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同時具備工業設備可用性及電腦靈活性的工業用計算機

同時具備工業設備可用性及電腦靈活性的工業用計算機

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目錄

      *工業設備向通用設備和通用OS的組合轉變

      *選擇工業用計算機時的要點

      *控制CPU發熱

      *沖擊和振動的耐久性

      *數據保護和安全保證

      *提高工業用計算機可用性的5種特有的功能

工業設備向通用設備和通用OS的組合轉變

工業設備作為工業應用(裝置嵌入式控制器、收集生產線和設備運行狀態的IoT網關終端、數字標牌和業務用終端等)的硬件平臺,現在正從專門設計的設備向通用設備和通用OS的組合轉變。說到通用設備和通用OS的組合,就不得不說Windows計算機。它可以利用大量周邊設備和軟件資產,快速、輕松、低成本地構建應用程序,這一點使得工業設備加速向基于Windows計算機的模式轉變。但是,既然是工業設備,可用性就是重中之重。如何在利用Windows計算機便利性的同時確保作為工業設備的可用性,便成為了一大課題。

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選擇工業用計算機時的要點

同時具備工業設備的可用性及一定的靈活性,可以使用支持Windows/Linux的周邊設備和軟件,這樣的計算機就是工業用計算機。工業用計算機在功能上就是所謂的個人計算機,但是具有可靠性高、耐環境性優異、便于安裝/嵌入、供貨周期長等特征。從作為工業設備的適用性來看,它不同于民用計算機。本次的技術專欄將以選擇工業用計算機時的要點和可用性為中心,從各個角度進行說明。

點擊查看技術專欄:工業用計算機和民用計算機的區別

控制CPU發熱

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無需進行維護工作的無風扇類型

計算機中包含許多發熱的半導體部件。其中產生熱量尤其大的CPU需要特殊的散熱機制。常見的機制是,在CPU上安裝帶風冷風扇的散熱片,熱量傳遞給散熱片后,再由風冷風扇冷卻散熱片。風冷風扇是散熱效果較高的部件,但由于使用的電機部件壽命有限,因此需要注意其散熱性能可能會因老化而下降,從而造成計算機故障。將使用了風冷風扇的計算機作為工業設備使用時,需要將風冷風扇作為定期更換部件,進行更換維護。無風扇類型是指不使用風冷風扇的計算機主機產品。由于不使用壽命有限的風冷風扇,因此具有可免維護使用的優點。在康泰克的產品中,“盒式計算機BX系列(以下簡稱盒式計算機)”正是這樣的產品。.

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優化的盒式計算機的散熱技術

為了讓盒式計算機作為工業設備提供個人計算機的便利性,我們著眼于無風扇這一點進行了設計開發。CPU的性能越高,發熱量就越大,無風扇化的難度也越高。BX-M1500采用TDP(熱設計功耗)為35W的臺式機用CPU。對于通常使用帶風冷風扇散熱片的地方,康泰克成功實現了無風扇化。為了使CPU的熱量從頂部排出,并且避免熱量在機殼內循環,我們將主板配置在頂部散熱片的正下方。

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>BX-M1500

BX-S3000

無風扇嵌入式PC/Core i+Q170(Skylake)/2 x 2.5英寸硬盤位/直流電源

      *Intel? 6th Skylake平臺

      *靜音無風扇設計,高密封機箱

      *A4小型設計

      *寬范圍直流輸入

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有/無氣流。新的使用環境溫度表示

從2020年10月起,我們更改了盒式計算機使用環境溫度的表示方法。除了此前無氣流情況(無風狀態)下的性能表示外,還列出了有氣流情況下(接近實際現場)的性能表示。

這是BX-T210的環境條件數據表。可在環境溫度-20 ~ 70°的廣溫度范圍內使用。根據國際通用的“蒲福風級”,0.7m/s的氣流為“風級1(0.3-1.5m/s):炊煙可表示風向,風標不動。”因此,該環境下風力極弱,看不到風標的變化。

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>BX-T210

BX-T210

BX-T210-無風扇嵌入式PC/超薄A5尺寸/Atom x5-E3940(Apollo Lake SoC)/直流電源

      *僅A5尺寸,非常節省空間

      *適用于寬溫度范圍,在-20~70°C的范圍內可以正常運行

      *支持意外斷電時的斷電保護功能

      *有助于提高可靠性的高安全設計

蒲福風級表

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機柜/控制盤內的風冷

高溫多濕是精密設備的大敵。工業設備耐環境性優異,但高溫多濕的環境會導致故障率升高,所以應盡量避免。將無風扇類型的工業用計算機收納在機柜/控制盤中使用時,在確認所需的安裝空間后選擇合適尺寸的機殼,并且最好考慮配備了帶風扇進排氣機構的機柜或熱交換器等,以期形成氣流。如果溫濕度環境極其惡劣,還可以安裝機箱冷卻器。

沖擊和振動的耐久性

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無主軸的存儲設備SSD(固態硬盤)

SSD是Solid State Drive(固態硬盤)的縮寫,是一種記錄計算機數據的存儲設備(輔助存儲裝置)。使用方法雖與HDD(Hard Disk Drive)相同,但SSD的讀寫機制卻不同于HDD。HDD通過磁頭在高速旋轉的磁盤盤片上移動來讀寫數據。與SSD相比,產品的存儲容量大,具有容量單價低的優點,但缺點是使用主軸(電機)這一壽命有限的部件,因此具有使用壽命,且害怕振動和沖擊。而SSD在邏輯上則是通過半導體元件(NAND型閃存)讀寫數據的無主軸設備。具有抗振動和沖擊、靜音、功耗低的優點,但缺點是容量單價比HDD高,而且由于數據寫入會導致半導體元件劣化,因此具有改寫壽命。改寫壽命如下表所示,因半導體元件的差異而異。

SSD(Solid State Drive)的種類和改寫壽命

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*1僅供參考,具體取決于產品。

*2康泰克的產品陣容(截至2021年10月)

數據保護和安全保證

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在現場發生存儲設備故障

在現場,圍繞著電源的故障時有發生,比如“斷路器突然跳閘或斷線”“在維修作業中腳被電源線絆到,導致電源插頭拔出”“不小心拔掉了電源插頭”。配備Windows的工業用計算機可能會因為這些原因而出現“收集的數據丟失”“系統區損壞,無法啟動”等故障。雖然可以使用UPS(不間斷電源裝置)作為故障對策,但一般都希望盡量不要增加設備構成。尤其是如果UPS僅用于工業用計算機就更是如此了。

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抵御電源相關故障的“斷電保護”

康泰克的“斷電保護”可以解決上述課題。Windows會不斷更新文件,如果在更新過程中電源中斷,這些文件就有可能遭到損壞。如果出現了最壞的情況,損壞的是對Windows來說非常重要的文件,就可能導致操作系統損壞而無法啟動。面向嵌入式設備的Windows、Windows 10 IoT Enterprise有鎖定功能,通過啟用其中的UWF(統一寫入篩選器)功能,向存儲器的寫入被重定向到內存上,雖然抑制了向存儲器的寫入,但因為在Windows啟動或關閉期間不受保護等原因,這項功能并不完善。“斷電保護?”支持產品采用配備了強力數據保護功能的SSD。電壓下降時立即停止接收向SSD的新寫入處理,在斷電之前完成最終寫入處理,防止在不完善狀態下的斷電和數據損壞。還可以在BIOS設置中將SSD設為只讀驅動器。通過使用“斷電保護”,可以大幅降低因電源中斷導致故障發生的風險,并且無需關閉OS即可運用。

“斷電保護”支持產品一覽(截至2021年11月)

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何謂Windows 10 IoT Enterprise的鎖定功能UWF(Unified Write Filter)

下面對Windows 10 IoT Enterprise的UWF(Unified Write Filter)功能進行簡要的說明。UWF功能通過將從OS/應用程序向磁盤的寫入重定向到覆蓋區域,來抑制向磁盤的寫入。啟用UWF的操作系統不會將安裝軟件、添加或刪除文件等變化記錄到磁盤中,在下次啟動時,將以變化前的狀態啟動。這是一種保護操作系統免受故障和不當使用影響的功能。

Windows 10 IoT Enterprise 包括 UWF(Unified Write Filter)和其他鎖定功能,這些功能在為特定目的開發設備時非常有用。

Windows 10 IoT Enterprise的鎖定功能

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提高工業用計算機可用性的5種特有的功能

康泰克的工業用計算機通過“斷電保護”等5種原創功能,進一步提高了工業用計算機的可用性。這些功能是在BIOS級別實現的,由公司自行開發硬件、定制OS和BIOS是康泰克的獨特優勢。Windows等個人計算機技術是廉價、易用、極其方便的通用平臺,但將其應用到工業設備中時,如何保證其可用性十分重要。康泰克將不斷開發新的有用功能并將其一一實裝到產品中。如有應用程序的課題或需求,請務必與康泰克聯系。

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康泰克特有功能

審核編輯(
王靜
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