在工業運算應用中，工業電腦與商用電腦經常被相互比較。這是因為它們在儲存、處理和通訊方面具有相似的運算能力。然而，工業電腦在可靠性、使用壽命和靈活性方面更具優勢。在這篇部落格中，我們將引導您發掘工業電腦與商用電腦之間的差異，以及工業電腦如何成為企業級運算部署的關鍵解決方案。
什麼是商用電腦？
商用電腦指的是一種需要比一般消費級產品更高能力和可靠性的密集運算應用。由於其龐大的體積和高功率需求，商用電腦通常放置在受控的室內環境中。例如，工作站電腦是一種商用電腦，其運算性能高於個人電腦，但不如工業電腦先進。工業電腦和工作站電腦都具有高容量的 GPU 介面和高性能，但在堅固性方面有所不同。商用電腦的常見用途包括：
- 存取網際網路
- 文書處理軟體
- 渲染高畫質影片、音樂和遊戲
- 資料分析
什麼是工業電腦？
工業電腦專為在惡劣環境下需要效率和可靠性能的遠端工業操作而設計。工業電腦與其他電腦的特殊之處在於其堅固的設計，同時仍能保持高性能。工業電腦執行更複雜的任務，例如：
- 處理強大的自動化軟體（機器人自動化）
- 資料擷取（預測性維護）
- 高精度機器視覺
- 機器對機器 (M2M) 通訊
- 無人搬運車 (AGV) 系統
工業電腦與商用電腦
工業電腦與商用電腦之間存在顯著差異。許多差異都與其在惡劣環境下持續運作的能力有關，這些環境可能導致有害故障。例如，工業電腦在機械結構設計上堅固耐用，並採用無風扇和無纜線設計。這些關鍵設計特點專為工業電腦量身打造，以確保在暴露於最惡劣的環境（容易受到水、灰塵、極端溫度、衝擊和振動影響）時，仍能保持耐用性、可靠性和使用壽命。。
設計與組件
1. 無風扇 vs. 風扇散熱
工業電腦以其獨特的無風扇設計而聞名。工業電腦不使用主動旋轉風扇進行風扇散熱，而是利用散熱片和熱導管將熱量從電腦最熱的部分 (CPU) 散發到電腦的外部。這是一種非常簡單而有效的方法，可以將關鍵組件的熱量散出，以確保電腦持續運作。相反，許多商用電腦使用主動式散熱方法，例如風扇散熱的變壓器來散熱，這不適用於工業應用。
2. 無纜線 vs. 有纜線
工業電腦摒棄了纜線的使用，以減少纜線從連接處鬆脫的可能性，抵禦外部干擾，並避免纜線燒毀。取而代之的是，它們最大限度地利用熱插拔擴充卡來連接每個組件。而商用電腦之所以傾向於待在受控環境中，也是因為它們的電腦組件採用了纜線連接。
3. 工業級 vs. 商用級組件
工業電腦採用工業級材料製成，經過測試，確保在惡劣環境下部署時的耐用性和可靠性。與未經設計以應對惡劣環境的商用電腦不同，工業電腦使用經過測試能承受廣泛工作溫度的優質組件。例如，工業級電腦機殼由擠壓重型金屬製成，以應對衝擊和振動等嚴峻的工業挑戰。相反，商用電腦的機殼通常由薄鋁和壓克力塑膠製成，以降低成本。
堅固耐用與可靠性
1. 衝擊與振動
機器人自動化和採礦等工業應用經常會遇到高度的衝擊和振動。因此，工業電腦的設計旨在限制衝擊和振動可能造成的潛在故障。為了確保在這些條件下的可靠性，最好的工業電腦透過整合無風扇設計和使用一體成型機箱來消除故障點。外殼特別採用一體成型設計，以避免額外的接頭和螺絲。這些工業級設計技術提供了堅固的結構，甚至可以符合 MIL-STD-810G 在衝擊和振動方面的資格，這表示電腦能夠用於特定的軍事應用。
另一方面，商用電腦包含許多移動部件，例如纜線、風扇和硬碟。外殼由鋁金屬和壓克力塑膠製成，不適合承受高水平的衝擊和振動。事實上，由於常見的故障點，商用電腦的許多方面都不適合衝擊和振動。
2. IP（異物防護）等級
堅固可靠的工業電腦的關鍵是消除多種故障，特別是來自灰塵和水的影響。許多工業應用要求電腦在極度骯髒和潮濕的環境中運作；例如，食品加工廠的自動化設備需要每天使用高壓噴水和特殊化學製劑進行衛生清洗。因此，工業電腦採用了從外部設計（一體式機箱）、無風扇散熱，甚至特殊連接器（M12）來防止灰塵和水進入的 IP 防護等級。M12 連接器是防塵防水連接器，內建鎖定裝置，可將纜線固定到電腦上。同時，無風扇設計避免了灰塵和異物進入電腦組件，因為它移除了主動風扇散熱所需的通風孔。
商用電腦及其使用案例通常不需要 IP 等級。但由於大多數商用電腦在室內和乾燥的辦公室空間中使用，因此不需要 IP 防護。
IP67 嵌入式系統 | 嚴密防水防塵工業 – Premio Inc
3. 極端溫度
如前所述，工業電腦採用散熱片和熱導管而非風扇來有效散熱。它還採用高度耐用的工業級組件組裝，可處理 -40⁰C 至 85⁰C 的更高溫度範圍，使其能夠在極端寒冷和炎熱的環境中運作。
配備主動散熱風扇的商用電腦只能承受 0 –35⁰C 的溫度。熱量對於運算電子產品來說是一個有害因素，因為如果散熱不當，它會損壞 CPU、記憶體和儲存等關鍵任務組件。因此，主動風扇是商用電腦流行的散熱解決方案，用於從系統本身散熱。
4. 電磁干擾 (EMI)
電磁干擾是一種現象，其中一個電磁場在相同射頻 (RF) 範圍內干擾另一個電磁場。EMI 會導致電路退化，甚至可能使其停止運作。工業電腦的設計可確保完全隔離並防止輻射穿透電腦。FCC 和 EC 等合規標準是確保 EMI 安全性和相容性的常用做法。工業電腦和商用電腦都必須符合 EMI 合規性和安全法規，才能用於各種應用。
5. 寬廣的功率範圍
工業電腦的電源供應器 (PSU) 設計完全無風扇、無纜線，並具有寬廣的電壓保護功能。寬廣的功率範圍允許 9V 至 48V 的輸入，並附有過壓保護 (OVP) 以防止輸入超過 55V，以及過流保護 (OCP) 以防止浪湧電流損壞系統。然而，商用電腦的 PSU 使用主動散熱風扇和纜線，導致灰塵和污垢堵塞系統。不良的 PSU 會導致過熱和電壓波動而引發火災，從而對電腦組件造成永久性損壞。
6. 擴充能力、豐富的 I/O 埠 vs. 有限的 I/O 埠
工業電腦能夠管理各種資料輸入，以傳輸資料以進行即時決策。此外，工業電腦提供廣泛的輸入/輸出埠，以實現其擴充性和滿足工業工作負載的能力。例如，有序列埠、USB、PoE LAN、視訊埠、DIO/GPIO、M12 埠等等。I/O 靈活性是許多依賴類比和數位連接的工業運算部署的關鍵要求。相反，商用電腦的 I/O 有限，但通常提供最新的 I/O 埠以實現最佳性能。
工業運算和工廠自動化最受歡迎的 I/O 埠 – Premio Inc
可靠性至關重要時，請選擇工業電腦
工業電腦支援嵌入式應用程式，由於設計的使用壽命較長，因此可使用 5 至 7 年。總體而言，工業電腦專為實現極致的可靠性和不間斷的長期使用而打造。至於商用電腦，其設計則基於當前趨勢，這些趨勢遵循性能作為其規格要求。這就是為什麼大多數商用電腦可以相對較快地升級到最新技術的原因。
商用和工業應用：
商用電腦
商用和工業電腦具有相同的功能，可在不同環境中高效運作。然而，商用電腦的設計包含主動式冷卻風扇和電纜，因此需要它們在受控環境中工作，以減少灰塵和異物顆粒干擾電腦性能的可能性。例如：
- 辦公室環境
- 學校環境
- 日常使用電腦
工業電腦
1. 製造與工業自動化
工業電腦透過產品檢測、資料記錄和資料分析來管理運動控制系統，以提高製造生產力。例如，工業電腦提高了電腦產業營運的準確性和效率，通常用於自動化主機板 PCB 製造中的各種製程。
2. 互動式資訊站
資訊站隨處可見；小型工業無風扇電腦為所有自助服務資訊站提供動力，因為它們體積小巧且功能強大，足以執行各種資訊站應用程式。微型工業電腦透過提供無縫體驗，改善了我們生活的許多方面。例如，在機場的自助服務資訊站中整合小型工業電腦，使旅客在機場登機時無需排長隊等候。此外，工業電腦配備了高速連接埠，如 USB 2.0 和 3.0，可提供巨大的靈活性並為整合到資訊站中用於自助服務自動化的許多物聯網感測器提供動力。
3. 自動化檢測與測試設備
品質控制應用程式需要結合機器視覺或數位測量儀器，才能以高速和準確性處理資訊。具有 GPU（圖形處理單元）的工業電腦使系統能夠在邊緣執行機器推理，而無需依賴雲端。具有 GPU 的工業電腦使機器能夠執行智慧機器視覺，確保所有測量都精確無誤，並且組件按照預定的規格製造。此外，工業電腦還可以透過運行自動化軟體來提高靈活性，從而以更高的準確性和智慧性加速製造流程。
4. 安全與監控
安全和監控解決方案通常放置在惡劣的環境中，例如公共交通系統和戶外安全系統。工業電腦能夠承受惡劣環境的部署；此外，一些工業電腦專門配備了多個 PoE 連接埠，可為 IP 攝影機提供穩定的連接。此外，PoE 允許工業電腦透過單一電纜傳輸電力和視訊錄影資料。因此，減少了安全系統的佈線足跡，同時提高了乘客的安全性。
5. 地下採礦
地下採礦需要電腦能夠承受灰塵、寬廣的溫度範圍、衝擊和振動等嚴苛條件。工業電腦非常適合此項操作。工業電腦以其堅固的結構、高度關鍵的性能以及在捕獲建築和挖掘現場寶貴遙測資料方面的準確性而聞名，可以快速部署在遠端地下現場，用於處理和資料遙測。
6. 軍事與海事
工業電腦能夠承受地面控制操作以及海事產業船舶上的惡劣操作條件。它們需要低維護和長操作壽命，符合 MIL-STD-810G 的衝擊和振動資格。最重要的是，工業電腦設計為完全防塵防水，可在各種軍事應用中運行。
什麼是最佳工業電腦？
工業電腦經過設計和組裝，以適應具有經過驗證可靠性的工業應用。其一體式機箱設計和無風扇冷卻保護電腦免受外部碎屑入侵和寬廣溫度環境的影響。此外，工業電腦還可以提供 IP 等級，以確保其防水防塵。最後但同樣重要的是，工業電腦提供多種輸入/輸出埠以實現擴展能力，使其更容易升級和更換電腦零件。
工業電腦測試和驗證流程
工業電腦製造商實施全面的設計驗證流程，以確保可靠性。徹底的設計驗證流程旨在確保產品設計的耐用性、可靠性和長壽命。專門的測試和規格測量在可靠的測試設施中進行，這些設施配備了專門的設備，例如溫濕度箱、1500 KGF 振動測試儀、熱衝擊斜坡箱、紅外熱感測器、訊號完整性測試儀和電氣測試儀。這些測試包括：
- 合規性測試：EC 和 FCC 認證的電磁相容性 (EMC) 測試。
- 訊號測量：高速週邊設備的訊號完整性，以確保最佳設計屬性。
- 壓力測試：觀察超出正常標準或達到最大規格時的操作結果。
- 功能測試：基本 I/O 功能測試、開機測試、作業系統、電源保護、功耗、性能測試、滿載測試。
- BIOS 設定測試：確保系統正確檢測、配置設定並初始化所有功能和設備。
- 相容性測試：確保 CPU、DIMM、顯示卡和其他週邊設備與系統相容。
- 環境測試：熱測試，包括四角、操作和非操作、開機測試、衝擊和振動測試、IP 等級密封和熱衝擊測試。
為何選擇 Premio？
Premio 30 多年來一直致力於設計和製造高品質的工業級電腦，提供各種採用高品質組件製造的工業電腦。Premio 已成功發展成為一家全方位服務的技術公司，專注於頂級運算設計，幫助客戶克服工業應用中的最大挑戰。如果您需要協助尋找最佳工業電腦，請隨時與我們聯繫。我們的一位工業運算專業人員將協助您找到符合您需求的運算解決方案。
