工控机的设计分析与选择分解.ppt
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1、工业控制计算机工业控制计算机一、前言 对于家用电脑,是以时尚的外形、较高的显卡性能、多媒体显示性能、丰富的扩展性能、多声道声卡等方面作为吸引消费者的卖点,有些高档家用电脑甚至配备遥控器,时尚的音响,俨然一个家庭多媒体中心。对于商用客户,则是通过稳重的外观、完备的售后服务、有限的扩展性能、高速度的运算速度等来吸引商用客户采购。一、前言工控电脑是完全不同的设计理念,工控电脑更多的是在恶劣的环境下使用,对产品的易维护性、散热、防尘、产品周期、甚至尺寸方面都有着严格的要求。因此在设计和选择工控机平台的时候,考虑的更多的是机构的设计,然后才是对性能等的考虑。工控机机箱机箱CPU卡卡无源底板无源底板工业电
2、源工业电源其他配件其他配件二、工控机机构设计的理念 工控机尺寸设计工控机内部机构设计工控机散热剖析工控机EMC设计1、工控机的尺寸设计 工控机在很多情况下使用是应用于某个系统之中,因此常常被放置在某个设备之中或上架。因此对尺寸有较严格的要求。根据用户的使用情况,分为上架式和壁挂式两种设计。1、工控机的尺寸设计针对客户的不同需求,会提供1U、2U、3U、4U、5U和7U高度的机箱。一般来说,在1U或2U的机构设计上面。由于机箱体积有限,但CPU的功耗日益加大,因此内部散热风流设计变成了厂商面临的最大问题。对于4U,7U的机构设计,由于机箱的体积变大,因此如何合理的利用机箱空间在有限的空间内提供更
3、多的驱动器托架、如何提供多个扩展卡槽位、如何支持双CPU卡、如何抗振动、如何易于维护等因素变成机构设计的主要考虑因素了。1、工控机的尺寸设计 由于某些设备制造商需要把控制中心(IPC)放置在其设备之中。因此对工控机的体积有较为严格的要求。传统的上架式19英寸机箱体积基本很难满足要求,因此针对此种客户需求,推出了壁挂式的机箱。2.工控机内部机构设计 易维护性极佳的扩展性优秀的散热特性2、工控机内部机构设计 易维护性:随着工控机被大量用于工业现场,基于母板的系统是不灵活的,为了修复或更新系统需要更换整个母板。更换母板需要在母板拿走之前把所有的插卡和电缆都拔掉。这就导致修复或更新时系统停机时间增加,
4、这在工控现场是不可接受的。因此工程师们想到另外一个方法,取消母板架构,而把核心的CPU处理单元做在一张插卡上,其它的扩展界面则做在底板上,底板是由一些连接器和无源器件组成的。这种结构使得系统更新和修复简单而且停机时间最少。这种设计理念影响了整个工控机的发展。2、工控机内部机构设计 极佳的扩展性:传统的商用母板上PCI、ISA数量固定,早期主板由于面积所显,一般仅提供3个PCI,3个ISA槽,后来ISA在民用市场面临淘汰,因此诸多商用主板厂商基于成本考量,取消ISA槽,或仅提供一个ISA槽。因此对于工控用户的多样性,商规主板提供的槽数难免捉襟见肘。PICMG1.0无源底板标准最高可提供20槽,所
5、提供的ISA、PCI数量也可根据用户需求随意调整。2、工控机内部机构设计 优秀的散热特性 3、工控机散热剖析 灰尘、散热、静电是造成计算机不稳定的三大主要因素。商用PC机由于使用环境的不同,仅在散热方面遵守AT、ATX、乃至最新的BTX架构,而灰尘和静电问题在普通使用环境下并不突出,因此商用PC对此考虑很少。工控机使用环境比较特殊,经常在高温、粉尘、供电条件不好的环境下运行,并大多是在7X24小时环境下运行。而由于架构的不同,商用PC的机箱设计理念也不能直接照搬到工控机。因此在散热、防尘方面工控机必须有自己的设计理念,散热的好坏直接影响到工控机的稳定性,下面我们重点来介绍一下工控机在散热和防尘
6、的特性。3、工控机散热剖析 早期的CPU由于功耗问题并不突出,因此工控机的散热不是设计的主要考虑因素。但随着人们对CPU性能需求的增加,处理器的功耗也日益增加。Intel LGA775架构的P4处理器最大功耗居然在100W以上。工控机内部的散热问题也变得日益严峻起来。3、工控机散热剖析为了提升散热效果,加大机箱内部风流,采用双风扇的设计。并基于维护考虑,将双风扇采用模块式的设计理念,固定在一个抽取板上,从而容易更换。由于采用双风扇后,过滤网的面积加大,因此原有的侧面抽取式过滤网更换方式无法适用,因此工程师们采用了滤网前置前开口的方式便于抽取滤网。3、工控机散热剖析 1U和2U的机箱由于体积限制
7、,都采用蝶型背板的设计,并提供模块化的设计便于用户维护,但由于小风扇的CFM都比较小,因此只能多采用多风扇来增大风流。3、工控机散热剖析 壁挂式机箱要求机构设计紧凑以便满足各种不同场合下的应用,机箱内部寸土寸金,每一个空间都需要合理的应用。但小机箱内部由于体积所限,采用的风扇功率也不能太大,因此小机箱的散热更考察设计功底。总体来说,小机箱里面有两个最重要的散热对象:CPU和硬盘。下面我们来看看壁挂式机箱IPC6806的在散热方面的设计及其后继版本的改进:IPC6806WH 改进版本IPC6806W 4、EMC设计散热口的EMC设计机箱接缝处的EMC设计机箱表明的特殊设计 4、EMC设计 当我们
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