從物聯(lián)網(wǎng)到AIoT——工控機的范式轉(zhuǎn)變

工控機從基于克隆IBM電腦主板的用于控制制造過程的4U機架式系統(tǒng)開始，自1980年代首次亮相以來，隨著AIOT和自主機器人時代的到來，一代又一代變得越來越小巧和智能。除了工廠自動化，工控機的應(yīng)用已經(jīng)滲透到智能交通、國防和安全、電力和能源、醫(yī)藥、數(shù)字標牌、公用事業(yè)運營、環(huán)境監(jiān)測等許多領(lǐng)域。

如今，工控機可以嵌入到生產(chǎn)尖端半導(dǎo)體元器件的智能工廠機器中，也可以嵌入到幫助進行腦部手術(shù)的醫(yī)療XR設(shè)備中，也可以嵌入到將貨物送貨上門的無人駕駛汽車中，還可以嵌入到為便利店或餐廳的顧客提供自助服務(wù)的Kiosk機器中，甚至可以嵌入到地鐵入口處，控制刷卡進出的旋轉(zhuǎn)閘門。

工控機與商用電腦不同，它們用于通信和控制

與通用計算機（例如家庭或辦公室使用的臺式機）不同，工控機是部署或嵌入自主系統(tǒng)中的特殊個人計算機(PC)，可提供收集和分析數(shù)據(jù)、實現(xiàn)系統(tǒng)控制或監(jiān)控以及M2M和人機通信所需的計算能力。

此類系統(tǒng)中最先進的系統(tǒng)具有機器學(xué)習(xí)和人工智能(AI)功能，具有高度的自主性，并且過程中所需的人工干預(yù)最少。有些人將它們視為第五次工業(yè)革命的推動者，標志著從物聯(lián)網(wǎng)到AIoT的范式轉(zhuǎn)變。

工控機部署到人類需要的每一個地方——它們的應(yīng)用場景

這些工控機可以嵌入位于沙漠或海濱地區(qū)的風力渦輪機中，這些風力渦輪機暴露在巨大的晝夜溫差和其他不利的環(huán)境因素中?；蛘?，它們可以嵌入控制或監(jiān)控能源/電力/污水/運輸設(shè)施的戶外系統(tǒng)中，并且必須承受惡劣和多變的天氣條件。

其中一些可以安裝在易受極端沖擊和振動以及高壓和電磁干擾的機車車輛或路邊設(shè)備中。其中一些具有人工智能功能，并部署在無人駕駛汽車（包括自動駕駛汽車和飛機）中，必須征服道路或空中的所有極端情況。

一些工控機嵌入必須遵守手術(shù)室無菌和衛(wèi)生標準的醫(yī)療設(shè)備中。有些可用于高端智能工廠，如半導(dǎo)體工廠，那里的潔凈室比醫(yī)院手術(shù)室干凈100倍，用于保護硅片免受環(huán)境污染。

是什么使得工控機的制造如此具有挑戰(zhàn)性？

工控機的特點和優(yōu)勢

工控機必須采用比普通電腦更高級別的堅固設(shè)計，以便在可能包含極端惡劣條件并需要24/7不間斷運行的應(yīng)用環(huán)境中提供可靠穩(wěn)定的運行。工控機通常具有更寬的工作溫度范圍，并且具有更強的抗沖擊、振動、濕度、灰塵、鹽、酸、電壓、電磁干擾、惡劣天氣或任何其他類型的負面環(huán)境因素的能力，具體取決于其應(yīng)用設(shè)置和場景。

工控機不僅必須保持符合其領(lǐng)域計算機的標準，而且還必須遵守其垂直市場的行業(yè)標準或法規(guī)，以滿足應(yīng)用需求和與其他系統(tǒng)組件的互操作性。

工控機必須具備特殊的I/O設(shè)計，以連接其特定應(yīng)用系統(tǒng)中的不同傳感器和設(shè)備。不同的應(yīng)用通常有各自的I/O側(cè)重點。例如，用于工廠自動化的計算機通常需要RS232/422/485等串行端口來支持Modbus/Fieldbus串行通信協(xié)議，或LAN端口來支持以太網(wǎng)，而這在商用計算機中很少見。此外，用于控制數(shù)字標牌的計算機需要更多種類的圖像輸入/輸出端口來顯示高質(zhì)量的圖像，以及擴展槽來提高圖形處理性能。更豐富、更通用的I/O設(shè)計通常會增加系統(tǒng)部署的靈活性和可擴展性，并為客戶帶來更大的經(jīng)濟效益。