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[讨论] 主板可在恶劣的工业环境中安全运行

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发表于 2019-4-29 17:39:45 | 显示全部楼层 |阅读模式

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在恶劣的工业环境中,品牌制造商的高质量主板能否像专门设计的嵌入式主板一样可靠地完成工作?在这些应用程序中操作真正需要什么?
由于其良好的性价比,基于32位和64位x86处理器的标准PC技术已经用于计算密集型工业应用数十年。计算机板(“主板”)可以安装在所谓的工业PC中或直接安装在相应的设备中。但由于许多工业应用的复杂性和设备之间的高度相互依赖性,因此必须确保最高的可用性和可靠性。即使很小的错误和故障也可能导致大而昂贵的损坏。因此,严格的质量标准是先决条件。此外,客户要求延长生命周期管理,并提供长达十年或更长时间的支持。
必须区分一般的高质量标准和工业环境中恶劣和变化条件下产生的特殊“嵌入式”挑战。前者可以通过复杂的设计和生产过程以及高质量零件和组件的使用来实现。
即便如此,主板与嵌入式主板不同。在恶劣的工业环境和其他地方的嵌入式系统都有自己的一套规则。它们必须适合在关键环境中永久使用。在工业环境中使用的必不可少的是能够在高达60°C的扩展温度范围内操作,并且具有高度的坚固性,这意味着对湿气,灰尘,冲击和振动不敏感。
虽然现有的主板设计可以通过诸如清漆和涂层或更精细的外壳等附加措施相对容易地“升级”,但是必须在初始设计阶段建立对冲击和振动不敏感的保护措施。最后,不应将整个运营期间的支持质量视为理所当然。
根据具体应用,嵌入式主板还需要特殊功能,例如在扩展温度范围内安全操作,RTC(实时时钟),附加串行接口/ GPIO以及可选的远程维护连接。通常还需要其他安全功能,例如可信平台模块(TPM)。如果要在主板上或通过插件卡实现特殊接口,那么制造商的软件和集成技术是另一个要求。
嵌入式开发1.jpg

总的来说,今天的嵌入式主板具有广泛的可扩展性。一方面是从英特尔凌动处理器到Xeon处理器的计算能力和能耗,另一方面是从Mini-ITX到ATX的尺寸。实际格式通常取决于电路板上所需的扩展选项的类型和数量。源自原始AT和后来的ATX外形,如今嵌入式主板的常用格式为ATX(305 x244mm²),Flex-ATX(299x191mm²)和Mini-ITX(170 x 170 mm)。
通用的是标准化的ATX电源连接器,以及安装或安装孔的兼容性。这也适用于以前非常流行的微型ATX外形,但现在很大程度上被较小的Flex-ATX格式所取代。
尽管趋势有利于较小的系统,因此明显倾向于将Mini-ITX作为“标准”,但这两种较大的格式仍然有用,特别是在更换现有的旧系统时:仍然有四个可用于传统内存的插槽而不是mini-ITX主板的两个插槽。此外,与Mini-ITX主板相比,ATX(5至6)或Flex-ATX(2至3)的PCIe甚至经典并行PCI插槽的数量要高得多。充其量,它们为单个4通道+“大”PCIe插槽提供了空间,如果有的话。然而,由于当前集成图形系统的强大功能,对这种插槽的需求 - 例如,连接独立显卡 - 已大大减少。对于大多数其他要求,节省空间的X1和X4 PCIe连接器就足够了。它们适合2个较小的Pico-ITX板。
嵌入式主板是许多类型的工业计算应用的经济高效的解决方案,并且可以依赖于X86技术,其中没有过于苛刻的通信接口要求。然而,对于恶劣的工业环境,即使是IT制造商的高质量标准主板解决方案通常也不合适,因为它们设计简单且缺乏稳健性。此外,IT行业的典型商业模式不适合机械工程中的系统集成商和制造商的咨询和支持密集型业务。对于工业生产恶劣环境中主板面临的特殊要求,IT制造商往往缺乏必要的认识。
在制造业的特定需求方面具有丰富经验的制造商可以大大降低项目风险。丰富的经验使产品从一开始就能满足市场需求和挑战,极大地提高了咨询和支持质量,提供了宝贵的优势。

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