故障安全装置。

由于大规模生产，传统设计的 PC 具有许多优势，例如 例如：硬件和软件方面的高度标准化、灵活性、大量xxx组件和应用软件、低价格。 这导致也希望将其用于自动化。 由于灵活性高，PC 可用于过程的操作、编程、可视化、长期存档和模拟，也可与传统的工业控制或 PLC 相结合。

各种要求的一般分类按防护等级给出。

工业计算机通常在恶劣的环境中使用，因此根据应用领域的不同，它必须能够承受强烈的温度波动，例如防尘和防水。

在工业环境中，即在生产中甚至在户外，必须保护电子设备免受外部影响，例如灰尘、污垢、极端温度、振动和湿气（防护等级 IP 64）。 这主要是通过改装的高密度外壳和冷却风扇中的特殊过滤器来实现的。 同样，所有与外部的插入式连接都必须设计得相应坚固和防漏。

如果影响更大，则电子设备可能必须密封封装，这样处理器冷却就必须切换到带有热管和类似元件的封闭系统，而不是从外部提供新鲜空气的风扇，例如，外部壁设计为带有外壳冷却肋的散热器（即被动冷却）。

如果环境产生强电磁干扰（EMC），系统必须对其进行屏蔽。 这也导致了特殊的电气密封外壳和连接器，可能在电源线中带有额外的抑制器。

如果环境产生极端的机械冲击或振动，则外壳和连接器必须设计得相应坚固。 此外，可能需要尽可能避免移动机械部件，尤其是风扇和硬盘驱动器。 如上所述，可以用被动冷却系统代替风扇； 最近被固态硬盘取代的硬盘。

键盘在机械上也非常敏感。 因此，它们经常被触摸屏取代，触摸屏同时也取代了鼠标，应用软件只需稍作调整。

相反，也可能发生环境本身对电磁或机械干扰特别敏感的情况，例如在特殊测量设备中。 此处，如上所述，使用特别良好屏蔽的外壳和插头连接，这里只是为了不让干扰渗透到外部。

如果环境对机械冲击或振动敏感，则必须如上所述使用没有风扇和硬盘的变体。

在某些领域（例如化学工业），还必须遵守特殊规定（例如防爆），这些规定要求对 IPC 外壳进行特殊封装。

为了使环境不受电子设备发热增加的影响，可能有必要注意特别节能的设计。 为此，使用了笔记本电脑和笔记本电脑中使用的技术，这意味着功耗可以减少大约一半。

在某些应用中，所有电子设备都必须容纳在极小的空间内。 例如，有用于 DIN 导轨安装的完整 PC 和用于嵌入式系统的外壳。

工业中使用的计算机预计在没有软件或硬件故障的情况下具有特别长的使用寿命。 硬件方面使用相应的坚固组件，而软件通常经过专门优化n Linux 发行版。

许多 IPC 操作员非常重视易于维护，并且更喜欢易于访问且易损件（例如风扇）数量尽可能少的系统。 使用当前系统，可以在几秒钟内更换硬盘。 此外，供应商的选择是根据他是否能保证设备和备件的长期可用性。 对于使用大量相同软件的 IPC 用户（例如在装配线上），重要的是即使在几年后仍然使用相同芯片组的相同主板类型，因为另一个芯片组通常会创建新的内存映像（图像）由于其他设备驱动程序而需要。 由于快速转向更强大的系统，IPC 制造商必须比传统 PC 制造商更多地投资于存储，即使对于已经停产的产品也是如此。

常见的要求是：

• 使用寿命长，无软件错误；
• 实时处理过程数据；
• 过程xxx设备的集成。

工业计算机作为自动化设备有两种形式：

• PC 与自动化部分作为硬件（例如 PCI 插入卡）在同一外壳中，通过公共总线进行通信。 满足严格意义上的实时适用性。
• 带有自动化部分的 PC，作为工业硬件上的软件。 在谈到实时能力时，有时必须接受某些妥协；“软实时”和“硬实时”之间存在区别。

由于硬件在结构上与标准个人计算机相关，因此可以使用 Microsoft Windows 和 Linux 等常见操作系统。 xxx的优势是您可以依赖广泛的可用软件解决方案和开发工具。 特别是在 Linux 领域，由于开源特性，也有可能引入您自己的修改和优化，这些修改和优化也可以使操作系统级别适应应用领域。

工业计算机的硬件通常不同于传统的个人计算机。 低得多的性能通常就足够了，因为工业机器的控制不需要高性能处理器。 然而，在过程可视化领域，使用了强大的处理器和图形解决方案，尤其是多屏系统。

一些公司生产具有模块化结构的 IPC。 这意味着传统的主板（母板）被背板（总线板）和插槽CPU所取代。 这样做的一个优点是可以通过多种不同的变体获得 IPC。 特别是，可以使用比传统主板更多的扩展卡来控制xxx设备。 传统的主板有 z。 例如，通常只有 4 到 6 个 PCI 插槽，通过适当的桥接可以有 10 个或更多的 IPC，如果需要，也可以支持 ISA 总线的插入卡。

也可以在主板上找到的所有组件都在插槽 CPU 上。 除其他事项外，至少有一个处理器插槽，以及一个主内存插槽、硬盘驱动器和其他驱动器的连接，通常是 VGA 芯片和至少一个网络控制器。

总线板是插槽 CPU 的扩展。 总线在此基础上实现。xxx数量通常为 20 个插槽，并且可以根据客户的特定要求进行调整，这要归功于各种不同的总线板。 插槽 CPU 最常见的总线是 PICMG 1.0 (PCI/ISA)、PCISA 或 PCI Express (PICMG 1.3)。

工业计算机的外壳通常设计为安装在 19 英寸机柜中。 还有箱式 PC - 紧凑且坚固耐用的通用工业计算机（例如在控制柜、控制面板等中） - 和面板 PC - 坚固耐用的带显示器的工业计算机。

移动工业计算机越来越多地用于现场、物流、服务或酒店业的移动数据采集。

由于更复杂的结构、特殊要求（例如扩展的温度范围）、更高质量的材料以及许多批准、指南和标准的实现，工业计算机的价格高于普通个人计算机办公区。

如果与个人计算机的兼容性不起决定性作用，则可以针对预期用途更具体地优化硬件。