同时具备工业设备可用性及电脑灵活性的工业用计算机
- 关键词：康泰克,工业计算机
- 摘要：工业设备作为工业应用（装置嵌入式控制器、收集生产线和设备运行状态的IoT网关终端、数字标牌和业务用终端等）的硬件平台，现在正从专门设计的设备向通用设备和通用OS的组合转变。说到通用设备和通用OS的组合，就不得不说Windows计算机。它可以利用大量周边设备和软件资产，快速、轻松、低成本地构建应用程序，这一点使得工业设备加速向基于Windows计算机的模式转变。但是，既然是工业设备，可用性就是重中之重。如何在利用Windows计算机便利性的同时确保作为工业设备的可用性，便成为了一大课题。
目录
*工业设备向通用设备和通用OS的组合转变
*选择工业用计算机时的要点
*控制CPU发热
*冲击和振动的耐久性
*数据保护和安全保证
*提高工业用计算机可用性的5种特有的功能
工业设备向通用设备和通用OS的组合转变
工业设备作为工业应用（装置嵌入式控制器、收集生产线和设备运行状态的IoT网关终端、数字标牌和业务用终端等）的硬件平台，现在正从专门设计的设备向通用设备和通用OS的组合转变。说到通用设备和通用OS的组合，就不得不说Windows计算机。它可以利用大量周边设备和软件资产，快速、轻松、低成本地构建应用程序，这一点使得工业设备加速向基于Windows计算机的模式转变。但是，既然是工业设备，可用性就是重中之重。如何在利用Windows计算机便利性的同时确保作为工业设备的可用性，便成为了一大课题。
选择工业用计算机时的要点
同时具备工业设备的可用性及一定的灵活性，可以使用支持Windows/Linux的周边设备和软件，这样的计算机就是工业用计算机。工业用计算机在功能上就是所谓的个人计算机，但是具有可靠性高、耐环境性优异、便于安装/嵌入、供货周期长等特征。从作为工业设备的适用性来看，它不同于民用计算机。本次的技术专栏将以选择工业用计算机时的要点和可用性为中心，从各个角度进行说明。
控制CPU发热
无需进行维护工作的无风扇类型
计算机中包含许多发热的半导体部件。其中产生热量尤其大的CPU需要特殊的散热机制。常见的机制是，在CPU上安装带风冷风扇的散热片，热量传递给散热片后，再由风冷风扇冷却散热片。风冷风扇是散热效果较高的部件，但由于使用的电机部件寿命有限，因此需要注意其散热性能可能会因老化而下降，从而造成计算机故障。将使用了风冷风扇的计算机作为工业设备使用时，需要将风冷风扇作为定期更换部件，进行更换维护。无风扇类型是指不使用风冷风扇的计算机主机产品。由于不使用寿命有限的风冷风扇，因此具有可免维护使用的优点。在康泰克的产品中，“盒式计算机BX系列（以下简称盒式计算机）”正是这样的产品。.
优化的盒式计算机的散热技术
为了让盒式计算机作为工业设备提供个人计算机的便利性，我们着眼于无风扇这一点进行了设计开发。CPU的性能越高，发热量就越大，无风扇化的难度也越高。BX-M1500采用TDP（热设计功耗）为35W的台式机用CPU。对于通常使用带风冷风扇散热片的地方，康泰克成功实现了无风扇化。为了使CPU的热量从顶部排出，并且避免热量在机壳内循环，我们将主板配置在顶部散热片的正下方。
>BX-M1500
BX-S3000
无风扇嵌入式PC/Core i+Q170（Skylake）/2 x 2.5英寸硬盘位/直流电源
*Intel® 6th Skylake平台
*静音无风扇设计，高密封机箱
*A4小型设计
*宽范围直流输入
有/无气流。新的使用环境温度表示
从2020年10月起，我们更改了盒式计算机使用环境温度的表示方法。除了此前无气流情况（无风状态）下的性能表示外，还列出了有气流情况下（接近实际现场）的性能表示。
这是BX-T210的环境条件数据表。可在环境温度-20 ~ 70°的广温度范围内使用。根据国际通用的“蒲福风级”，0.7m/s的气流为“风级1（0.3-1.5m/s）：炊烟可表示风向，风标不动。”因此，该环境下风力极弱，看不到风标的变化。
>BX-T210
BX-T210
BX-T210-无风扇嵌入式PC/超薄A5尺寸/Atom x5-E3940（Apollo Lake SoC）/直流电源
*仅A5尺寸，非常节省空间
*适用于宽温度范围，在-20～70°C的范围内可以正常运行
*支持意外断电时的断电保护功能
*有助于提高可靠性的高安全设计
蒲福风级表
机柜/控制盘内的风冷
高温多湿是精密设备的大敌。工业设备耐环境性优异，但高温多湿的环境会导致故障率升高，所以应尽量避免。将无风扇类型的工业用计算机收纳在机柜/控制盘中使用时，在确认所需的安装空间后选择合适尺寸的机壳，并且最好考虑配备了带风扇进排气机构的机柜或热交换器等，以期形成气流。如果温湿度环境极其恶劣，还可以安装机箱冷却器。
冲击和振动的耐久性
无主轴的存储设备SSD（固态硬盘）
SSD是Solid State Drive（固态硬盘）的缩写，是一种记录计算机数据的存储设备（辅助存储装置）。使用方法虽与HDD（Hard Disk Drive）相同，但SSD的读写机制却不同于HDD。HDD通过磁头在高速旋转的磁盘盘片上移动来读写数据。与SSD相比，产品的存储容量大，具有容量单价低的优点，但缺点是使用主轴（电机）这一寿命有限的部件，因此具有使用寿命，且害怕振动和冲击。而SSD在逻辑上则是通过半导体元件（NAND型闪存）读写数据的无主轴设备。具有抗振动和冲击、静音、功耗低的优点，但缺点是容量单价比HDD高，而且由于数据写入会导致半导体元件劣化，因此具有改写寿命。改写寿命如下表所示，因半导体元件的差异而异。
SSD（Solid State Drive）的种类和改写寿命
*1仅供参考，具体取决于产品。
*2康泰克的产品阵容（截至2021年10月）
数据保护和安全保证
在现场发生存储设备故障
在现场，围绕着电源的故障时有发生，比如“断路器突然跳闸或断线”“在维修作业中脚被电源线绊到，导致电源插头拔出”“不小心拔掉了电源插头”。配备Windows的工业用计算机可能会因为这些原因而出现“收集的数据丢失”“系统区损坏，无法启动”等故障。虽然可以使用UPS（不间断电源装置）作为故障对策，但一般都希望尽量不要增加设备构成。尤其是如果UPS仅用于工业用计算机就更是如此了。
抵御电源相关故障的“断电保护”
康泰克的“断电保护”可以解决上述课题。Windows会不断更新文件，如果在更新过程中电源中断，这些文件就有可能遭到损坏。如果出现了最坏的情况，损坏的是对Windows来说非常重要的文件，就可能导致操作系统损坏而无法启动。面向嵌入式设备的Windows、Windows 10 IoT Enterprise有锁定功能，通过启用其中的UWF（统一写入筛选器）功能，向存储器的写入被重定向到内存上，虽然抑制了向存储器的写入，但因为在Windows启动或关闭期间不受保护等原因，这项功能并不完善。“断电保护™”支持产品采用配备了强力数据保护功能的SSD。电压下降时立即停止接收向SSD的新写入处理，在断电之前完成最终写入处理，防止在不完善状态下的断电和数据损坏。还可以在BIOS设置中将SSD设为只读驱动器。通过使用“断电保护”，可以大幅降低因电源中断导致故障发生的风险，并且无需关闭OS即可运用。
“断电保护”支持产品一览（截至2021年11月）
何谓Windows 10 IoT Enterprise的锁定功能UWF（Unified Write Filter）
下面对Windows 10 IoT Enterprise的UWF（Unified Write Filter）功能进行简要的说明。UWF功能通过将从OS/应用程序向磁盘的写入重定向到覆盖区域，来抑制向磁盘的写入。启用UWF的操作系统不会将安装软件、添加或删除文件等变化记录到磁盘中，在下次启动时，将以变化前的状态启动。这是一种保护操作系统免受故障和不当使用影响的功能。
Windows 10 IoT Enterprise 包括 UWF（Unified Write Filter）和其他锁定功能，这些功能在为特定目的开发设备时非常有用。
Windows 10 IoT Enterprise的锁定功能
提高工业用计算机可用性的5种特有的功能
康泰克的工业用计算机通过“断电保护”等5种原创功能，进一步提高了工业用计算机的可用性。这些功能是在BIOS级别实现的，由公司自行开发硬件、定制OS和BIOS是康泰克的独特优势。Windows等个人计算机技术是廉价、易用、极其方便的通用平台，但将其应用到工业设备中时，如何保证其可用性十分重要。康泰克将不断开发新的有用功能并将其一一实装到产品中。如有应用程序的课题或需求，请务必与康泰克联系。
康泰克特有功能