ONE工控机1，什么是工控机？

工控机是工业控制计算机的简称。

工控机一般是使用在环境特殊的工业场景，会运行在高温、低温、潮湿，盐雾、灰尘、电磁干扰的恶劣工况环境中，所以工控机在出厂前都会针对性做强化设计，工控机多采用金属外观，结构上有三防设计、电气性能和防护指标都对应提高。工控机是工业控制领域采用计算机进行控制的硬件载体。

狭义的工业控制计算机是指一种对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的计算机控制系统。它具有重要的计算机属性和特征，如：具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口、并有实时的操作系统、控制网络和协议、计算能力，友好的人机界面等。

广义的工控机已经运用到工业控制之外的领域，如智能零售、数字标牌、智慧城市、医疗、教育、金融、物流、环保等领域。

·在工控领域经常提到的上位机和下位机是什么呢？

在概念上，控制者和提供服务者是上位机，被控制者和被服务者是下位机，也可以理解为主机和从机的关系。上位机和下位机通讯可以采用不同的通讯协议、工业总线和接口，常用的有RS、RS、RS、CANopen、EtherCAT、PROFIBUS等。

下位机指直接与机器相连接的计算机或单片机，一般用于接收和反馈上位机的指令，并且根据指令控制机器执行动作以及从机器传感器读取数据。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应数字信号直接控制相应设备。

2，工控机类型

·工控机分类有很多种，常见的分类工控机分类有哪些呢？

2.14U工控机：

什么是4U工控机呢？

4U工控机指：高度为4U而采用ATX架构的19英寸上架式工控机。

U是一种表示服务器外部尺寸的单位，是unit的缩略语，详细的尺寸由美国电子工业协会（EIA）所决定。之所以要规定服务器的尺寸，是为了使服务器保持适当的尺寸以便放在铁质或铝质的机架上。机架上有固定服务器的螺孔，以便它能与服务器的螺孔对上号，再用螺丝加以固定好，以方便安装每一部服务器所需要的空间。

规定的尺寸是服务器的宽（48.26cm＝19英寸）与高（4.cm的倍数）。由于宽为19英寸，所以有时也将满足这一规定的机架称为“19英寸机架”。厚度以4.cm为基本单位。1U就是4.cm，2U则是1U的2倍为8.89cm。

所谓“1U的PC服务器”，就是外形满足EIA规格、厚度为4.cm的产品。设计为能放置到19英寸机柜的产品一般被称为机架服务器。4U工控机在工业控制领域有广泛的应用。

基于FTD8的国产化工控机（可用于金融、电力、教育、智慧城市等领域）

2.2BOXPC（无风扇工控机）：

一般称为无风扇工控机。

无风扇工控机由于体积小巧、无风扇、免维护，其适用面更广阔，得益于芯片制程的演进和CPU性能的提升，小体积的无风扇工控机也可以支持英特尔I7处理器。因此，无风扇工控机在功能和性能上完全能够替代4U工控机，从而广泛的应用在工控机的各种场景。

支持INTELATOM、酷睿I3、I5、I7的无风扇工控机（尺寸为mm*mm*62mm）

随着时代的发展，无风扇工控机也进行了演变。

传统的工业控制一般对性能没有太高的要求，处理下位机的控制信号与传感器信息，主要考验工控机的可靠性而不是性能。因此很多4U工控机和无风扇工控机实际运行在轻载低功耗的模式。

随着边缘计算的兴起，工控机在边缘侧需要承担图像、视频信号的处理，甚至做一定程度的训练推理运算。这类机器视觉工控机通常会把计算机性能发挥到极致，功耗也会大幅度提升，因此加强散热的有风扇工控机出现了！

与4U工控机不同，这样的工控机散热气流不会经过主板（PCBA），因此潮湿带导电颗粒的气流不会导致主板短路或者其他电气部件损坏。而模块化风扇可以在不打开机壳的情况下，更换风扇，在提升性能的同时使得维护简便。

带可更换模块化风扇的高性能工控机，用于机器视觉等边缘计算场景。

2.3工业平板（人机界面）：

工业平板电脑是工业设备上常见的工业控制计算机。

类似带屏幕的商用一体机，不过工业平板电脑更多的是注重在不同环境下的安全性、稳定性。为人机界面和生产流程控制提供了优秀的解决方案。

与一般商用电脑不同，工业平板电脑系列产品根据环境特点，具备坚固、防震、防潮、防尘、耐高温多插槽和易于扩充等特点，是各种工业控制和自动化领域中其它各种应用的硬件载体。此类工业平板可以作为工业看板使用，也可以嵌入自动化设备作为人机界面，根据功能的不同，选用不同的处理器、搭配不同尺寸的屏幕，安装不同的工业软件。

搭载INTELATOMJ的工业平板电脑。

2.4加固计算机：

加固计算机，是为适应各种恶劣环境，在计算机设计时，对影响计算机性能的各种因素，如系统结构、电气特性和机械物理结构等，采取相应加强与加固措施的计算机。

其特点是：具有较强的环境适应性、高可靠性和高可维护性，较强的实时处理能力，系列化、标准化和模块化，专用软件的开发是其应用的关键。

2.5三防移动平板，加固（三防）笔记本：

三防平板电脑/笔记本的基本功能与性能和商用笔记本相差无几。但三防计算机追求的可靠性，产品具有防水、防污、防跌落、防震等属性的情况下保证便携性和续航能力。产品需考虑性能、体验、价格综合因素。

与工业平板不同，加固平板电脑主要用于移动场景。

INTEL第六代酷睿系列的加固笔记本（可选配独立显卡）。

TWO工控主板

工控机对可靠性要求极高，需要稳定的运行在各种环境，通常会进行区别于普通电脑的加固、防尘、防潮、防腐蚀、防辐射等非常特殊的处理。

同时，工控机对于工业总线、接口、功能模块的扩展能力的要求也很高，工控机往往需要定制才满足特定的外部设备的要求。

其特点有较强的抗干扰能力，长时间稳定运行能力，保障数据安全能力，抵抗恶劣温度能力。

·那么，严苛的工控机工况条件对工控主板有什么要求呢？

工控主板是应用于工业场合的主板，被工业电脑所采用，根据需求可以适应恶劣环境，可以长时间高负荷工作等。

工业主板的组件虽与商业主板的组件非常相似。但是两者却具有很多不同点。关键区别在于其工业主板的设计与验证的理念。通常的工控机需要在恶劣环境中7x24小时工作达5到10年之久，同时会在伴有高温、低温、潮湿，灰霾、电磁干扰复杂的环境中，所以工控机在出厂前都会做对应的设计。

相对于消费类电子0~40°C的工作范围，工业级的元器件需在-40°C到+85°C的宽温范围内运行，而车规级器件有更高的要求。

为适应各种行业规范，工控机还需通过相关的测试并获取证书，这也注定了工控机会拥有较为高昂的价格。而目前市面上广泛存在一种烂象：用消费级主板套用一个金属外壳的所谓的工控机！这样名不副实的东西，则不能算是真正意义的工控机。大家在选购时，一定要擦亮双眼、注意辨别，千万不要被那些打着低价幌子的无良商家所迷惑。

1，工业模板（ATX、ITX）

工业母板也有分别为ATX、ITX规格，主要用于4U工控机等上架式工控机，工业主板消除了商用主板上一些不必要的附加组件，增加了必要的工业接口和扩展空间。

此外，由于工业主板的设计和采用的标准外形尺寸，从长远来看，其总体成本较低，因此更易于升级和维护。

之所以如此，是因为它们是专为工业应用而设计的，因此在设计和制造时要考虑到多功能性和耐用性，从而使其可靠性和耐用性足以持续数年。

ATX

ITX

2，3.5寸板/2.5寸板/5寸板等嵌入式单板

小型主板提供不同的尺寸以匹配众多工业应用。所以从Mini-ITX开始，还有3.5寸板/2.5寸板。小巧的尺寸，使得此类主板能够直接嵌入一些工业设备，或者安装到无风扇工控机当中。

3，计算模块

3.1COMe：

COM是指ComputerOnModule。

COMExpress规范是PICMG制定的模块计算机规范（也称COM.0）。COMExpress有时简写作COM-E或COMe。符合COMe规范的主板称为COMe模块。COMe有TYPE6、7、10等多种规范，TYPE6有紧凑型95*95mm、和基本型*95mm两种尺寸，Type10为84*55mm，TYPE7与TYPE6尺寸一致，但是接口资源不同。

支持INTEL第六代酷睿U的COMeTYPE10模块，尺寸为84mmx55mm。

可能是市面上最小的COMeTYPE10开发板，尺寸为84mmx55mm。

3.2SMARC：

SMARC是一种通用的小型计算机模块定义，其目标应用是要求低功耗，低成本和高性能的应用。

这些模块通常使用与许多熟悉的设备（如平板电脑和智能手机）中使用的ARMSOC相似或相同的ARMSOC。也可以使用其他低功耗SOC和CPU，例如面向平板电脑的X86设备和其他RISCCPU。模块的功率通常低于6W。

3.3Qseven：

该标准被称为Qseven，面向超便携移动嵌入式处理器。不同于以前的COM标准，Qseven专用于可满足移动和超便携移动应用严格要求的低能耗应用。

3.4elementU：

elementU是在年下半年，intel重磅推出了一款“计算模块”产品。

该计算模块更像是一张名片，拥有intel全新定义的PIN金手指接口，模块尺寸为：95X65X6mm，统一取名为IntelNUCElement。

Element板载的是应用非常广泛的U系列的CPU，15W，配置方面从赛扬到I7都有。其中I5，I7部分还加入了intel一直引以为豪的VPro功能的配置型号。当然，除此之外，内存、wifi、蓝牙等主要功能性硬件。

4，刀片主板

刀片主板，是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的主板。

在主要结构为一大型主体机箱，内部可插上许多“刀片”，其中每一块"刀片"实际上就是一块系统主板。它们可以通过"板载"硬盘启动自己的操作系统，如Windows、Linux等，类似于一个个独立的服务器。在这种模式下，每一块母板运行自己的系统，服务于指定的不同用户群，相互之间独立又可以通过各种总线进行互联。CPCI、VPX、ATCA等主板都属于刀片主板。

4.1CPCI主板：

CPCI主板和插卡式主板近似，也是主板和功能卡平行插入背板中使用。但CPCI主板上没有金手指，采用更为可靠的CPCI连接器和背板连接，CPCI连接器采用压接的方式与PCB连接，勉焊的设计具有更高的可靠性。6U主板上最多可以装配5个CPCI连接器，3U主板最多可以装配2个CPCI连接器。CPCI连接器的相对位置以及位置编号是固定的，分别为J1~J5。3UCPCI支持32位PCI总线，6UCPCI支持64位PCI总线。

4.2CPCI-e：

在PCIExpress总线规范发行后，PICMG也推出了CPCI的换代版本:CompactPCIExpress规范或称PICMGEXP.0规范。有时被简写作CPCIe。可以理解为CPCIe是CPCI到VPX之间的过渡产品。

4.3VPX主板：

VPX主板是符合VPX总线的基本规范、机械结构和总线信号的主板。

VPX就是基于高速串行总线的新一代总线标准，该标准制定的最初目的为了保护VME总线的应用者，继承和延续VME总线。

跟CPCI主板类似，VPX主板主要分为3U6U两种尺寸，VPX主板主要采用SRIO、PCIE、万兆网进行通信或者互联，摒弃了CPCI采用的并行总线。采用VPX的计算机系统，具有高性能、高带宽、高传输率、高可靠性、高附加值的特点。

CONCLUSION结语

因为应用场景和对产品的需求不同，市面上有各种各样的工控机和工控主板。

那么，应该如何选择合适的工控机呢？如何搭建可靠的工控系统呢？

END·保持

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