工控机及主板的分类有哪些

工控机是工业控制计算机的简称。

工控机一般是使用在环境特殊的工业场景，会运行在高温、低温、潮湿，盐雾、灰尘、电磁干扰的恶劣环境中，所以工控机在出厂前都会针对性做强化设计，工控机多采用金属外观，结构上有三防设计、电气性能和防护指标都对应提高。工控机是工业控制领域采用计算机进行控制的硬件载体。

工控机的分类

1、4U工控机

4U工控机指：高度为4U而采用ATX架构的19英寸上架式工控机。

U是一种表示服务器外部尺寸的单位，是unit的缩略语，详细的尺寸由美国电子工业协会（EIA）所决定。 之所以要规定服务器的尺寸，是为了使服务器保持适当的尺寸以便放在铁质或铝质的机架上。机架上有固定服务器的螺孔，以便它能与服务器的螺孔对上号，再用螺丝加以固定好，以方便安装每一部服务器所需要的空间。

规定的尺寸是服务器的宽（48.26cm＝19英寸）与高（4.445cm的倍数）。由于宽为19英寸，所以有时也将满足这一规定的机架称为“19英寸机架”。厚度以4.445cm为基本单位。1U就是4.445cm，2U则是1U的2倍为8.89cm。

所谓“1U的PC服务器”，就是外形满足EIA规格、厚度为4.445cm的产品。设计为能放置到19英寸机柜的产品一般被称为机架服务器。4U工控机在工业控制领域有广泛的应用。

2、BOX PC（无风扇工控机）

一般称为无风扇工控机。

无风扇工控机由于体积小、无风扇、免维护，其适用面更广泛，得益于芯片制程的演进和CPU性能的提升，小体积的无风扇工控机在功能和性能上完全能够替代4U工控机，从而广泛的应用在工控机的各种场景。

随着时代的发展，无风扇工控机也进行了演变。传统的工业控制一般对性能没有太高的要求，处理下位机的控制信号与传感器信息，主要考验工控机的可靠性而不是性能。因此很多4U工控机和无风扇工控机实际运行在轻载低功耗的模式。

随着边缘计算的兴起，工控机在边缘侧需要承担图像、视频信号的处理，甚至做一定程度的训练推理运算。这类机器视觉工控机通常会把计算机性能发挥到极致，功耗也会大幅度提升，因此加强散热的有风扇工控机出现了。

与4U工控机不同，这样的工控机散热气流不会经过主板（PCBA），因此潮湿带导电颗粒的气流不会导致主板短路或者其他电气部件损坏。而模块化风扇可以在不打开机壳的情况下，更换风扇，在提升性能的同时使得维护简便。

3、工业平板（人机界面）

工业平板电脑是工业设备上常见的工业控制计算机。

类似带屏幕的商用一体机，不过工业平板电脑更多的是注重在不同环境下的安全性、稳定性。为人机界面和生产流程控制提供了优秀的解决方案。

与一般商用电脑不同，工业平板电脑系列产品根据环境特点，具备坚固、防震、防潮、防尘、耐高温多插槽和易于扩充等特点，是各种工业控制和自动化领域中其它各种应用的硬件载体。此类工业平板可以作为工业看板使用，也可以嵌入自动化设备作为人机界面，根据功能的不同，选用不同的处理器、搭配不同尺寸的屏幕，安装不同的工业软件。

4、强固型工控机

专为适应各种恶劣环境，在计算机设计时，对影响计算机性能的各种因素，如系统结构、电气特性和机械物理结构等，采取相应加强与加固措施的计算机。

其特点是：具有较强的环境适应性、高可靠性和高可维护性，较强的实时处理能力，系列化、标准化和模块化，专用软件的开发是其应用的关键。

工控主板的分类

工控主板是应用于工业场合的主板，被工业电脑所采用，根据需求可以适应恶劣环境，可以长时间高负荷工作等。

工业主板的组件虽与商业主板的组件非常相似。但是两者却具有很多不同点。关键区别在于其工业主板的设计与验证的理念。通常的工控机需要在恶劣环境中7x24小时工作达5到10年之久，同时会在伴有高温、低温、潮湿，灰霾、电磁干扰复杂的环境中，所以工控机在出厂前都会做对应的设计。

相对于消费类电子0~40 °C的工作范围，工业级的元器件需在-40 °C到+85 °C的宽温范围内运行，而车规级器件有更高的要求。

1、工业模板（ATX、ITX）

工业母板也有分别为ATX、ITX规格，主要用于4U工控机等上架式工控机，工业主板消除了商用主板上一些不必要的附加组件，增加了必要的工业接口和扩展空间。

此外，由于工业主板的设计和采用的标准外形尺寸，从长远来看，其总体成本较低，因此更易于升级和维护。它们是专为工业应用而设计的，因此在设计和制造时要考虑到多功能性和耐用性，从而使其可靠性和耐用性足以持续数年。

2、3.5寸板/2.5寸板/5寸板等嵌入式单板

小型主板提供不同的尺寸以匹配众多工业应用。所以从Mini-ITX开始，还有3.5寸板/2.5寸板。小巧的尺寸，使得此类主板能够直接嵌入一些工业设备，或者安装到无风扇工控机当中。

3、计算模块

3.1 COM是指Computer On Module。

COM Express规范是PICMG制定的模块计算机规范（也称COM.0）。COM Express有时简写作COM-E或COMe。符合COMe规范的主板称为COMe模块。COMe 有TYPE6、7、10等多种规范，TYPE6有紧凑型95*95mm、和基本型125*95mm两种尺寸，Type 10为84*55mm，TYPE7与TYPE6尺寸一致，但是接口资源不同。

3.2 SMARC

SMARC是一种通用的小型计算机模块定义，其目标应用是要求低功耗，低成本和高性能的应用。

这些模块通常使用与许多熟悉的设备（如平板电脑和智能手机）中使用的ARM SOC相似或相同的ARM SOC。也可以使用其他低功耗SOC和CPU，例如面向平板电脑的X86设备和其他RISC CPU。模块的功率通常低于6W。

 3.3 Qseven

该标准被称为 Qseven，面向超便携移动嵌入式处理器。不同于以前的 COM 标准，Qseven 专用于可满足移动和超便携移动应用严格要求的低能耗应用。

3.4 CPCI主板

CPCI主板和插卡式主板近似，也是主板和功能卡平行插入背板中使用。但CPCI主板上没有金手指，采用更为可靠的CPCI连接器和背板连接，CPCI连接器采用压接的方式与PCB连接，勉焊的设计具有更高的可靠性。6U主板上最多可以装配5个CPCI连接器，3U主板最多可以装配2个CPCI连接器。CPCI连接器的相对位置以及位置编号是固定的，分别为J1~J5。3U CPCI支持32位PCI总线，6U CPCI支持64位PCI总线。

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