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工控机和商用计算机的区别

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  • 发布时间:2022-05-25 14:56
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工控机和商用计算机的区别

【概要描述】在工业计算应用中,工控机和商用计算机经常被相互比较。这是因为它们在存储、处理和通信方面具有相似的计算能力。但工控机的设计具有更高的可靠性、使用寿命和灵活性。本文将介绍工控机和商用计算机之间的区别,以及是什么让工控机成为企业计算部署中的关键解决方案。

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在工业计算应用中,工控机和商用计算机经常被相互比较。这是因为它们在存储、处理和通信方面具有相似的计算能力。但工控机的设计具有更高的可靠性、使用寿命和灵活性。本文将介绍工控机和商用计算机之间的区别,以及是什么让工控机成为企业计算部署中的关键解决方案。

 

什么是商用电脑?

 

商用计算机是一个术语,用于描述比普通消费产品需要更高功能和可靠性的更密集的计算应用。通常放置在控制室环境中,因为其规模巨大,功率要求高。例如,工作站计算机是商用计算机,其计算性能高于个人计算机,但不如工控机先进。工控机和工作站计算机都有大容量的GPU接口和高性能,但在健壮性方面有所不同。通用商用计算机用于:访问互联网、文字处理软件、渲染高清视频、音乐和游戏、数据分析等。

 

什么是工控机?

 

计算机是专为恶劣环境下的远程工业操作而设计的,这些操作需要高效可靠的性能。工控机与其他计算机的区别在于它们在保持高性能的同时具有稳健的设计。工控机运行更复杂的任务,例如处理强大的自动化软件(机器人自动化)、数据采集(预测性维护)、高精度机器视觉、机器对机器(M2M)通信、AGV(自动导引车)系统。

 

工控机和商用计算机

 

工控机和商业计算机有很大的不同。许多差异与它在可能导致有害故障的恶劣环境中连续工作的能力有关。比如工控机在机械结构设计上很健壮,设计上没有风扇和线缆。这些关键的设计特性专门设计到工控机中,以确保在暴露于易受水、灰尘、极端温度、冲击和振动影响的最恶劣环境时的耐用性、可靠性和使用寿命。

工控机

结构设计和组成硬件

 

1.与没有风扇的风扇冷却相比

 

工业界以其独特的无风扇设计而闻名。工控机不使用主动旋转风扇进行风扇冷却,而是使用散热器和热管将计算机最热的部分(CPU)的热量散发到计算机外部。这是一种非常简单有效的方法,可以消除关键部件的热量,保证计算机继续运行。相比之下,很多商用电脑采用风扇冷却变压器的主动冷却方式散热,并不适合工业应用。

 

2.无线与有线

 

计算机消除了电缆的使用,以减少电缆松动、外部中断和连接中电缆烧毁的可能性。相反,他们最大限度地利用热插拔扩展卡来连接每个组件。至于商用计算机,由于其有线计算机组件,它们倾向于呆在受控的环境中。

 

3.工业级与商用级器件

 

计算机由经过测试的工业级材料制成,以确保在恶劣环境中部署时的耐用性和可靠性。与不能在恶劣环境中生存的商用计算机不同,工控机使用经过测试的高质量组件,可以承受大范围的工作温度。例如,工控机机箱由挤压重金属制成,以应对冲击和振动等严峻的工业挑战。相比之下,商用电脑的机箱通常由薄铝和丙烯酸塑料制成,以降低成本。

工控机

防震设计和高可靠性

 

1.冲击和振动

 

自动化和采矿过程等工业应用经常会遇到高水平的冲击和振动。因此,工控机旨在限制由冲击和振动引起的潜在故障。为了保证可靠性,在这些条件下,好的工控机通过采用无风扇设计,使用一体化机箱来消除故障点。外壳采用一体式设计,避免了额外的接头和螺钉。这些工业级设计技术提供了坚实的结构,甚至可以满足MIL-STD-810G冲击和振动资格,这表明计算机有能力用于特定的军事应用。

 

另一方面,商用计算机由许多运动部件组成,如电缆、风扇和硬盘。外部机箱采用铝金属和亚克力塑料,无法承受高强度的冲击和震动。实际上,商用电脑由于常见故障点,很多方面都不适合冲击振动。

 

2.IP(入口保护)级别

 

可靠的工控机的关键是消除多种故障,尤其是灰尘和水引起的故障。许多工业应用要求计算机在极其肮脏和停滞的环境中运行;比如食品加工中的自动化设备,需要使用带有特殊化学试剂的大功率注射器,用于日常卫生冲洗。所以工控机从设计上就有IP防护等级(一体化机箱),无风扇散热,甚至防尘防水专用连接器(M12)。M12连接器是一种防尘防水的连接器,内置锁,用于将线缆固定在电脑上。同时,商用计算机及其用例通常不需要IP级别。但是,由于大多数商用计算机是在室内和干燥的办公场所使用的,因此不需要IP保护。

 

3.极端温度

 

如前所述,工控机用散热器和热管代替风扇有效散热。它还由高度耐用的工业级组件组装而成,可以承受从from–-40⁰c到85⁰C的更高温度,因此能够在极寒和极热的环境中运行。

 

带有主动冷却风扇的商用计算机只能承受0–35c的温度。热量是计算电子产品的一个缺点,因为如果冷却不当,它会损坏CPU、内存和存储等关键任务组件。因此,主动风扇是商用计算机的流行冷却解决方案,用于从系统本身带走热量。

 

4.电磁干扰(EMI)

 

电磁干扰是一种电磁场与同一射频(RF)范围内的另一个电磁场发生干扰的现象。EMI会降低电路的性能,甚至可能使其无法正常工作。电脑设计确保完全隔离,防止辐射穿透电脑。FCC和EC等合规标准是确保EMI安全性和兼容性的常见做法。工业和商业计算机在用于各种应用之前,都必须符合EMI标准和安全规定。

 

5.宽功率范围

 

计算机的电源单元(PSU)完全没有风扇、电缆和宽电压保护。宽功率范围允许9V至48V的输入范围,并配有过压保护(OVP)以防止输入超过55V,以及过流保护(OCP)以防止浪涌电流损坏系统。但是,商用电脑的电源使用主动散热风扇和电缆,导致灰尘和污垢堵塞系统。损坏的PSU会因过热和电压波动而着火,从而对计算机组件造成永久性损坏。

 

6.可扩展性、丰富的I/O端口和有限的I/O端口

 

工控机可以管理各种数据输入,并传输数据进行实时决策。此外,工控机提供了广泛的输入或输出端口,以实现其可扩展性和满足工业工作负载的能力。比如有串口,USB,PoE局域网,视频口,DIO/GPIO,M12口等等。对于许多依赖模拟和数字连接的工业计算部署来说,I/O灵活性是一项关键要求。相比之下,商业计算机在I/O方面受到限制,但它们通常提供最新的I/O端口以获得最佳性能。

 

总结:当可靠性很重要时,选择工控机。

 

工控机支持嵌入式应用,由于设计寿命长,可以使用5到7年。一般来说,工控机的设计是为了最终的可靠性和长期使用没有任何中断。至于商用计算机,它们的设计是基于当前的趋势,以性能作为其规格要求。这就是为什么大多数商用电脑可以相对较快地升级到最新技术的原因。

 

苏州市凌臣采集计算机有限公司于2017年开始成立研发中心,创立凌臣采集LCT品牌。目前成功研发了几十款凌臣工控机、凌臣M60系列Ethercat总线运动控制卡、EtherCAT步进驱动器、数字量模拟量采集模块等产品。同时研发了LCTSCARA?四轴工业机器人和智能视觉系统、基于C-sharp的LCT-ASK运动控制软件架构,给广大客户提供了更具性价比的解决方案。

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