工業電腦 (industrial computer) 是一種特殊的運算系統，專為處理各種工廠和工業工作負載而設計，適用於機器自動化、製造設備和新時代的自主機器人。工業電腦的一大優勢是能夠在最惡劣的工業環境中高度可靠地運行。大多數工業電腦都採用堅固的設計概念，利用無風扇冷卻技術、無纜線連接以消除移動部件，並具備一定程度的防塵防水功能。這些關鍵特性是工業電腦最大的優勢之一，因為它為許多無法承受停機時間的工業自動化部署提供了穩定性和效率。
工業電腦與商用桌上型電腦有何不同？
商用 Dell 桌上型電腦
工業電腦 (industrial computer) 因其部署使用案例而在許多方面與商用桌上型電腦不同。儘管內部元件可能看似普通的桌上型電腦元件 (CPU、記憶體、儲存裝置)，但工業電腦因其獨特的堅固設計特性而非常不同，這些特性專為工業自動化機器的可靠性和精確度而設計。在整合運算硬體時，有許多對於工業電腦性能和穩定性至關重要的設計特性，您應該比較和評估，以確保最佳的總持有成本：
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外殼外形尺寸：工業電腦通常會經歷嚴苛的工廠環境，暴露在寬廣的溫度、振動和電壓尖峰下可能會對一般電腦造成損害。因此，工業電腦的內部元件由合金材料製成，這些材料足以承受高溫和振動。大多數外部外殼都採用堅固的鋁製機殼，作為散熱片，將熱量從中央處理器、記憶體和儲存裝置等關鍵內部元件帶走。
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工業級元件：工業電腦通常會採用工業級元件，這些元件經過測試和驗證，可在嚴苛的工業環境中運行。從 PCB 主機板到電氣焊接電容器，所有元件都經過專門選擇和整合，形成最終的工業電腦設計，可供工廠環境大規模部署。
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防塵與防微粒侵入：工業電腦專為工廠自動化或採礦流程等應用領域而設計，在這些領域中，灰塵和異物通常是常見的伴侶。因此，工業電腦採用堅固的設計特色，無需散熱孔，以防止惡劣環境中的灰塵和其他微粒危及電腦及其功能。
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極端溫度：許多工業應用需要能夠承受極端操作溫度的電腦。由於帶風扇的電腦容易因灰塵污染而故障，因此這些特殊電腦採用無風扇系統架構，利用散熱片和導熱管來維持寬廣的操作溫度。這使得工業電腦能夠在惡劣且溫度通常無法控制的環境中運行。例如，工業用途中的電腦可以支援 -40C 到 70C (-40F 到 158F) 的操作溫度，從而能夠在極冷和極熱的應用中發揮功能。
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抗震動和衝擊：高強度的震動和衝擊對未經過大量設計驗證和測試的電腦可能是有害的。大多數工業電腦都會對這些環境因素具有一定程度的抵抗力，並在這些特定情況下維持功能。例如，一些工業自動化設備在製造過程中可能產生震動和衝擊，可能對普通電腦造成損害並導致系統故障。支援的震動水準範圍從 3-5 GRMS；衝擊通常支援高達 50G；一些工業電腦甚至可以滿足 MIL-STD-810G 等嚴格的軍用規格，適用於重型軍事用途。
- 防護等級 (IP Ratings): 工業電腦不僅防塵，還可在一定程度上防水。可靠且堅固的電腦的關鍵在於消除多個故障點，尤其是來自灰塵和水的因素。例如，在食品製造和化學加工等工業應用中，自動化設備及其電腦通常會用熱水噴射或清潔材料沖洗。因此，這些環境中使用的工業電腦在設計上甚至採用特殊的 M12 連接器，具備一定程度的 IP 防護等級，詳情如下。
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EMI 耐受性：EMI 是電磁干擾 (electromagnetic interference) 的縮寫，是一種自然現象，當一個裝置的電磁場 (EM) 降低附近另一個裝置的電磁場時產生。這可能導致電路劣化，甚至使其停止運作。在存在不同設備且安裝不當可能導致不必要的電磁干擾並引起信號干擾的工業環境中，大多數工業電腦都經過適當的設計、屏蔽和測試，以確保完全隔離並符合嚴格的法規標準和規範。
- 擴充性和長壽命：工業電腦比商用電腦具有更多的擴充能力，以提供對許多舊式設備和應用程式的適當支援。許多使用的元件都可獲得，並且可以使用長達 15 年，為長期提供嵌入式運算解決方案。這對於可能無法每隔幾年就升級或改裝最新自動化技術的工業工廠尤其重要。因此，當今大多數工業電腦都提供一個平台，以幫助整合來自各種舊式和最新技術功能的各種工作負載。一個關鍵例子是能夠支援舊式類比序列埠，而不是最新的數位通用序列匯流排 (USB) 連接器。
最受歡迎的工業運算應用 I/O 連接埠
隨著物聯網、大數據和機器學習等技術進步對製造和自動化等行業提出更高的要求，數據及其在 IT 和 OT 效率方面的價值持續發生重大轉變。在這個轉型時代，或稱之為「工業 4.0」，越來越多的設備連接到機器；這對運算系統在特定功能和工作負載性能方面的多功能性施加了巨大的壓力。例如，工業電腦現在作為本地或邊緣級別特定工作負載整合和融合的平台。換句話說，工業運算系統現在需要能夠管理各種數據輸入，這些輸入傳輸有價值的信息以供即時決策。因此，工業電腦支援各種舊式和新的輸入/輸出 (I/O) 連接埠。以下是當今工業運算部署中最受歡迎的一些 I/O 連接埠：
機器自動化中工業運算設備的常用輸入和輸出連接埠
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序列埠 (Serial ports) 是工業電腦最常用的連接埠。它們用於與工廠中仍在使用的舊式設備進行通訊。雖然它的數據傳輸速率不是最快的，但數十年來它已被證明是一個可靠的協定。舊式序列埠有三種不同的功能模式，RS-232/422/485，根據連接的應用程式和設備而異。
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視訊埠是用於顯示輸出的。一些最常見的視訊埠類型是 VGA、DVI、HDMI 和 DP。VGA 埠經常用於視訊輸出，因為它使用類比訊號而不是數位訊號，可以與舊式設備連接。而更現代的 DVI、HDMI 和 DP 埠雖然缺乏舊版相容性，但提供更好的最大解析度和刷新率。
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DIO/GPIO 是數位 I/O (digital I/O) 和通用 I/O (general purpose I/O) 的縮寫。這些是電氣設備或感測器缺乏通用介面時使用的介面形式。DIO/GPIO 使用數位訊號，具有兩個可能的值，通常表示為 ON 或 OFF。這使得它們非常適合在需要發送和接收許多 ON/OFF 訊號的工業環境中感測開關觸點。它們可用於從警報感測器到自動化生產線的各種應用。
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USB 連接埠已成為許多設備的標準連接埠，因為對頻寬的需求不斷增加，而序列埠無法支援。其智慧電源管理功能可讓您在不使用設備時將其置於休眠狀態，從而允許您連接多個 USB 設備而不會過度消耗電力。但它並非所有工業電腦的萬能解決方案，因為根據應用程式的不同，可能同時需要舊式序列埠和 USB 連接埠。
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區域網路 (LAN) 連接埠提供每個連接埠高達 1GbE 的有線網路連接。大多數工業電腦提供 LAN 連接埠，用於為網路基礎設施提供數據的上行和下行鏈路，從數據機、電腦、交換機和路由器提供必要的數據傳輸。
專家工程師小撇步：對於那些超重型的工業應用，大多數 I/O 連接埠都可以配置堅固的 M12 鎖定連接器，以提供更長的耐用性。請聯繫 Premio 的工業和嵌入式運算工程師以獲取更多資訊。聯繫我們！
但 M12 連接器是什麼？它在工業電腦中有何優勢？
- M12 連接器是防塵防水的連接器和纜線，設計用於惡劣環境，而消費級連接器可能會導致故障。M12 連接器因其堅固的耐用性和可靠性，在食品加工、飲料製造、車輛和運輸應用等許多行業中廣受歡迎。這種圓形連接器內建鎖定機制，旨在達到 IP 65 或更高的防護等級，為設備到運算機器提供堅固的防水和防塵保護。
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受益於工業電腦的六個實際應用案例
1. 製造和工業自動化
工業電腦是大型製造的理想選擇，超越了人類勞動的物理限制。憑藉其堅固的結構和對環境因素的抵抗力，工廠依賴工業電腦來安全處理自動化製造和組裝。在大多數自動化和製造環境中，工業電腦用於管理運動控制系統，以進行數據記錄、檢查和分析，從而提高製造生產力。例如，汽車製造業因其所需的自動化程度而從工業電腦的發展中受益匪淺。監控日常功能、追蹤資產和分析數據的能力使其成為這個新工業 4.0 時代的必備要求。
2. 互動式資訊站
互動式資訊站可以在您當地的超市、大型企業甚至機場辦理登機手續區找到。近年來，這種配備無風扇工業電腦和互動式人機介面的一體化電腦系統已從新奇事物轉變為重要的商業資源。其小巧的尺寸和堅固的特性旨在承受各種戶外環境的嚴苛考驗，在這些環境中無法進行持續監控。許多新興市場開始採用機器自動化和自助服務資訊站，以降低人員成本並提高整體客戶滿意度。
工業計量學是將測量應用於製造和品質控制；或者更具體地說，如何利用數位測量儀器來確保製造過程中的品質。傳統上，製造過程中零件的品質檢測是透過小批量抽樣來確定整體品質。如今，工業電腦正與更多的自動化功能整合，以確保零件具有更高的精度和品質。此外，結合機器視覺，工業電腦比傳統檢測流程能夠更快、更準確地檢測零件。這創造了一個更高效和有效的製造流程，並減少了有缺陷產品進入市場的數量，從而為製造創造了更好的價值和生產力。
4. 安全和監控
工業電腦也設計用於公共交通和安全等惡劣緊湊條件下的車載部署。寬溫支援和抗衝擊/振動等一些關鍵功能對於車載部署至關重要。工業電腦還可以支援多個 PoE 埠，為 IP 攝影機提供穩定的連接，這些攝影機記錄影片片段並提高乘客安全。最終，工業電腦的無風扇堅固設計使其非常適合部署在堅固的監控應用中。
5. 地下採礦
地下採礦的惡劣性質需要特殊設計的電腦，能夠承受以灰塵、寬溫和振動為特徵的嚴苛條件。工業電腦非常堅固，可以在最惡劣的戶外環境中運行。這些關鍵功能對於地下採礦設備非常有益，因為它提供關鍵任務性能，允許捕獲用於施工和挖掘地點的有價值遙測數據。
6. 海上和軍事
軍事和海事人員需要堅固耐用的工業電腦，能夠在艦載和地面控制作業的惡劣操作條件下生存。其低維護和長操作壽命符合軍事行動的要求和時間表。此外，堅固耐用的工業電腦可以客製化，完全防塵防水，以便在各種軍事應用中同樣有效。
Premio 的工業電腦
Premio 透過根據客戶要求設計和開發各種堅固的工業計算解決方案，消除了尋找最合適的工業電腦的猜測。每個系列都經過專門建造和驗證，以確保在許多工業應用中具有高性能和可靠性。憑藉美國的產品支援，客戶可以靈活地滿足其特殊需求。
Premio 的工業電腦和嵌入式電腦產品組合
Premio 的無風扇迷你電腦專為需要低成本和最小功耗的入門級工業自動化而設計。簡約的設計保留了必要的 I/O 埠，並提供通用擴展槽用於補充配置，以提供額外的 I/O 埠。堅固耐用的無風扇工業電腦是適用於工業應用的更堅固的無風扇計算解決方案，在這些應用中，性能和任務關鍵可靠性同等重要。車載電腦系列專為與 CANBus 等車輛感測器協定協作而設計，並經過驗證可在各種交通應用中運行。機器視覺電腦支援多個 PCIe/PCI 擴展槽和數位 I/O 功能，以確保高品質圖像和與電腦視覺感測器設備的精確互動。最後，防水工業電腦具有 IP65/67 等級，並提供堅固的 M12 連接器，使其成為水和灰塵可能損害電腦內部功能的應用的理想選擇。
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