向工業(yè)應用的通用設備和通用操作系統(tǒng)過渡

作為工業(yè)應用硬件平臺的工業(yè)設備正在從專用設計的設備向通用設備和通用操作系統(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)線和設備運行狀態(tài)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關終端、數(shù)字標牌和商用終端。最廣泛認可的通用設備和通用操作系統(tǒng)的組合當然是WindowsPC。以這種方式構(gòu)建的系統(tǒng)允許利用大量現(xiàn)有的外圍設備和軟件資產(chǎn)快速、輕松且低成本地構(gòu)建應用程序，因此向基于WindowsPC的設備過渡正在加速。但是，工業(yè)設備最重要的特性是可用性。問題是如何確保WindowsPC作為工業(yè)設備的可用性，同時又能充分利用它們提供的便利性。

工控機的選擇要點

工控機是一種將工業(yè)設備的可用性與外圍設備和在Windows和Linux上運行的軟件的靈活性相結(jié)合的計算機。工控機的功能與普通個人計算機相同，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周期等特點。從作為工業(yè)設備的適用性角度來看，這些產(chǎn)品與消費電腦之間存在明顯差異。以下文章從多個角度解釋了選擇工控機時要考慮的關鍵點，重點是可用性。

1、控制CPU加熱

免維護無風扇型

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

機柜或控制面板內(nèi)的空氣冷卻

高溫和高濕是精密設備的天敵。工業(yè)設備雖然耐環(huán)境性優(yōu)良，但應避免在高溫高濕環(huán)境下使用，因為這樣故障率會上升。在機柜或控制面板內(nèi)使用無風扇工業(yè)電腦時，應先檢查所需的安裝空間，然后選擇合適大小的機箱。還應考慮使用帶有風扇的進氣和排氣機構(gòu)以確保氣流的機柜，或帶有熱交換器等設備的機柜。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

SSD（固態(tài)硬盤）無軸存儲設備

SSD是SolidStateDrive（固態(tài)硬盤）的縮寫。SSD是記錄計算機數(shù)據(jù)的存儲設備。雖然SSD的使用方式與HDD（硬盤驅(qū)動器）相同，但SSD使用與HDD不同的機制來讀取和寫入數(shù)據(jù)。HDD將磁頭移動到快速旋轉(zhuǎn)的磁盤上以讀取和寫入數(shù)據(jù)。HDD的優(yōu)點包括可提供比SSD存儲容量更大的產(chǎn)品，并且每個內(nèi)存單元的價格更低。然而，缺點包括驅(qū)動器壽命有限，因為它們使用壽命有限的主軸（電機），并且易受振動和沖擊。另一方面，SSD是無主軸設備，可從半導體元件（NAND閃存）邏輯讀取和寫入數(shù)據(jù)。它們的優(yōu)點包括抗振動和沖擊、靜音運行和低功耗。然而，SSD的缺點是它們每個內(nèi)存單元的價格比HDD高，并且由于重復寫入數(shù)據(jù)會導致半導體元件劣化，因此具有最大重寫壽命。重寫壽命因半導體元件而異。

3、數(shù)據(jù)保護和安全

現(xiàn)場發(fā)生存儲設備問題

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

斷電保護系統(tǒng)，防止電源故障

解決這些問題的方法是Contec斷電保護系統(tǒng)。Windows會不斷更新文件，更新過程中斷電可能會損壞文件。如果不幸Windows正在更新重要文件，操作系統(tǒng)可能會損壞，電腦可能無法啟動。WindowsEmbedded和Windows10IoTEnterprise包含鎖定功能。一個是通用寫入過濾器(UWF)。啟用此功能會將寫入從存儲介質(zhì)重定向到內(nèi)存，從而減少對存儲介質(zhì)的寫入。但它并不完美，因為它在Windows啟動和關閉期間不提供保護。支持斷電保護系統(tǒng)的產(chǎn)品使用配備強大數(shù)據(jù)保護功能的SSD。如果電壓下降，系統(tǒng)會立即阻止新的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)時斷電導致數(shù)據(jù)損壞。通過配置BIOS設置，SSD還可以用作特殊的只讀驅(qū)動器。使用斷電保護系統(tǒng)可以大大降低斷電導致問題的風險，并允許無不必要的操作系統(tǒng)關閉的操作。