向工業(yè)應(yīng)用的通用設(shè)備和通用操作系統(tǒng)過渡

作為工業(yè)應(yīng)用硬件平臺(tái)的工業(yè)設(shè)備正在從專用設(shè)計(jì)的設(shè)備向通用設(shè)備和通用操作系統(tǒng)的組合轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變包括嵌入式控制器、收集生產(chǎn)線和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)終端、數(shù)字標(biāo)牌和商用終端。最廣泛認(rèn)可的通用設(shè)備和通用操作系統(tǒng)的組合當(dāng)然是WindowsPC。以這種方式構(gòu)建的系統(tǒng)允許利用大量現(xiàn)有的外圍設(shè)備和軟件資產(chǎn)快速、輕松且低成本地構(gòu)建應(yīng)用程序，因此向基于WindowsPC的設(shè)備過渡正在加速。但是，工業(yè)設(shè)備最重要的特性是可用性。問題是如何確保WindowsPC作為工業(yè)設(shè)備的可用性，同時(shí)又能充分利用它們提供的便利性。

工控機(jī)的選擇要點(diǎn)

工控機(jī)是一種將工業(yè)設(shè)備的可用性與外圍設(shè)備和在Windows和Linux上運(yùn)行的軟件的靈活性相結(jié)合的計(jì)算機(jī)。工控機(jī)的功能與普通個(gè)人計(jì)算機(jī)相同，但它們還具有高可靠性、出色的環(huán)境耐受性、易于安裝和嵌入以及長供應(yīng)周期等特點(diǎn)。從作為工業(yè)設(shè)備的適用性角度來看，這些產(chǎn)品與消費(fèi)電腦之間存在明顯差異。以下文章從多個(gè)角度解釋了選擇工控機(jī)時(shí)要考慮的關(guān)鍵點(diǎn)，重點(diǎn)是可用性。

1、控制CPU加熱

免維護(hù)無風(fēng)扇型

計(jì)算機(jī)是產(chǎn)生熱量的半導(dǎo)體元件的集合。其中，CPU的發(fā)熱量大，因此需要特殊的散熱機(jī)制。一種常用的機(jī)制是將帶有冷卻風(fēng)扇的散熱器安裝在CPU上，將CPU的熱量傳導(dǎo)到散熱器，然后用風(fēng)扇冷卻散熱器。冷卻風(fēng)扇雖然散熱效果好，但使用的電機(jī)壽命有限。因此，散熱性能會(huì)隨著時(shí)間的推移逐漸下降，從而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)故障，因此需要謹(jǐn)慎使用。當(dāng)將帶有冷卻風(fēng)扇的計(jì)算機(jī)用作工業(yè)設(shè)備時(shí)，需要將冷卻風(fēng)扇作為需要定期更換的部件來處理，并計(jì)劃更換冷卻風(fēng)扇的維護(hù)。無風(fēng)扇型是不使用冷卻風(fēng)扇的計(jì)算機(jī)。由于它們不使用壽命有限的冷卻風(fēng)扇，因此具有免維護(hù)使用的優(yōu)勢。

機(jī)柜或控制面板內(nèi)的空氣冷卻

高溫和高濕是精密設(shè)備的天敵。工業(yè)設(shè)備雖然耐環(huán)境性優(yōu)良，但應(yīng)避免在高溫高濕環(huán)境下使用，因?yàn)檫@樣故障率會(huì)上升。在機(jī)柜或控制面板內(nèi)使用無風(fēng)扇工業(yè)電腦時(shí)，應(yīng)先檢查所需的安裝空間，然后選擇合適大小的機(jī)箱。還應(yīng)考慮使用帶有風(fēng)扇的進(jìn)氣和排氣機(jī)構(gòu)以確保氣流的機(jī)柜，或帶有熱交換器等設(shè)備的機(jī)柜。在特別惡劣的高溫高濕環(huán)境下，還可以安裝面板冷卻器。

2、耐沖擊、耐振動(dòng)

SSD（固態(tài)硬盤）無軸存儲(chǔ)設(shè)備

SSD是SolidStateDrive（固態(tài)硬盤）的縮寫。SSD是記錄計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)設(shè)備。雖然SSD的使用方式與HDD（硬盤驅(qū)動(dòng)器）相同，但SSD使用與HDD不同的機(jī)制來讀取和寫入數(shù)據(jù)。HDD將磁頭移動(dòng)到快速旋轉(zhuǎn)的磁盤上以讀取和寫入數(shù)據(jù)。HDD的優(yōu)點(diǎn)包括可提供比SSD存儲(chǔ)容量更大的產(chǎn)品，并且每個(gè)內(nèi)存單元的價(jià)格更低。然而，缺點(diǎn)包括驅(qū)動(dòng)器壽命有限，因?yàn)樗鼈兪褂脡勖邢薜闹鬏S（電機(jī)），并且易受振動(dòng)和沖擊。另一方面，SSD是無主軸設(shè)備，可從半導(dǎo)體元件（NAND閃存）邏輯讀取和寫入數(shù)據(jù)。它們的優(yōu)點(diǎn)包括抗振動(dòng)和沖擊、靜音運(yùn)行和低功耗。然而，SSD的缺點(diǎn)是它們每個(gè)內(nèi)存單元的價(jià)格比HDD高，并且由于重復(fù)寫入數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體元件劣化，因此具有最大重寫壽命。重寫壽命因半導(dǎo)體元件而異。

3、數(shù)據(jù)保護(hù)和安全

現(xiàn)場發(fā)生存儲(chǔ)設(shè)備問題

現(xiàn)場電源偶爾會(huì)出現(xiàn)故障，例如斷路器跳閘導(dǎo)致突然斷電、維護(hù)工作期間腳踩到電源線并拔出插頭以及錯(cuò)誤拔下設(shè)備。對于運(yùn)行Windows的工業(yè)PC，這可能會(huì)導(dǎo)致收集的數(shù)據(jù)丟失、系統(tǒng)區(qū)域損壞導(dǎo)致電腦無法啟動(dòng)等問題。解決這些問題的一個(gè)對策是使用UPS（不間斷電源），但最好避免增加組件數(shù)量。當(dāng)UPS僅用于工控機(jī)時(shí)尤其如此。

斷電保護(hù)系統(tǒng)，防止電源故障

解決這些問題的方法是Contec斷電保護(hù)系統(tǒng)。Windows會(huì)不斷更新文件，更新過程中斷電可能會(huì)損壞文件。如果不幸Windows正在更新重要文件，操作系統(tǒng)可能會(huì)損壞，電腦可能無法啟動(dòng)。WindowsEmbedded和Windows10IoTEnterprise包含鎖定功能。一個(gè)是通用寫入過濾器(UWF)。啟用此功能會(huì)將寫入從存儲(chǔ)介質(zhì)重定向到內(nèi)存，從而減少對存儲(chǔ)介質(zhì)的寫入。但它并不完美，因?yàn)樗赪indows啟動(dòng)和關(guān)閉期間不提供保護(hù)。支持?jǐn)嚯姳Ｗo(hù)系統(tǒng)的產(chǎn)品使用配備強(qiáng)大數(shù)據(jù)保護(hù)功能的SSD。如果電壓下降，系統(tǒng)會(huì)立即阻止新的SSD寫入操作，并在斷電前執(zhí)行最后的寫入操作，以防止在系統(tǒng)條件不處于安全狀態(tài)時(shí)斷電導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞。通過配置BIOS設(shè)置，SSD還可以用作特殊的只讀驅(qū)動(dòng)器。使用斷電保護(hù)系統(tǒng)可以大大降低斷電導(dǎo)致問題的風(fēng)險(xiǎn)，并允許無不必要的操作系統(tǒng)關(guān)閉的操作。