IPC là gì? Tổng quan về máy tính công nghiệp

Chúng ta thường hay nghe thấy những khái niệm hay cụm từ như: PC, Laptop, máy tính để bàn, máy tính xách tay,.. Và ắt hẳn trong mỗi chúng ta, ai cũng đã từng nghe ít nhất một lần về các cụm từ trên. Tuy nhiên, IPC hay còn gọi là máy tính công nghiệp thì không phải ai cũng biết, đặc biệt là những người không làm việc trong môi trường công nghiệp. Vậy IPC là gì? IPC có những ưu nhược điểm gì? IPC khác gì so với PC hay laptop. Thông qua bài chia sẻ dưới đây, chúng ta cùng trả lời những câu hỏi này nhé!

IPC là gì?

IPC (Industrial PC – industrial computer) được dịch sang nghĩa tiếng việt là “máy tính công nghiệp”. Máy tính công nghiệp là hệ thống máy tính chuyên dụng, được dùng trong vận hành công nghiệp đặc biệt ở những nhà máy, phân xưởng với áp suất không đồng đều. Máy tính sẽ vận hành với công suất liên tục 24/7 để đảm bảo hệ thống máy móc luôn được vận hành liên tục tùy theo nhu cầu của các nhà tích hợp. Máy tính công nghiệp được chế tạo để có thể chịu được những môi trường khắc nghiệt (không thân thiện với máy tính), chẳng hạn như môi trường nhiệt độ cao, các điều kiện môi trường bẩn, bụi và thậm chí là ẩm ướt, rung động mạnh, nguồn điện không ổn định.

Sự ra đời của máy tính công nghiệp

Máy tính công nghiệp bắt đầu được phát triển những năm 1990 khi các công ty về tự động hóa có xu hướng thiết kế phần mềm có khả năng mô phỏng một PLC chạy trên nền máy tính cá nhân. Ban đầu, việc sử dụng các PC cho ứng dụng tự động hóa thường không tin cậy và gặp phải những vấn đề độ ổn định do hoạt động của hệ điều hành và do sự không tương thích của máy tính trong môi trường công nghiệp.

Kể từ đó, đã có rất nhiều cải tiến trong thiết kế của các IPC như sử dụng các máy tính được thiết kế theo tiêu chuẩn công nghiệp, sử dụng hệ điều hành ổn định hơn. Thậm chí, một số nhà sản xuất còn chế tạo máy tính công nghiệp của riêng mình với nhân hệ điều hành thời gian thực.  Nhân hệ điều hành thời gian thực cho phép ứng dụng tự động hóa và ứng dụng hệ điều hành chạy độc lập với nhau và do đó có thể thực hiện được các ưu tiên theo ứng dụng.

Nhờ chạy trên nền của PC, các máy tính công nghiệp thường được trang bị các bộ xử lí hiện đại và bộ nhớ dung lượng lớn hơn nhiều so với các PLC. Một trong những lợi thế của IPC là có thể chạy được cả ứng dụng HMI và chương trình điều khiển trên cùng một máy tính và do đó tiết kiệm đáng kể về mặt chi phí

Phân loại máy tính công nghiệp (IPC)

Máy tính công nghiệp có rất nhiều loại, tuy nhiên trong đó có 2 loại phổ biến là máy tính công nghiệp màn hình cảm ứng và máy tính công nghiệp không quạt

Máy tính công nghiệp màn hình cảm ứng

Máy tính công nghiệp màn hình cảm ứng là sự kết hợp của một máy tính công nghiệp và một màn hình cảm ứng công nghiệp. Những máy tính công nghiệp màn hình cảm ứng này được thiết kế mạnh mẽ, cứng cáp và khả năng mở rộng linh hoạt là sự lựa chọn hàng đầu trong các ứng dụng giao diện người và máy (HMI), phục vụ chủ yếu trong các lĩnh vực tự động hóa nhà máy, máy móc, thiết bị và dịch vụ thông minh. Máy tính công nghiệp màn hình cảm ứng giúp xử lý các thao tác nhanh gọn hơn, với màn hình cảm ứng giúp người dùng dễ dàng điều chỉnh và thao tác trực tiếp lên trên màn hình của máy tính. Từ những tính năng đó, sẽ tạo thành một chiếc máy tính có chức năng toàn diện nhằm đem lại hiệu suất cao hơn trong vận hành, sản xuất.

Máy tính công nghiệp không quạt

Máy tính công nghiệp không quạt là một hệ thống máy tính loại bỏ toàn bộ thành phần quay (quạt) và chúng có các ưu điểm sau:

• Khả hoạt động ổn định và liên tục 24/7
• Hỗ trợ cấu hình core i3/i5/i7 thế hệ mới nhất.
• Thiết kế không quạt, loại bỏ các thành phần quay => không gây ra tiếng ồn
• Chịu được môi trường nhiệt độ cao từ -20°C đến +70°C
• Lưu trữ dữ liệu tức thời theo thời gian thực
• Tản nhiệt trực tiếp, đảm bảo đáp ứng môi trường khắc nghiệt.
• Chống sụt nguồn, hỗ trợ dải nguồn đầu vào rộng từ 9 đến 36VDC, có chế độ dự phòng 1+1.

Sự khác biệt giữa IPC và PC

Máy tính công nghiệp (IPC) có các chức năng tương tự như một chiếc máy tính văn phòng bình thường (PC); tuy nhiên máy tính công nghiệp sẽ khác máy tính văn phòng ở phần cứng.

• CPU IPC không hề có quạt, nhờ công nghệ cao cho phép nhiệt tỏa ra bên ngoài qua lớp vỏ CPU. Thiết kế không quạt sẽ hạn chế rủi ro bụi bặm hay độ ẩm rò rỉ vào các vi mạch bên trong, làm tăng tuổi thọ và độ bền cho máy tính.
• IPC với hệ thống bộ nhớ trong sẽ lên tới hàng Terabyte và sử dụng những loại chip cho tốc độ nhanh nhất có thể trong khi máy tính văn phòng thì chỉ vài chục GB.
• Hệ điều hành thì hầu như không khác nhau, đều dùng các hệ điều hành cơ bản như Win 7, Win 8, Win 10 hay Linux.

Đó là những điểm khác cơ bản của máy tính công nghiệp, tùy theo từng dòng máy tính sẽ có những thông số kỹ thuật khác nhau nữa.

Tại sao nên sử dụng máy tính công nghiệp (IPC)

Máy tính công nghiệp có những ưu điểm vượt trội hơn so với các máy tính thương mại (máy tính văn phòng) như: độ chắc chắn, độ tin cậy, hiệu suất, khả năng tương thích, khả năng mở rộng và tính khả dụng lâu dài.

Độ ổn định và độ bền cơ học của IPC

Máy tính công nghiệp được thiết kế chuyên dụng để sử dụng trong các môi trường khắc nghiệt, rung động và bụi bẩn. Hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, IPC có thể chịu được nhiều yếu tố:

Sốc và rung: mức độ rung động cao có thể tàn phá các loại máy tính văn phòng thông thường. Máy tính công nghiệp có thể duy trì hiệu suất trong khi chịu rung động liên tục.

Nhiệt độ cao: nhiệt độ quá cao có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ phần cứng. Máy tính văn phòng thường được khuyến nghị hoạt động trong phạm vi nhiệt độ khoảng 30-35°C, trong khi máy tính công nghiệp có thể hoạt động trong nhiệt độ khoảng 55 ° C.

Bụi bẩn và độ ẩm: quạt làm mát là rất cần thiết để điều chỉnh nhiệt của PC, tuy nhiên nó khó có thể ngăn bụi bẩn từ bên ngoài xâm nhập. Quạt làm mát trong PC công nghiệp có bộ lọc đặc biệt và đã trải qua quá trình kiểm tra nghiêm ngặt để đảm bảo luồng không khí sạch và làm mát trực tiếp từ bên trong.

Đạt chuẩn bảo vệ (IP): PC công nghiệp được thiết kế theo tiêu chuẩn các cấp bảo vệ IP, trong khi PC văn phòng thì không. Máy tính công nghiệp cung cấp khả năng bảo vệ chống lại các chất gây ô nhiễm, chống bụi và nước theo các chuẩn IP cao (IP65/66/67/68). Một số loại được thiết kế bằng nhôm và thép không gỉ.

Nhiễu điện từ (EMI): EMI thường phổ biến trong các ngành công nghiệp với máy móc và động cơ lớn. EMI gây ra lỗi giao tiếp giữa các thiết bị và khiến tăng đột biến điện áp làm suy giảm tuổi thọ các thành phần theo thời gian. Thiết kế của PC công nghiệp đảm bảo tính cách ly mạnh mẽ và điện áp ổn định.

Hiệu suất & độ tin cậy của IPC

Máy tính công nghiệp cho phép bạn chạy phần mềm tự động một cách mạnh mẽ, mượt mà, điều khiển các ứng dụng phức tạp và hệ thống điện với độ tin cậy tối đa và hiệu suất cao. Hiệu quả hoạt động có thể được cải thiện đáng kể bằng cách lựa chọn công nghệ và thiết bị đã được phát triển để hoạt động trong môi trường khắc nghiệt .

Các điều kiện công nghiệp điển hình ảnh hưởng đến độ tin cậy của thiết bị, và cuối cùng là hiệu quả và năng suất hoạt động. Hoạt động ổn định và đáng tin cậy là điều quan trọng để tránh được các khoảng thời gian ngừng hoạt động và gây ra tổn thất lớn.

Khả năng mở rộng & tính khả dụng lâu dài

Sự dễ dàng, tính thuận tiện và chi phí sửa chữa hoặc thay thế trong suốt thời gian sử dụng PC là một yếu tố khác cần được cân nhắc. PC công nghiệp có khả năng mở rộng mạnh mẽ hơn PC thương mại để hỗ trợ sự luôn thay đổi của công nghệ và tiếp tục hỗ trợ các ứng dụng cũ có thể chạy trong 5 hoặc 10 năm, trong khoảng thời gian đó thì các linh kiện PC thương mại không còn được sản xuất nữa.

Chi phí sở hữu IPC

Hãy cân nhắc về chi phí vượt quá mức đầu tư ban đầu. Mặc dù một máy tính công nghiệp đòi hỏi khoản đầu tư trả trước lớn hơn, nhưng tổng chi phí sở hữu thấp hơn nhiều so với chi phí sửa chữa hoặc thay thế thường xuyên của các máy tính thương mại không phù hợp và không thể chịu đựng được sự đòi hỏi khắt khe trong các ứng dụng công nghiệp.

Một số lĩnh vực ứng dụng máy tính công nghiệp

Sản xuất và tự động hóa công nghiệp

Máy tính công nghiệp là thiết bị lý tưởng dành cho các hệ thống, dây chuyền sản xuất quy mô lớn vượt quá khả năng bắt chước của người lao động. Với cấu trúc mạnh mẽ và khả năng chống lại các tác nhân môi trường, máy tính công nghiệp được các nhà máy tin tưởng sử dụng để xử lý quá trình sản xuất và lắp ráp tự động một cách an toàn.  Trong hầu hết các hệ thống tự động hóa và sản xuất, máy tính công nghiệp được sử dụng để quản lý các hệ thống điều khiển chuyển động để ghi dữ liệu, kiểm tra và phân tích nhằm tạo ra năng suất sản xuất tốt hơn.

Ví dụ,  ngành công nghiệp sản xuất ô tô đã được hưởng lợi rất nhiều từ sự phát triển của máy tính công nghiệp do mức độ tự động hóa cần thiết. Khả năng giám sát các chức năng lặp lại hàng ngày, theo dõi tài nguyên và phân tích dữ liệu khiến chúng trở thành một yêu cầu thiết yếu trong bối cảnh công nghiệp 4.0.

Máy phục vụ dịch vụ tự động

Máy phục vụ dịch vụ tự động có thể thấy trong các siêu thị, các doanh nghiệp lớn và thậm chí ở các khu vực làm thủ tục tại sân bay. Trong những năm gần đây, hệ thống máy tính all-in-one được trang bị một máy tính công nghiệp và màn hình HMI đã tạo nên một sự chuyển biến cho một nguồn tài nguyên kinh doanh quan trọng. Với kích thước nhỏ gọn, các tính năng mạnh mẽ và được thiết kế chắc chắn để chịu đựng được sự khắc nghiệt của môi trường và sự hoạt động liên tục. Nhiều thị trường mới và đang nổi  đang bắt đầu chấp nhận tự động hóa máy móc và các dịch vụ tự phục vụ như một mô hình kinh doanh tối ưu và có thể giảm được chi phí nhân sự và cải thiện sự hài lòng tổng thể của khách hàng.

Thiết bị kiểm tra, đo lường và thử nghiệm tự động hóa

Theo truyền thống, việc kiểm tra chất lượng đối với các bộ phận trong quá trình sản xuất được thực hiện bằng cách lấy mẫu theo lô nhỏ để xác định chất lượng tổng thể. Ngày nay, máy tính công nghiệp được tích hợp với nhiều khả năng tự động hóa hơn để đảm bảo chất lượng và độ chính xác hơn nữa của các bộ phận. Ngoài ra với sự kết hợp của máy kiểm tra lỗi, máy tính công nghiệp có khả năng kiểm tra các thành phần nhanh hơn và chính xác hơn so với các quy trình kiểm tra trước đó. Điều này tạo ra một quy trình sản xuất hiệu quả hơn và giảm số lượng sản phẩm bị lỗi ra thị trường, tạo ra giá trị và năng suất tốt hơn trong sản xuất.

An ninh và giám sát

Máy tính công nghiệp cũng đã được thiết kế để ứng dụng trên xe và đáp ứng các điều kiện nhỏ gọn để đảm bảo giao thông và an ninh công cộng. Một số ưu điểm chính của IPC như hỗ trợ dải nhiệt độ rộng và khả năng chống sốc / rung động là rất quan trọng cho việc lắp đặt trong xe. Máy tính công nghiệp có thể hỗ trợ nhiều cổng PoE nhằm cung cấp các kết nối ổn định đến camera IP và cải thiện băng thông, đảm bảo sự an toàn của hành khách hơn. Cuối cùng, với thiết kế chắc chắn và không quạt của máy tính công nghiệp làm cho nó trở nên lý tưởng để triển khai trong các ứng dụng giám sát đòi hỏi khắt khe.

Khai thác dưới lòng đất

Tính chất của khai thác hầm lò đòi hỏi máy tính được thiết kế đặc biệt có thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt đặc trưng như bụi, nhiệt độ rộng và rung động. Máy tính công nghiệp cực kỳ mạnh mẽ và có thể hoạt động trong môi trường ngoài trời khắc nghiệt nhất. Những đặc trưng này rất có lợi cho các thiết bị khai thác hầm lò vì nó mang lại hiệu suất cao, cho phép thu được các phép đo từ xa có giá trị cho các công trường xây dựng và đào bới.

Hàng hải và quân sự

Các chuyên viên quân sự và hàng hải yêu cầu máy tính công nghiệp chắc chắn có khả năng hoạt động trong các điều kiện khắc nghiệt trên tàu và các hoạt động kiểm soát mặt đất. Ít phải bảo trì và tuổi thọ cao của IPC đáp ứng các yêu cầu và lịch trình của các hoạt động quân sự. Ngoài ra, các máy tính công nghiệp siêu bền, có khả năng tùy chỉnh chống bụi và nước hoàn toàn nhằm mang lại tính hiệu quả, linh hoạt trong các ứng dụng quân sự khác nhau.

Bài viết trên đây, MC&TT đã chia sẻ cho bạn về khái niệm IPC hay còn gọi là máy tính công nghiệp, lịch sử ra đời, phân loại, ưu nhược điểm của IPC và sự khác biệt của IPC so với PC. Chúng tôi hy vọng, những chia sẻ trên đây sẽ giúp ích cho bạn trong quá trình nghiên cứu, học tập và làm việc. Xin cảm ơn!