PC công nghiệp và PC thương mại thường được so sánh với nhau trong các ứng dụng máy tính công nghiệp. Điều này là do chúng có khả năng tính toán tương tự nhau về lưu trữ, xử lý và truyền thông. Tuy nhiên, PC công nghiệp được thiết kế để có độ tin cậy, tuổi thọ cao và khả năng linh hoạt hơn. Để lý giải tại sao PC công nghiệp có ưu thế hơn so với máy tính tiêp dùng trong các ứng dụng công nghiệp, MC&TT sẽ chỉ ra một vài sự khác biệt chính giữa PC công nghiệp và PC thương mại trong việc triển khai máy tính cấp doanh nghiệp.
Máy tính thương mại là gì?
Máy tính thương mại là một thuật ngữ để mô tả một ứng dụng máy tính chuyên sâu hơn, đòi hỏi khả năng và độ tin cậy cao hơn so với các sản phẩm tiêu dùng thông thường. Thường được đặt trong môi trường trong nhà có kiểm soát do kích thước lớn và yêu cầu công suất cao. Ví dụ, máy tính trạm là máy tính thương mại có hiệu suất tính toán cao hơn máy tính cá nhân nhưng kém tiên tiến hơn máy tính công nghiệp. Cả máy tính công nghiệp và máy trạm đều có dung lượng lớn cho giao diện GPU và hiệu suất cao nhưng khác nhau về độ chắc chắn của chúng. Máy tính thương mại được sử dụng phổ biến cho:
- Truy cập internet
- Phần mềm xử lý văn bán
- Kết xuất video, âm thanh và trò chơi độ nét cao
- Phân tích dữ liệu
Máy tính công nghiệp được thiết kế đặc biệt để làm việc trong các hoạt động công nghiệp từ xa với môi trường khắc nghiệt đòi hỏi hiệu quả và hiệu suất đáng tin cậy. Điều làm cho máy tính công nghiệp trở nên đặc biệt so với các máy tính khác là thiết kế mạnh mẽ của chúng trong khi vẫn duy trì hiệu suất cao. Máy tính công nghiệp chạy các tác vụ phức tạp hơn như:
- Xử lý phần mềm tự động hóa mạnh mẽ (tự động hóa robot)
- Thu thập dữ liệu (bảo trì dự đoán)
- Tầm nhìn máy chính xác cao
- Giao tiếp giữa máy với máy (M2M), Hệ thống AGV
- Hệ thống giám sát
Máy tính công nghiệp với Máy tính thương mại
Có sự khác biệt đáng kể giữa máy tính công nghiệp và thương mại liên quan đến khả năng hoạt động liên tục trong môi trường khắc nghiệt. Ví dụ, máy tính công nghiệp mạnh mẽ về thiết kế cấu trúc cơ học và sử dụng thiết kế không quạt và không có cáp bên trong. Những đặc điểm thiết kế chính này được thiết kế riêng cho máy tính công nghiệp để đảm bảo độ bền, độ tin cậy và tuổi thọ khi tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt nhất dễ bị tác động bởi nước, bụi, nhiệt độ khắc nghiệt, sốc và rung.
1.Thiết kế và thành phần cấu tạo
Không quạt và làm mát
Máy tính công nghiệp được biết đến với thiết kế độc đáo và không quạt. Thay vì sử dụng quạt hoạt động để làm mát, máy tính công nghiệp sử dụng bộ tản nhiệt và ống dẫn nhiệt để tản nhiệt từ phần nóng nhất của máy tính (CPU) lên đến phần bên ngoài của máy tính. Đây là phương pháp hiệu quả trong việc loại bỏ nhiệt từ các thành phần quan trọng để đảm bảo máy tính tiếp tục hoạt động. Ngược lại, nhiều máy tính thương mại sử dụng phương pháp làm mát tích cực, làm mát bằng quạt để tản nhiệt, một điều không thích hợp cho các ứng dụng công nghiệp.
Có cáp và không cáp bên trong
Máy tính công nghiệp loại bỏ việc sử dụng cáp để giảm khả năng cáp bị lỏng khỏi kết nối, chịu được sự gián đoạn bên ngoài và cáp bị cháy. Thay vào đó, chúng tối đa hóa việc sử dụng card mở rộng có thể thay thế nóng để kết nối từng thành phần. Trong khi đối với các máy tính thương mại, lý do tại sao chúng thường được triển khai trong một môi trường được kiểm soát cũng là do các thành phần máy tính có dây cáp của chúng.
2.Thành phần cấu tạo PC công nghiệp và PC thương mại
Máy tính công nghiệp được làm từ vật liệu cấp công nghiệp đã được thử nghiệm để đảm bảo độ bền và độ tin cậy khi triển khai trong môi trường khắc nghiệt. Các thành phần chất lượng cao đã được thử nghiệm để chịu đựng nhiệt độ hoạt động rộng. Ví dụ, khung máy tính cấp công nghiệp được làm từ kim loại nặng, thường là nhôm ép đùn để chịu những thách thức khắc nghiệt như va đập và rung động. Ngược lại, khung máy tính thương mại thường được làm từ nhôm mỏng và nhựa acrylic để giảm chi phí, các thành phần cấu tạo không được thiết kế để chịu các tác động bất lợi trong môi trường công nghiệp.
- Khả năng chống rung sốc
Các ứng dụng công nghiệp như tự động hóa bằng rô bốt và các quy trình khai thác thường gặp tồn tại chấn động và rung lắc cao. Do đó, máy tính công nghiệp được thiết kế theo cách để hạn chế khả năng hỏng hóc do sốc và rung. Để đảm bảo độ tin cậy, trong những điều kiện này, các máy tính công nghiệp tốt nhất loại bỏ các điểm hỏng bằng cách kết hợp thiết kế không quạt và sử dụng khung liền mảnh. Vỏ bên ngoài được chế tạo đặc biệt theo thiết kế liền mảnh để tránh các khớp nối và ốc vít bổ sung. Các kỹ thuật thiết kế cấp công nghiệp này cung cấp một cấu trúc mạnh mẽ, thậm chí có thể đáp ứng tiêu chuẩn MIL-STD-810G về chống sốc và rung, điều này cho thấy máy tính có khả năng được sử dụng trong các ứng dụng quân sự cụ thể.
Mặt khác, máy tính thương mại bao gồm nhiều bộ phận chuyển động, chẳng hạn như cáp, quạt và ổ cứng HDD. Khung bên ngoài được làm từ kim loại nhôm và nhựa acrylic, không được thiết kế để chịu va đập và rung động ở mức độ cao. Trên thực tế, nhiều khía cạnh của một máy tính thương mại không thích hợp để chống sốc và rung.
- Thiết kế chống xâm nhập | IP
Chìa khóa cho các máy tính công nghiệp chắc chắn và đáng tin cậy là loại bỏ nhiều lỗi hỏng hóc, đặc biệt là do các yếu tố bụi và nước. Nhiều ứng dụng công nghiệp yêu cầu máy tính hoạt động trong môi trường nhiều bụi và hơi nước; Ví dụ, thiết bị tự động hóa trong chế biến thực phẩm đòi hỏi phải vệ sinh hàng ngày bằng vòi phun công suất cao với các tác nhân hóa học đặc biệt. Do đó, các máy tính công nghiệp đi kèm với mức độ bảo vệ IP từ thiết kế bên ngoài (khung một mảnh), làm mát không cần quạt và thậm chí cả các đầu nối đặc biệt (M12) để tránh bụi và nước.
+ Đầu nối M12 là đầu nối chống bụi và chống nước, có khóa tích hợp để cố định cáp vào máy tính.
+ Thiết kế không quạt tránh được bụi và các phần tử lạ xâm nhập vào các bộ phận của máy tính do việc loại bỏ các lỗ thông gió.
Máy tính thương mại đôi khi không yêu cầu xếp hạng IP. Lý do chính là hầu hết các máy tính thương mại được sử dụng trong nhà và trong không gian văn phòng khô ráo, nên không cần bảo vệ IP.
- Nhiệt độ khắc nghiệt
Như đã đề cập trước đây, một máy tính công nghiệp sử dụng bộ tản nhiệt và ống dẫn nhiệt thay vì sử dụng quạt để tản nhiệt hiệu quả. Nó cũng được lắp ráp từ các thành phần cấp công nghiệp có độ bền cao có thể chịu được nhiệt độ cao hơn từ –40⁰C đến 85⁰C, cho phép hoạt động trong môi trường cực lạnh và nóng.
Máy tính thương mại có quạt làm mát hoạt động chỉ có thể chịu được nhiệt độ từ 0 –35⁰C. Nhiệt là một yếu tố bất lợi cho thiết bị điện tử máy tính vì nó có thể làm hỏng các thành phần quan trọng như CPU, bộ nhớ và bộ lưu trữ nếu không được làm mát đúng cách. Do đó, quạt hoạt động là giải pháp làm mát phổ biến cho các máy tính thương mại để loại bỏ nhiệt từ chính hệ thống.
- Nhiễu điện từ
Nhiễu điện từ là hiện tượng một trường điện từ giao thoa với một trường điện từ khác trong cùng một dải tần số vô tuyến (RF). EMI gây ra sự xuống cấp của mạch và thậm chí có thể khiến nó ngừng hoạt động. Thiết kế máy tính công nghiệp đảm bảo cách ly hoàn toàn và ngăn chặn bức xạ xâm nhập qua máy tính. Các tiêu chuẩn tuân thủ như FCC và EC là các thông lệ phổ biến để đảm bảo tính tương thích và an toàn của EMI. Cả máy tính công nghiệp và máy tính thương mại đều phải đáp ứng quy định an toàn và tuân thủ EMI để được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau.
- Dải điện áp đầu vào rộng
Thiết kế bộ cấp nguồn (PSU) của máy tính công nghiệp hoàn toàn không dùng quạt, không dùng cáp và bảo vệ điện áp rộng. Dải công suất rộng cho phép đầu vào từ 9V đến 48V, đi kèm với bảo vệ quá áp (OVP) để ngăn đầu vào quá 55V và bảo vệ quá dòng (OCP) để ngăn dòng khởi động làm hỏng hệ thống. Tuy nhiên, PSU của máy tính thương mại sử dụng quạt làm mát hoạt động và dây cáp, khiến bụi bẩn bám vào hệ thống. PSU kém gây ra hỏa hoạn do quá nhiệt và dao động điện áp, dẫn đến hư hỏng vĩnh viễn cho các bộ phận của máy tính.
- Khả năng mở rộng, Cổng I/O
Máy tính công nghiệp có khả năng quản lý các đầu vào dữ liệu khác nhau truyền dữ liệu để ra quyết định theo thời gian thực. Ngoài ra, máy tính công nghiệp cung cấp một loạt các cổng đầu vào/đầu ra để cho phép khả năng mở rộng và khả năng của chúng trong việc hoàn thành khối lượng công việc công nghiệp. Ví dụ, có các cổng serial, USB, PoE LAN, cổng Video, DIO / GPIO, cổng M12… Tính linh hoạt của I/O là yêu cầu chính đối với việc triển khai máy tính công nghiệp dựa trên cả kết nối analog và digital. Ngược lại, các máy tính thương mại bị hạn chế về I/O nhưng thường cung cấp các cổng I/O mới nhất để có hiệu suất tốt nhất.
Khi độ tin cậy được đề cao, máy tính công nghiệp là lựa chọn hàng đầu
Máy tính công nghiệp hỗ trợ các ứng dụng nhúng và có thể sử dụng từ 5 đến 7 năm, thậm chí hơn thế. Nhìn chung, máy tính công nghiệp được xây dựng có mục đích để có độ tin cậy cao nhất và sử dụng lâu dài mà không bị gián đoạn. Đối với máy tính thương mại, thiết kế của chúng dựa trên xu hướng hiện tại tuân theo hiệu suất như yêu cầu của nó về thông số kỹ thuật. Đó là lý do tại sao hầu hết các máy tính thương mại có thể được nâng cấp lên công nghệ mới nhất tương đối nhanh chóng.
So với những công nghệ mới nhất, máy tính công nghiệp đạt sự ổn định cao hơn.
Một ví dụ phổ biến là các nhà sản xuất luôn ngần ngại trong việc triển khai nhanh các phiên bản Windows được cập nhật mới. Dây chuyền sản xuất hoặc máy móc có thể không tương thích với các phiên bản gần đây, các ứng dụng được sử dụng không tương thích, vì lợi ích của việc tìm kiếm sự ổn định. Thậm chí ngày nay, nhiều dây chuyền sản xuất hoặc máy móc công nghiệp vẫn hoạt động với thiết bị máy tính chạy hệ điều hành DOS, Windows 3.1, Windows XP, Windows 7 hoặc thậm chí là các phiên bản nhúng. Các nhu cầu khác nhau tùy thuộc vào đối tượng sử dụng và mục đích sử dụng. Đối với các chuyên gia và nhà sản xuất quan tâm đến sự ổn định, phiên bản mới Windows 10 IoT là sự lựa chọn hợp lý.