聊聊身边的迷你主机——工控机科普篇1

云上自有评测人2024-09-10 22:49:14  83

说起迷你主机,很多人可能觉得日常距离我们生活很远,其实迷你主机元老NUC,最早就是作为“工控机”的一种,在我们身边悄悄工作很多年了,这次就给大家介绍一下生活中能见到的一些工业/商业迷你主机、工控机,看看它们内部到底是什么样子。

所谓工控机,IPC,Industrial Personal Computer,就是专用于工业环境中的增强型电脑主机,从以往的资料来看,起源自80年代美国AD公司的MAC-150类IPC计算机,其后IBM推出了IBM7532,被视为是工控机技术初步成熟的标志。当时的它,是个重达20公斤的庞然大物。

到了目前,除了渐渐消费化的NUC之外(当然正统的NUC Pro系列依然是可以7×24小时工作的准工控机),工控机则可以理解为具有高可靠性和制造精度标准的“特种电脑”,能够承担在恶劣工况(高温度、高湿度、多灰尘等情况)下稳定运行使命;具有较强的抗干扰能力,抵御对电磁干扰和其他外部干扰源影响,保证数据准确性和设备安全运行;以及多扩展接口、多功能性和定制性强等特点,有助于提高生产效率,满足工业现场环境的多样性和复杂性工况的使用要求。

举个简单例子:日常中大家最常见到的刷卡的闸机,里面一般就是一台工控迷你主机:

再比如越来越多的无人售货机,也有很多使用了工控机来运行程序。

当然也有例外,就比如最近热门的“人怎么这么能闯祸 关于名字里有生僻字把自助取票机给折腾死机这件事”:这种情况。

当然,这其实是软件的字库的问题,并不是工控机出了问题,软件虽然死了,机器可非常坚强!当然IPC并不单纯只应用于人机交互作用,还广泛应用于收银、自动化生产线、机器人控制、机器视觉、轨道交通、医疗、航空等各领域,这次找了几台典型的工控机,来一起看看到底有什么特别。

今天这台是来自英特智能的IPC6901,英文名称是Inter Smart,Inter这个名字原来已经有厂商了啊哈哈哈哈哈……显然看名字就知道他们以做Intel的迷你主机为主,这也是INTEL目前仍有绝对优势的领域之一,工控机的厂家很多在消费市场都完全没名气,但是规模都不小,毕竟第一产业第二产业才是支柱,就好比世界500强里可能一多半大家都没什么概念……

它这个造型,不少人一眼就觉得眼熟:啊,是软路由!的确,目前很多厂商出售的软路由,说白了就是性能较弱的多RJ45网口工控机,要不然一般的机器也扛不住软路由这样7×24小时恶劣的工况。这台细看也有异曲同工之处,不过多的却是目前鲜少用到的COM口和USB2.0接口。

砖头适配器的输出高达19V 9.5A,总输出功率来到了180W,属于过饱和配置,能够为机器运行提供更稳定的保障。而且电源输入是宽幅 100-240V,能够应对各种用电环境。

整机近乎fanless设计,整个就是一个大铝坨,巨重!散热片呈锯齿状间隔排布,中间还有主动散热风扇来提升散热效果,即便是风扇不转,这个散热规模应对个几十W的散热也没啥压力,这就是工控机的设计思路之一。

全金属外壳带来的压迫感,机身总重达到了3.26公斤……

背部的扩展接口也是非常丰富,HDMI DP确保能快速接入各类显示器调试、排障,还有两个USB 3.0 A口,能保证资料数据的高速传输,此外还有RJ45网口,USB 2.0 A口和音频接口和WIFI接头,此外比较引人注目的就是有两个COM口——现在好多读者可能都没见过这个接口了,这个东西也叫串口(RS232),诞生于1970年,54岁了……其最大的优势就是简单,只需要3根线发送Tx、接收Rx、地线GND就可以实现串行数据传输,一个标准的RS232共有9根线,除了传输的2根之外还有5根握手信号线、1根地线,传输速度最高可达……20kbps,也就是大概2500字节每秒……而且这个速度还是理论上限速度,一般常用的是115200和9600波特率,也就是115200或者9600bps,有兴趣的可以算一下大概多少速度。

串口作为PC中目前能见到的年龄最大的爷爷辈接口之一,最大的优势就是兼容性极好,极为简单,对设备的要求也低,最重要的是相对稳定可靠(都这么简单了当然可靠),在日常生活中对速率要求不高的各种古早工业“外设”都得用它,比如在工业生产中用于连接控制器、传感器设备等作用,至今在嵌入式系统开发、设备调试、远程控制、数据采集等领域仍能发挥巨大的作用,因此仍然广泛应用于各类专业领域。

在PC中很早就取消了串口的设计,在千禧年前后基于PCI总线的主板上,还能经常见到COM口的身影(同时还有用于打印机和早期手柄的并口LPT,那个是真正淘汰了),在PC转入PCI Express总线之后,在民用级主板上就几乎见不到串口的身影了。所以目前来说,“有串口”就是工控机的一个重要标志之一,毕竟真的只有工业环境会用到这个了。

(1998年的440BX主板,可以看到红紫色的是LPT并口,下面的是俩串口)

说回我们的工控机,前面板除了POWER之外还有两组共4个USB 2.0 A口,这样,全机A口数量就来到了8个,相当恐怖。就这还有两个预留USB口没用上,COM 3-6口也安置在这一侧,串口虽然已经50多岁了,消费级产品上也完全绝迹,但是依然在工业产品上非常活跃,远远称不上是“时代的眼泪”,甚至虽然AMD和Intel早就对这个上古接口不再提供支持了,但是OEM厂商依然得根据用户需求魔改出COM口来,就像这台机器一样,CPU甚至是……(留个悬念),搭配上发布54年之久的古早串口,这组合就问你city不city!

工控机本身也需要极端的稳定,因此在POWER一侧还有地线开孔,有效接地能更好的提升稳定性。

另外这类工控机在IO接口上也可以提供多种不同的配置方案,都是可高度定制的,软路由党狂喜的双网口之类的自然不再话下,比较特别的除了COM口之外可以看到左上角那个绿色的DC12V接口,用来直接给外部设备供电。

顶部的主动散热风扇能实现附近散热片的覆盖,上面还有防护盖,这个风扇最大作用是提供辅助散热,也是保稳定的,本身机器巨大的散热体积就已经足够了。

这台型号是QM14U-16G-256G-蓝牙Wi-Fi,在接电之前完全没有意识到配置有多离谱……

通常情况下工控机为了稳定可靠是不允许拆解的,不过这次我们是为了科普大义嘛!拆了就拆了!想来厂商应该不会打死我的吧……(逃)

在拧下海量螺丝后,终于可以窥见这台高端工控机内部的真面目。

从这里可以看到,处理器部分采用了一大坨实心铝块作为散热,然后上面有厚厚一层导热垫及硅脂,用以和顶盖的巨大散热连接辅助散热(拆的时候不小心弄碎了,拍照的时候清理掉了),而除了主板背面的原生接口外,两个COM口和主板正面一次的两组USB 2.0和4个COM口均来自于主板上的接口扩展。这样设计的好处就是如果有线材或者接口出问题,替换线材就可以排障,降低了主板维修的成本——经常可以见到接口被扯坏导致主板整个得返厂的例子,而用这种软线连接的话只需要更换接口排线就可以了。

顶盖就是一整坨全黑化的金属散热片,相当有分量。

COM口的扩展分成三组,其中COM3-6为一组,1,2分别为一组,通过点胶方式形成了硬连接,避免运输、倒悬工作时出现接触不良的问题。

这种点胶固定工艺在内存、接口、电池等位置都有使用。工控机的工艺虽然粗犷,但是稳定性那必然是刚刚的。

作为随时准备应付7 x 24全天候工况的机型,这类工控机主板的做工用料也是非常扎实的,主板上密密麻麻的布线和元件看着就有一种强劲的美感,CPU部分更是大量采用了钽电容,自然造价不菲。

除此之外,在主板的各个位置还留有各式各样的接口与插针,比如PC上基本见不到的EDP/LVDS显示器接口,为不同工况的不同需求做好准备,这才是真正的超强扩展和可定制性!

甚至还为5G/4G网络接入预留了接口,旁边还有SIM卡插槽,方便在难以布设有线网的点位部署机器,那些物联网卡的真正用途大多都是在这样的机器中。

看完了机身的开箱,再来看附件,除了筷子式天线之外,还有一套”上架套件“,这在一般的迷你主机当中可是看不到的,用于固定在机架上使用。

看完了内在,再简单看看机器的配置:

到了揭晓谜底的时候了,这样一台搭载了6个上古COM的工控主机,用的是什么平台呢?

当当~~~是最新的Intel Core Ultra 5 125H!就问你离谱不离谱!RS232+Core Ultra的组合,看起来就有一种时空穿越的割裂感。只要有需求,什么组合我们都能造出来!

个人猜测这个组合主要还是为了解决维护年限的问题吧,毕竟通常的工控机的工作年限都在5-10年甚至更长,如果是今年新出的机器,那自然就得选今年的新CPU,不然等临近保修期结束,再想找十几年前的古董CPU那可就太难了……

这种机器自然不是以性能见长的,简单拷个FPU试试,如此巨大的散热规模下只给了24W的功耗,室温26摄氏度的情况下FPU只有50来度,而且也没有继续上升的趋势(截图时间有点短,实际跑了半小时左右),毕竟工控机的特性就是7×24小时嘛,稳定要求远远大于性能,这种性能取向非常稳妥。

总结:

这次的IPC6901属于是专用性比较强的工控机设备,特点就是最新的平台搭配了最老的接口,同时还具备高可靠性,新的Core Ultra平台性能自然也在工控机里首屈一指了,能跑光追和AI的工控机就问你怕不怕!如果大家感兴趣的话,后面我们还会带来更多的工控机拆解科普~~

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