在工業(yè)自動(dòng)化與智能化不斷推進(jìn)的當(dāng)下，工業(yè)一體機(jī)作為工業(yè)生產(chǎn)中的核心設(shè)備，其主板設(shè)計(jì)至關(guān)重要。聚徽工廠憑借在工業(yè)一體機(jī)定制化主板設(shè)計(jì)領(lǐng)域的深厚積累，總結(jié)出以下 5 大技術(shù)要點(diǎn)，為工業(yè)一體機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和高效性能提供了堅(jiān)實(shí)保障。

芯片組與處理器選型適配

芯片組作為主板的核心，決定了主板的功率、效率和性能，是嵌入式工業(yè)主板的中心。它不僅決定了主板內(nèi)使用的 CPU、RAM 和接口的類型，還會(huì)潛在影響系統(tǒng)的處理速度。聚徽工廠在定制化主板設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)充分考慮不同工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

對(duì)于運(yùn)算性能要求不高、更注重能耗和成本的場(chǎng)景，如智能家居設(shè)備生產(chǎn)線，聚徽工廠會(huì)選用低功耗、低成本的 ARM 架構(gòu)處理器，搭配相應(yīng)的芯片組，既能滿足簡單的設(shè)備控制和數(shù)據(jù)采集任務(wù)，又能降低設(shè)備功耗和采購成本。而在汽車制造的復(fù)雜焊接工藝控制場(chǎng)景下，由于需要實(shí)時(shí)處理大量傳感器數(shù)據(jù)和執(zhí)行復(fù)雜的控制算法，聚徽工廠則會(huì)裝配高性能的 X86 架構(gòu)處理器，并選擇與之匹配的高性能芯片組，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和高效處理。

接口設(shè)計(jì)滿足多樣化需求

工業(yè)生產(chǎn)中，工業(yè)一體機(jī)需要連接各類設(shè)備，如傳感器、執(zhí)行器、打印機(jī)、條碼掃描儀等，不同設(shè)備對(duì)接口的需求各不相同。聚徽工廠在主板設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)根據(jù)具體應(yīng)用需求，預(yù)留足夠的接口并確保其兼容性。

常見的接口包括 USB、串口（RS232/RS485）、網(wǎng)口、VGA、HDMI 等。在自動(dòng)化倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)中，聚徽工廠定制的主板會(huì)配備 RS - 232 串口模塊，以便工業(yè)一體機(jī)通過該接口連接條碼掃描槍，實(shí)時(shí)讀取貨物信息；同時(shí)，還會(huì)配備 CAN 總線接口模塊，實(shí)現(xiàn)與 AGV（自動(dòng)導(dǎo)引車）的通信，對(duì) AGV 進(jìn)行調(diào)度和控制。此外，對(duì)于一些特殊行業(yè)，如 AI、機(jī)器視覺等行業(yè)，聚徽工廠還會(huì)在主板上設(shè)計(jì) 2 路 PCIe x 16 接口，以滿足雙顯卡的需求，高效提升產(chǎn)品的視覺運(yùn)算能力，解決 GPU 性能不足的痛點(diǎn)。

電磁兼容性設(shè)計(jì)保障穩(wěn)定運(yùn)行

工業(yè)環(huán)境中存在各種電磁干擾源，如變頻器、電機(jī)等驅(qū)動(dòng)設(shè)備引發(fā)的電磁感應(yīng)，以及光刻機(jī)、刻蝕機(jī)等設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射。這些電磁干擾可能導(dǎo)致工業(yè)一體機(jī)出現(xiàn)觸控失靈、數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤甚至系統(tǒng)死機(jī)等問題，嚴(yán)重影響產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行。

聚徽工廠在主板設(shè)計(jì)中，從電路布局到結(jié)構(gòu)屏蔽，從濾波技術(shù)到接地策略，都進(jìn)行了精心的電磁兼容性設(shè)計(jì)。在電路布局方面，采用“井字形網(wǎng)狀布線”策略，將高頻信號(hào)線與地線、電源線分離，避免信號(hào)交叉。例如，在某半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商的主板設(shè)計(jì)中，將時(shí)鐘信號(hào)線與地線回路相靠近，驅(qū)動(dòng)器緊挨連接器，使電磁輻射降低 30%。在濾波技術(shù)應(yīng)用上，在電源輸入端安裝由電感、電容組成的電源濾波器，濾除高頻干擾信號(hào)；在信號(hào)傳輸線路中采用共模扼流圈，抑制共模干擾。某晶圓檢測(cè)設(shè)備通過此設(shè)計(jì)，使數(shù)據(jù)傳輸丟包率從 5%降至 0.1%。在結(jié)構(gòu)屏蔽方面，采用鋁合金或不銹鋼外殼，通過激光焊接或超聲波焊接工藝確保接縫無縫隙。某工業(yè)觸摸屏一體機(jī)外殼采用一體化壓鑄工藝，配合高彈性硅橡膠密封圈，實(shí)現(xiàn) IP65 防護(hù)等級(jí)，有效阻擋灰塵和電磁輻射。同時(shí)，對(duì)主板上的 CPU、內(nèi)存等核心芯片安裝金屬屏蔽罩，并通過接地處理將干擾信號(hào)導(dǎo)入大地。某封裝測(cè)試設(shè)備通過此設(shè)計(jì)，使觸控響應(yīng)速度提升 20%，誤觸率降低至 0.05%。

散熱設(shè)計(jì)確保長期穩(wěn)定運(yùn)行

工業(yè)一體機(jī)常常需要全天候運(yùn)行，其內(nèi)部的處理器和其他硬件組件會(huì)產(chǎn)生大量熱量。如果散熱不良，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過熱，影響性能和壽命。聚徽工廠在主板設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)根據(jù)機(jī)器的功耗、體積和工作環(huán)境，選擇合適的散熱方案和散熱材料。

常見的散熱方式有風(fēng)冷、自然散熱或液冷等。對(duì)于功耗較低、體積較小的工業(yè)一體機(jī)，聚徽工廠可能會(huì)采用自然散熱的方式，通過優(yōu)化主板布局和散熱孔設(shè)計(jì)，提高散熱效率。而對(duì)于功耗較高、體積較大的工業(yè)一體機(jī)，則會(huì)采用風(fēng)冷或液冷散熱方案。在散熱材料的選擇上，部分定制的工業(yè)一體機(jī)可能會(huì)使用鋁合金、銅等優(yōu)質(zhì)散熱材料，幫助加快熱量的傳導(dǎo)。例如，聚徽工廠在為某大型能源企業(yè)的分布式能源監(jiān)控系統(tǒng)定制工業(yè)一體機(jī)時(shí)，考慮到設(shè)備需要長時(shí)間運(yùn)行且工作環(huán)境溫度較高，采用了風(fēng)冷散熱方案，并選用了鋁合金散熱片，有效提高了設(shè)備的散熱性能，確保了設(shè)備的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

安全性設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境

工業(yè)一體機(jī)在使用過程中可能會(huì)受到電氣沖擊、雷擊等各種外界因素的影響，因此設(shè)備的安全性設(shè)計(jì)不容忽視。聚徽工廠在主板設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)從電源設(shè)計(jì)、防火防爆設(shè)計(jì)等方面入手，確保設(shè)備在各種復(fù)雜環(huán)境下的安全運(yùn)行。

在電源設(shè)計(jì)方面，選擇具備過壓、過流、短路保護(hù)的電源，以確保設(shè)備在電力波動(dòng)情況下仍能穩(wěn)定工作。例如，聚徽工廠為某戶外工業(yè)設(shè)備定制的工業(yè)一體機(jī)，采用了具有寬壓設(shè)計(jì)的電源，能夠適應(yīng) DC 9V~36V 的電壓范圍，有效避免了因電壓波動(dòng)導(dǎo)致的設(shè)備損壞。在防火防爆設(shè)計(jì)方面，對(duì)于一些特殊行業(yè)，如石油化工、礦山等領(lǐng)域，聚徽工廠會(huì)選擇符合防爆標(biāo)準(zhǔn)的外殼和零部件，確保設(shè)備在易燃易爆環(huán)境中安全運(yùn)行。此外，聚徽工廠還會(huì)在主板上設(shè)計(jì)看門狗電路，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)迅速報(bào)警，并在無人干預(yù)的情況下，使系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。

聚徽工廠在工業(yè)一體機(jī)定制化主板設(shè)計(jì)中，通過芯片組與處理器選型適配、接口設(shè)計(jì)滿足多樣化需求、電磁兼容性設(shè)計(jì)保障穩(wěn)定運(yùn)行、散熱設(shè)計(jì)確保長期穩(wěn)定運(yùn)行以及安全性設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境等 5 大技術(shù)要點(diǎn)，為工業(yè)一體機(jī)的高性能、高可靠性提供了有力支持，助力工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)和高效管理。

審核編輯 黃宇