研華《工控機(jī)基礎(chǔ)教程》完整版

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前些天,我們分享了松下伺服入門教程(點(diǎn)擊查看:新手教程 | 松下伺服快速入門),不少小伙伴反饋不錯(cuò),并建議發(fā)布更多的新手教程。同時(shí),有工程師指出文中出現(xiàn)的少許錯(cuò)誤,在這里誠(chéng)摯地向他們表示感謝。

今天要分享的是研華發(fā)布的《工控機(jī)基礎(chǔ)教程》網(wǎng)絡(luò)版,本文沒有涉及太多的技術(shù)知識(shí),更多的是介紹工控機(jī)的設(shè)計(jì)原理以及部分箱體硬件,當(dāng)新手面臨“選擇什么樣工控機(jī)”時(shí),可以為其提供參考。其中若有紕漏之處,還請(qǐng)不吝指摘。

以下是正文:

研華工控機(jī)基礎(chǔ)教程(完整版)?第一部分?引言?? 工業(yè)控制計(jì)算機(jī),中文簡(jiǎn)稱工控機(jī),英文簡(jiǎn)稱IPC(Industry?Personal?Computer),在工業(yè)自動(dòng)化背景下應(yīng)運(yùn)而生。伴隨著PC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。盡管IPC在架構(gòu)上也是基于X86為主,在用戶使用端和PC電腦產(chǎn)業(yè)相同,但與個(gè)人PC電腦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展卻完全是不同的道路。 個(gè)人PC通常分為家用電腦和商用電腦兩大類。對(duì)于家用電腦,是以時(shí)尚的外形、較高的顯卡性能、多媒體顯示性能、豐富的擴(kuò)展性能、多聲道聲卡等方面作為吸引消費(fèi)者的賣點(diǎn),有些高檔家用電腦甚至配備遙控器,時(shí)尚的音響,儼然一個(gè)家庭多媒體中心。對(duì)于商用客戶,則是通過穩(wěn)重的外觀、完備的售后服務(wù)、有限的擴(kuò)展性能、高速度的運(yùn)算速度等來吸引商用客戶采購。? 工控電腦是完全不同的設(shè)計(jì)理念,工控電腦更多的是在惡劣的環(huán)境下使用,對(duì)產(chǎn)品的易維護(hù)性、散熱、防塵、產(chǎn)品周期、甚至尺寸方面都有著嚴(yán)格的要求。因此在設(shè)計(jì)和選擇工控機(jī)平臺(tái)的時(shí)候,考慮的更多的是機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),然后才是對(duì)性能等的考慮。? 第二部分?正文?? ? 一、工控機(jī)的設(shè)計(jì)分析與選擇1、工控機(jī)的尺寸設(shè)計(jì)??? 工控機(jī)在很多情況下使用是應(yīng)用于某個(gè)系統(tǒng)之中,因此常常被放置在某個(gè)設(shè)備之中或上架。因此對(duì)尺寸有較嚴(yán)格的要求。根據(jù)用戶的使用情況,分為上架式和壁掛式兩種設(shè)計(jì)。??? 上架式:現(xiàn)在市場(chǎng)上最為常見的研華工控機(jī)IPC-610就是標(biāo)準(zhǔn)的4U高度19英寸上架式機(jī)箱??梢詰?yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)柜之中。 如圖1 所示:???? 研華《工控機(jī)基礎(chǔ)教程》完整版 ?IPC-610H??? 針對(duì)客戶的不同需求,我們會(huì)提供1U、2U、3U、4U、5U和7U高度的機(jī)箱。 一般來說,在1U或2U的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上面。由于機(jī)箱體積有限,但CPU的功耗日益加大(最新的P4CPU功耗已超過100W),因此內(nèi)部散熱風(fēng)流設(shè)計(jì)變成了廠商面臨的最大問題。而機(jī)構(gòu)散熱設(shè)計(jì)的功力在很大程度上反映了 一個(gè)廠商的技術(shù)實(shí)力。 (關(guān)于機(jī)構(gòu)散熱的設(shè)計(jì)我們會(huì)在后期 的 文章中討論。) ??? 對(duì)于1U工控機(jī),多用于對(duì)體積要求較高的電信領(lǐng)域,大多配合上架使用,工控機(jī)廠商通過PICMG1.0架構(gòu)的CPU卡的體積優(yōu)勢(shì),配合1U高度的蝶型底板,可支持最高2個(gè)PCI全長(zhǎng)卡。從而滿足某些要在1U機(jī)箱中集成某些特殊規(guī)格卡的用戶需求。??? 對(duì)于4U、7U的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),由于機(jī)箱的體積變大,在狹小機(jī)箱中面臨散熱因素已不是主要考慮因素。因此如何合理的利用機(jī)箱空間在有限的空間內(nèi)提供更多的驅(qū)動(dòng)器托架、如何提供多個(gè)擴(kuò)展卡槽位、如何支持雙CPU卡、如何抗振動(dòng)、如何易于維護(hù)等因素變成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要考慮因素了。(這些我們也會(huì)在后繼的文章中同讀者一起來探討。)? ???

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ACP-1000 壁掛式:??? 此外,由于某些設(shè)備制造商需要把控制中心(IPC)放置在其設(shè)備之中。因此對(duì)工控機(jī)的體積有較為嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)的上架式19英寸機(jī)箱體積基本很難滿足要求,因此針對(duì)此種客戶需求,推出了壁掛式的機(jī)箱。例如研華的IPC-6606/6608壁掛機(jī)箱系列。這類機(jī)箱由于體積小,并且應(yīng)用環(huán)境在某設(shè)備內(nèi)部,因此設(shè)計(jì)理念也重在散熱和擴(kuò)展性能上。下圖是IPC-6806應(yīng)用在某測(cè)試平臺(tái)的機(jī)柜內(nèi)部狀態(tài)。

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IPC-6806應(yīng)用在某設(shè)備內(nèi)部??? 這次我們簡(jiǎn)單討論了工控機(jī)的尺寸上面的設(shè)計(jì),工控機(jī)根據(jù)應(yīng)用需求整體上可以分為兩大類上架式工控機(jī)和壁掛式工控機(jī),后面我們將會(huì)從機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的散熱、抗振、防塵、易于維護(hù)、防EMC等角度慢慢來和大家一起探討工控機(jī)的獨(dú)特特性。???? 二、工控機(jī)的架構(gòu)分析?? 早期的工控機(jī)就是一個(gè)質(zhì)量更好的PC。但是隨著時(shí)間的推移,工控機(jī)架構(gòu)有了本質(zhì)上的變化,根據(jù)用戶使用環(huán)境的變化,演變成了現(xiàn)在流行的底板加插卡的架構(gòu)。 這種架構(gòu)主要有如下的優(yōu)點(diǎn): 維護(hù)時(shí)間減少 隨著工控機(jī)被大量用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),基于母板的系統(tǒng)是不靈活的,為了修復(fù)或更新系統(tǒng)需要更換整個(gè)母板。更換母板需要在母板拿走之前把所有的插卡和電纜都拔掉。這就導(dǎo)致修復(fù)或更新時(shí)系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間增加,這在工控現(xiàn)場(chǎng)是不可接受的。 因此工程師們想到另外一個(gè)方法,取消母板架構(gòu),而把核心的CPU處理單元做在一張插卡上,其它的擴(kuò)展界面則做在底板上,底板是由一些連接器和無源器件組成的。這種結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)更新和修復(fù)簡(jiǎn)單而且停機(jī)時(shí)間最少。這種設(shè)計(jì)理念影響了整個(gè)工控機(jī)的發(fā)展?,F(xiàn)在我們ECG事業(yè)群的PC104總線技術(shù)的嵌入式小板也和這種理念有異曲同工之妙。??? 研華第一款BP架構(gòu)的產(chǎn)品出現(xiàn)在1991年,早期由于沒有PCI總線,該款產(chǎn)品是基于ISA總線的。后來PCI總線技術(shù)成為PC技術(shù)的主流時(shí),1994年,PICMG組織及時(shí)在無源底板結(jié)構(gòu)中導(dǎo)入了PCI技術(shù),制定了基于ISA/PCI技術(shù)的PICMG1.0標(biāo)準(zhǔn)。 研華《工控機(jī)基礎(chǔ)教程》完整版 PICMG1.0標(biāo)準(zhǔn)??? 極佳的擴(kuò)展性??? PICMG1.0標(biāo)準(zhǔn)除了上文所闡述的系統(tǒng)更新和修復(fù)時(shí)間短的主要優(yōu)點(diǎn)外,還存在另外一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn):具有極佳的擴(kuò)展性。 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用工控機(jī)做控制核心,會(huì)接上多種擴(kuò)展卡,擴(kuò)展卡以早期的ISA卡、主流PCI卡為主,比如我們研華IAG部門的多種采集卡和測(cè)量卡。而視用戶需求,所使用的ISA、PCI槽也不同。舉例來說,某些傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床廠家,為保障其早期在ISA技術(shù)上的投資,會(huì)采用傳統(tǒng)的ISA控制卡為主。而一些從事視頻監(jiān)控的廠家,由于ISA帶寬根本無法滿足苛刻的視頻帶寬需要,必然要采用PCI視頻捕捉卡,但是也許會(huì)同時(shí)選擇幾個(gè)ISA界面的IO卡配合攝像頭云臺(tái)使用。因此用戶對(duì)ISA和PCI插槽的需求多種多樣。 傳統(tǒng)的商用母板上PCI、ISA數(shù)量固定,早期主板由于面積所顯,一般僅提供3個(gè)PCI,3個(gè)ISA槽,后來ISA在民用市場(chǎng)面臨淘汰,因此諸多商用主板廠商基于成本考量,取消ISA槽,或僅提供一個(gè)ISA槽。因此對(duì)于工控用戶的多樣性,商規(guī)主板提供的槽數(shù)難免捉襟見肘。PICMG1.0無源底板標(biāo)準(zhǔn)最高可提供20槽,所提供的ISA、PCI數(shù)量也可根據(jù)用戶需求隨意調(diào)整。?? ? 優(yōu)秀的散熱特性?? ? 此外采用PICMG1.0架構(gòu)也有助于整體系統(tǒng)的散熱,系統(tǒng)的風(fēng)流圖如下: 研華《工控機(jī)基礎(chǔ)教程》完整版 4U上架機(jī)箱的散熱設(shè)計(jì)? ????

商用PC的散熱風(fēng)道設(shè)計(jì)????

當(dāng)然,底板加插卡的物理架構(gòu)還有一些缺陷,例如,金手指處容易氧化,槽部位容易在振動(dòng)的情況下松動(dòng),因此不太適應(yīng)那些具有腐蝕性和振動(dòng)性的環(huán)境下。對(duì)于這些情況,業(yè)界推出了基于PICMG2.0規(guī)范的CompactPCI技術(shù),但由于價(jià)格、開發(fā)難度等因素,CompactPCI在一段時(shí)期內(nèi)較難進(jìn)入主流市場(chǎng)。因此研華針對(duì)這種情況推出的工業(yè)母板系列作為補(bǔ)充(后文會(huì)來探討工業(yè)、母板的市場(chǎng))。????

三、工控機(jī)的散熱分析?

據(jù)統(tǒng)計(jì),灰塵、散熱、靜電是造成計(jì)算機(jī)不穩(wěn)定的三大主要因素。但商用PC機(jī)由于使用環(huán)境的不同,僅在散熱方面遵守AT、ATX、乃至最新的BTX架構(gòu),而灰塵和靜電問題在普通使用環(huán)境下并不突出,因此商用PC對(duì)此考慮很少。

但工控機(jī)使用環(huán)境比較特殊,經(jīng)常在高溫、粉塵、供電條件不好的環(huán)境下運(yùn)行,并大多是在7X24小時(shí)環(huán)境下運(yùn)行。而由于架構(gòu)的不同,商用PC的機(jī)箱設(shè)計(jì)理念也不能直接照搬到工控機(jī)。因此在散熱、防塵方面工控機(jī)必須有自己的設(shè)計(jì)理念,散熱的好壞直接影響到工控機(jī)的穩(wěn)定性,下面我們重點(diǎn)來介紹一下工控機(jī)在散熱和防塵的特性。???

早期的CPU由于功耗問題并不突出,因此工控機(jī)的散熱不是設(shè)計(jì)的主要考慮因素。但隨著人們對(duì)CPU性能需求的增加,處理器的功耗也日益增加。最新的Intel?LGA775架構(gòu)的P4處理器最大功耗居然在100W以上。工控機(jī)內(nèi)部的散熱問題也變得日益嚴(yán)峻起來。研華公司針對(duì)此問題,不斷的在自身的產(chǎn)品上做出改進(jìn)。下面我們拿研華的最經(jīng)典4U上架式機(jī)箱610系列來具體分析:? 

第一代IPC-610系列,F(xiàn)版機(jī)箱???

這是第一代的IPC610系列機(jī)箱中的高端產(chǎn)品IPC-610BP-F,由于這款機(jī)箱設(shè)計(jì)時(shí)CPU的功耗問題并不突出,因此其僅采用了單風(fēng)扇輔助散熱設(shè)計(jì)。而且我們可以看出,為了考慮工控機(jī)應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜多樣性,風(fēng)扇的前面是有過濾網(wǎng)設(shè)計(jì)的的。由于在某些惡劣環(huán)境下,過濾網(wǎng)和風(fēng)扇必須經(jīng)常清洗才能保證正常工作,因此在這款機(jī)箱上的風(fēng)扇和過濾網(wǎng)都設(shè)計(jì)為易于更換的,易于維護(hù)的設(shè)計(jì)理念一直體現(xiàn)在工控機(jī)箱的設(shè)計(jì)中。尤其在高端工控機(jī)產(chǎn)品中,系統(tǒng)的易于維護(hù)性是高端市場(chǎng)工控機(jī)的設(shè)計(jì)理念之一。???

當(dāng)P4處理器進(jìn)入工控機(jī)市場(chǎng)后,其高發(fā)熱量使得各個(gè)工控廠商不得不重視工控機(jī)的散熱問題。研華推出了第二代IPC-610系列的工控機(jī)便加強(qiáng)了散熱方面的考慮。例如熱賣的面對(duì)中高端市場(chǎng)的IPC-610H,為了提升散熱效果,加大機(jī)箱內(nèi)部風(fēng)流,采用雙風(fēng)扇的設(shè)計(jì)。并基于維護(hù)考慮,將雙風(fēng)扇采用模塊式的設(shè)計(jì)理念,固定在一個(gè)抽取板上,從而容易更換。由于采用雙風(fēng)扇后,過濾網(wǎng)的面積加大,因此原有的側(cè)面抽取式過濾網(wǎng)更換方式無法適用,因此工程師們采用了濾網(wǎng)前置前開口的方式便于抽取濾網(wǎng)。

第二代610系列機(jī)箱IPC-610H?

即使面對(duì)中低端市場(chǎng)的IPC-610L,也在散熱風(fēng)扇和過濾網(wǎng)的設(shè)計(jì)上有獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念。采用前開口的單風(fēng)扇設(shè)計(jì),風(fēng)扇可前置打開,濾網(wǎng)也易于抽取。???

?

??第二代610系列機(jī)箱IPC-610L?

看過4U的大機(jī)身散熱設(shè)計(jì),再來考慮1U和2U的機(jī)箱內(nèi)部散熱設(shè)計(jì)。這類機(jī)器由于機(jī)箱體積限制,都采用蝶型背板的設(shè)計(jì),并提供模塊化的設(shè)計(jì)便于用戶維護(hù),但由于小風(fēng)扇的CFM都比較小,因此只能多采用多風(fēng)扇來增大風(fēng)流。下面我們來看看1U的機(jī)箱散熱設(shè)計(jì):

ACP-1000機(jī)箱內(nèi)部架構(gòu)圖????

研華的2U機(jī)箱和ACP1000設(shè)計(jì)理念基本相同,在此不再贅述。???

再來了解一下壁掛式機(jī)箱的散熱設(shè)計(jì)考慮:???

壁掛式機(jī)箱要求機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊以便滿足各種不同場(chǎng)合下的應(yīng)用,機(jī)箱內(nèi)部寸土寸金,每一個(gè)空間都需要合理的應(yīng)用。但小機(jī)箱內(nèi)部由于體積所限,采用的風(fēng)扇功率也不能太大,因此小機(jī)箱的散熱更考察一個(gè)公司的設(shè)計(jì)功底。總體來說,小機(jī)箱里面有兩個(gè)最重要的散熱對(duì)象:CPU和硬盤。

下面我們來看看壁掛式機(jī)箱IPC-6806的在散熱方面的設(shè)計(jì)及其后繼版本的改進(jìn):? ??

 ??

IPC-6806WH??

?

改進(jìn)版本IPC-6806W???

在這種小機(jī)箱內(nèi)部,采用不同的無源底板、內(nèi)部的插卡數(shù)量也會(huì)對(duì)散熱造成不同的影響??傮w來說,所插入的擴(kuò)展卡盡量遠(yuǎn)離電源模塊和CPU長(zhǎng)卡。以便留出足夠的空隙給機(jī)箱內(nèi)部的板卡。???

今年研華推出了一款緊湊型的采用ATX母板的壁掛式/桌上式機(jī)箱IPC-7120,這款機(jī)箱以所有接口前置為主要賣點(diǎn),便于用戶集成在設(shè)備內(nèi)部并易于維護(hù)使用,所以一經(jīng)推出就吸引了眾多用戶的眼球。但由于機(jī)身體積較小并可能會(huì)被用戶集成在散熱條件不好的設(shè)備內(nèi)部,且要求支持Intel最新的高性能處理器,因此對(duì)散熱的要求更高。???

多說無益,上圖說話。

IPC-7120???

以上我們分析了研華在上架式和壁掛式機(jī)箱的散熱設(shè)計(jì)理念。? ???

四、工控機(jī)的EMC設(shè)計(jì)???

當(dāng)我們使用電子設(shè)備的時(shí)候,就會(huì)形成電磁干擾。EMC(Electromagnetic?compatibility電磁兼容性)現(xiàn)象在我們生活中隨處可見。例如我們?cè)诳措娨暤臅r(shí)候,如果手機(jī)放在電視機(jī)旁邊,在來電時(shí)手機(jī)信號(hào)會(huì)干擾電視信號(hào)形成雪花片。而隨著日常電子設(shè)備的廣泛使用,電子設(shè)備的EMC設(shè)計(jì)正變得日益重要起來。???

世界大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家都制定了EMC標(biāo)準(zhǔn),銷往該國(guó)家或地區(qū)的電子產(chǎn)品必須要符合相應(yīng)的EMC標(biāo)準(zhǔn),并通過其認(rèn)證才可以。其中比較知名的認(rèn)證有美國(guó)的FCC認(rèn)證、日本的VCCI認(rèn)證、歐盟的CE認(rèn)證,以及我們中國(guó)大陸的3C認(rèn)證等。???

工控機(jī)作為電子產(chǎn)品,自然也要通過苛刻的認(rèn)證。研華的產(chǎn)品行銷全球,也通過了上述各國(guó)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),具體的通過認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)可以在我們的產(chǎn)品型錄上找到。? 

下面我們來解釋一個(gè)優(yōu)秀的工控機(jī)如何進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)的。

無論工控機(jī)還是商用機(jī),EMC設(shè)計(jì)中的最首先考慮的是板卡本身的EMI(電磁干擾)設(shè)計(jì),研華具有十幾年的板卡設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),所有工控板都采用6層板設(shè)計(jì),并在PCB走線時(shí)嚴(yán)格遵循了時(shí)鐘線等長(zhǎng)的概念,?采用減少電磁輻射(EMI)阻抗設(shè)計(jì)與串音控制?,?走線拓?fù)涞臎Q定都充分尊守了Intel?的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。因此在板卡設(shè)計(jì)方面就大幅減少了電磁輻射,但由于處理器的頻率的提升,單純依靠板卡本身在EMI方面的設(shè)計(jì)無法充分滿足EMC認(rèn)證的要求。因此工控機(jī)機(jī)箱的EMC設(shè)計(jì)變得更為重要了。這篇文章也以機(jī)箱的EMC設(shè)計(jì)為主。???

在解釋工控機(jī)機(jī)箱的EMC設(shè)計(jì)之前,我們先來看看商用PC機(jī)機(jī)箱的EMC設(shè)計(jì),商用PC機(jī)由于應(yīng)用在家庭環(huán)境中,與人體接觸的時(shí)間更長(zhǎng),因此對(duì)EMC設(shè)計(jì)的要求也十分嚴(yán)格。???

雖大多數(shù)著名PC品牌由于行銷全球,也通過了各國(guó)的電磁兼容認(rèn)證。但由于用途的不同,商用PC通過的EMC認(rèn)證和工控機(jī)的EMC認(rèn)證側(cè)重點(diǎn)是不同的。商用PC的EMC認(rèn)證更偏向PC機(jī)本身對(duì)人體的輻射量的考慮,所以在用料和機(jī)箱設(shè)計(jì)上都基于這個(gè)方面考慮的。而工控機(jī)的應(yīng)用環(huán)境較為復(fù)雜,EMC認(rèn)證涉及的范圍也更為廣泛,除了考慮工控機(jī)的電磁輻射干擾外,防止外界的各種因素對(duì)工控機(jī)內(nèi)部設(shè)備造成的干擾也是一個(gè)EMC設(shè)計(jì)要點(diǎn)。???

簡(jiǎn)而言之,商用PC的EMC設(shè)計(jì)是對(duì)內(nèi)的,而工控機(jī)的EMC設(shè)計(jì)則是雙向的。???

下面我們通過和商用PC的對(duì)比,來闡述對(duì)內(nèi)和雙向的區(qū)別:???

1、散熱口的EMC設(shè)計(jì)???

首先我們明確一個(gè)概念,無論對(duì)內(nèi)還是對(duì)外,對(duì)付電磁輻射最好的方法就是用一個(gè)全密封的金屬盒子把電磁輻射體遮蔽起來,而且屏蔽用的金屬層越厚越好。這樣無論對(duì)內(nèi)還是對(duì)外,電磁屏蔽的效果都最好。但是由于散熱、外接擴(kuò)展設(shè)備的因素。無論商用PC還是工控機(jī),都無法做到嚴(yán)格密封的狀態(tài)。機(jī)箱關(guān)于防止電磁泄漏設(shè)計(jì)很重要的一點(diǎn)就是關(guān)于散熱和電磁泄漏之間的良好平衡性設(shè)計(jì),既要充分散熱,也需要兼顧到電磁兼容方面的設(shè)計(jì),我們通常在商用PC上所見到的,是上面這樣的散熱孔徑,圓形而多孔。? ??

??

商用PC的散熱孔設(shè)計(jì)???

但實(shí)際上防止電磁泄漏的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)散熱孔徑的大小,以及形狀是有諸多限制的,研究實(shí)驗(yàn)表明,方形孔徑要比圓形孔徑具有更出色的防止電磁泄漏效果。商用PC為何多采用圓形孔徑,恐怕只有商用PC廠商明白吧。?下面我們?cè)賮砜纯垂た貦C(jī)的散熱孔的設(shè)計(jì)。還是以經(jīng)典機(jī)型IPC-610H為例:

2、機(jī)箱接縫處的EMC設(shè)計(jì)???

根據(jù)理論,當(dāng)機(jī)箱上兩個(gè)接觸點(diǎn)之間的距離大于0.25xλ(波長(zhǎng)符號(hào))時(shí),兩點(diǎn)之間就會(huì)很容易泄漏出有害的電磁輻射。因此在機(jī)箱接縫處的設(shè)計(jì),也是考察EMC設(shè)計(jì)功底的一個(gè)重要指標(biāo)。????

現(xiàn)在商用PC機(jī)的機(jī)箱鋼板厚度僅為0.6mm,鋼板的強(qiáng)度有限,難以保證機(jī)箱本身受力后不產(chǎn)生形變,并且由于現(xiàn)在商用PC基本多是立式機(jī)箱,因此側(cè)開口的面板也難以保證接縫處的緊密結(jié)合,為了克服這些現(xiàn)象,一些高檔商用PC在機(jī)箱的接縫處留有EMI彈片設(shè)計(jì)。

但工控機(jī)的使用環(huán)境復(fù)雜多變,某些環(huán)境是具有較強(qiáng)的振動(dòng)性的,采用EMI彈片設(shè)計(jì)容易在振動(dòng)的環(huán)境下失去彈片的彈性。工控機(jī)采用的機(jī)箱材料為1.2mm的優(yōu)質(zhì)鋼板,本身具有優(yōu)秀的抗形變特性,由于工控機(jī)機(jī)箱多為臥式的,頂部鋼板自身的重量和鋼材特性已經(jīng)能夠保證機(jī)箱壁之間的嚴(yán)密接觸。優(yōu)秀的工控機(jī)機(jī)箱在不采用EMI彈片的時(shí)候也完全可以通過CE,F(xiàn)CC等EMC認(rèn)證。如果某些對(duì)電磁兼容極為嚴(yán)格的環(huán)境,例如軍工行業(yè),我們會(huì)推薦客戶在機(jī)箱接縫處使用更為可靠的金屬導(dǎo)電布。? ?

研華《工控機(jī)基礎(chǔ)教程》完整版

金屬導(dǎo)電布???

在板卡和機(jī)箱的接縫處,這個(gè)地方也是極其容易引起電磁泄漏的地方,商用PC由于擴(kuò)展卡較少,很少有品牌在這個(gè)地方采用EMI彈片設(shè)計(jì)。而工控機(jī)內(nèi)部會(huì)插入多塊板卡,板卡和機(jī)箱的接觸嚴(yán)密與否是電磁兼容是否優(yōu)秀的一個(gè)重要指標(biāo),因此做工優(yōu)良的工控機(jī)會(huì)采用EMI彈片確保板卡和機(jī)箱之間的接縫緊密可靠。?

???

確保機(jī)箱和板卡緊密接觸的EMI彈片?? ?

3、機(jī)箱表面的特殊設(shè)計(jì)???

商用PC機(jī)箱材料多采用鍍鋅鋼板,并考慮吸收機(jī)箱內(nèi)輻射的有效性,在機(jī)箱內(nèi)部沒有進(jìn)行噴漆處理,因此機(jī)箱內(nèi)壁的鍍鋅鋼板是可以導(dǎo)電的,也更容易吸收電磁輻射,這也使得商用PC機(jī)在靜電防護(hù)、電磁屏蔽方面有著先天的優(yōu)勢(shì)。商用PC的這種機(jī)箱在普通使用下沒有問題,但是如果用于工控環(huán)境則是十分不合適的。????

首先,工控機(jī)在某些時(shí)候要用在有強(qiáng)烈腐蝕性的環(huán)境下,例如海上的海鹽、高速公路上排出的汽車尾氣、化工廠的氣體都具有強(qiáng)烈的腐蝕性。因此機(jī)箱內(nèi)外表面都必須要做抗腐蝕處理。下圖為研華工控機(jī)在機(jī)箱外表面和機(jī)箱內(nèi)壁進(jìn)行防腐蝕烤漆處理后的機(jī)箱。???

其次,有時(shí)計(jì)算機(jī)會(huì)在振動(dòng)的環(huán)境下工作,在某些特殊的情況下,振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致機(jī)箱內(nèi)的某些電器元件接觸到機(jī)箱內(nèi)部表面,由于機(jī)箱內(nèi)壁導(dǎo)電,所以很容易造成短路,燒毀設(shè)備。???

而工控機(jī)在內(nèi)部的噴漆處理使得機(jī)箱內(nèi)壁不導(dǎo)電,可以杜絕這類現(xiàn)象的發(fā)生。但是正所謂成也蕭何、敗也蕭何,正是因?yàn)檫@些不導(dǎo)電的機(jī)箱內(nèi)壁對(duì)工控機(jī)的EMC設(shè)計(jì)有著更高的挑戰(zhàn)。工控機(jī)由于內(nèi)壁也進(jìn)行了烤漆處理,因此機(jī)箱表面不導(dǎo)電,無法象商用PC一樣形成等地體,因此只得在部分位置處留出沒有噴漆的接觸面,形成導(dǎo)電體,在整個(gè)機(jī)箱表面形成等勢(shì)體,處理工藝較為復(fù)雜。???

還是讓我們來看看工控機(jī)箱內(nèi)部噴漆的設(shè)計(jì)把,以今年INCG新推出的新ACP-4320為例把黑色機(jī)箱看的更清楚。?? ?

??

再來看看磁盤托架的接地處理。還是拿這款A(yù)CP-4320為例:

說了這么多,您是不是對(duì)商用PC和工控機(jī)的EMC設(shè)計(jì)有一個(gè)初步的了解了呢?其實(shí)作為普通的用戶,檢測(cè)您購買產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)是否合格的一個(gè)重要指標(biāo)是,仔細(xì)查看您購買的該款產(chǎn)品是否通過了相關(guān)EMC認(rèn)證,F(xiàn)CC,CCC,CE,UL等,當(dāng)然認(rèn)證越多,也證明該款產(chǎn)品的EMC設(shè)計(jì)越嚴(yán)謹(jǐn)。

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