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IPC（Industry Personal Computer）簡稱工控機，在惡劣的環(huán)境下使用，對產品的易維護性、散熱、防塵、產品周期、甚至尺寸方面都有著嚴格的要求。因此在設計和選擇工控機平臺的時候，考慮的更多的是機構的設計，然后才是對性能等的考慮。首先我們先來談談工控機機設計的理念：
1、工控機的尺寸設計
工控機在很多情況下使用是應用于某個系統(tǒng)之中，因此常常被放置在某個設備之中或上架。因此對尺寸有較嚴格的要求。根據(jù)用戶的使用情況，分為上架式和壁掛式兩種設計。
上架式：現(xiàn)在市場上最為常見的研華工控機IPC－610就是標準的4U高度19英寸上架式機箱。可以應用在標準的機柜之中。
工控機的架構分析
針對客戶的不同需求，我們會提供1U、2U、3U、4U、5U和7U高度的機箱。
一般來說，在1U或2U的機構設計上面。由于機箱體積有限，但CPU的功耗日益加大（最新的P4CPU功耗已超過100W），因此內部散熱風流設計變成了廠商面臨的最大問題。而機構散熱設計的功力在很大程度上反映了一個廠商的技術實力。（關于機構散熱的設計我們會在后期的文章中討論）。
對于1U工控機多用于對體積要求較高的電信領域，大多配合上架使用，工控機廠商通過PICMG1.0架構的CPU卡的體積優(yōu)勢，配合1U高度的蝶型底板，可支持最高2個PCI全長卡。從而滿足某些要在1U機箱中集成某些特殊規(guī)格卡的用戶需求。
對于4U，7U的機構設計，由于機箱的體積變大，在狹小機箱中面臨散熱因素已不是主要考慮因素。因此如何合理的利用機箱空間在有限的空間內提供更多的驅動器托架、如何提供多個擴展卡槽位、如何支持雙CPU卡、如何抗振動、如何易于維護等因素變成機構設計的主要考慮因素了
此外，由于某些設備制造商需要把控制中心（IPC）放置在其設備之中。因此對工控機的體積有較為嚴格的要求。傳統(tǒng)的上架式19英寸機箱體積基本很難滿足要求，因此針對此種客戶需求，推出了壁掛式的機箱。例如研華的IPC－6606/6608壁掛機箱系列。這類機箱由于體積小，并且應用環(huán)境在某設備內部，因此設計理念也重在散熱和擴展性能上。
這次我們簡單討論了工控機的尺寸上面的設計 ，工控機根據(jù)應用需求整體上可以分為兩大類上架式工控機和壁掛式工控機，后面我們將會從機構設計的散熱、抗振、防塵、易于維護、防EMC等角度慢慢來和大家一起探討工控機的獨特特性。
上面我們討論了工控機在體積方面的設計，由于使用方式的不同，大致可以分為上架式和壁掛式兩大類。這期我們會來討論一下工控機內部機構設計的理念。
早期的工控機就是一個質量更好的PC。但是隨著時間的推移，工控機架構有了本質上的變化，根據(jù)用戶使用環(huán)境的變化，演變成了現(xiàn)在流行的底板加插卡的架構。這種架構主要有如下的優(yōu)點：
維護時間減少
隨著工控機被大量用于工業(yè)現(xiàn)場，基于母板的系統(tǒng)是不靈活的，為了修復或更新系統(tǒng)需要更換整個母板。更換母板需要在母板拿走之前把所有的插卡和電纜都拔掉。這就導致修復或更新時系統(tǒng)停機時間增加，這在工控現(xiàn)場是不可接受的。
因此工程師們想到另外一個方法，取消母板架構，而把核心的CPU處理單元做在一張插卡上，其它的擴展界面則做在底板上，底板是由一些連接器和無源器件組成的。這種結構使得系統(tǒng)更新和修復簡單而且停機時間最少。這種設計理念影響了整個工控機的發(fā)展。現(xiàn)在我們ECG事業(yè)群的PC104總線技術的嵌入式小板也和這種理念有異曲同工之妙。
研華第一款BP架構的產品出現(xiàn)在1991年，早期由于沒有PCI總線，該款產品是基于ISA總線的。后來PCI總線技術成為PC技術的主流時，1994年，PICMG組織及時在無源底板結構中導入了PCI技術，制定了基于ISA/PCI技術的PICMG1.0標準。
極佳的擴展性
PICMG1.0標準除了上文所闡述的系統(tǒng)更新和修復時間短的主要優(yōu)點外，還存在另外一個主要優(yōu)點：具有極佳的擴展性。
工業(yè)現(xiàn)場使用工控機做控制核心，會接上多種擴展卡，擴展卡以早期的ISA卡、主流PCI卡為主，比如我們研華IAG部門的多種采集卡和測量卡。而視用戶需求，所使用的ISA、PCI槽也不同。舉例來說，某些傳統(tǒng)的數(shù)控機床廠家，為保障其早期在ISA技術上的投資，會采用傳統(tǒng)的ISA控制卡為主。而一些從事視頻監(jiān)控的廠家，由于ISA帶寬根本無法滿足苛刻的視頻帶寬需要，必然要采用PCI視頻捕捉卡，但是也許會同時選擇幾個ISA界面的IO卡配合攝像頭云臺使用。因此用戶對ISA和PCI插槽的需求多種多樣。
傳統(tǒng)的商用母板上PCI、ISA數(shù)量固定，早期主板由于面積所顯，一般僅提供3個PCI，3個ISA槽，后來ISA在民用市場面臨淘汰，因此諸多商用主板廠商基于成本考量，取消ISA槽，或僅提供一個ISA槽。因此對于工控用戶的多樣性，商規(guī)主板提供的槽數(shù)難免捉襟見肘。PICMG1.0無源底板標準最高可提供20槽，所提供的ISA、PCI數(shù)量也可根據(jù)用戶需求隨意調整。
優(yōu)秀的散熱特性
此外采用PICMG1.0架構也有助于整體系統(tǒng)的散熱，當然，底板加插卡的物理架構還有一些缺陷，例如，金手指處容易氧化，槽部位容易在振動的情況下松動，因此不太適應那些具有腐蝕性和振動性的環(huán)境下。對于這些情況，業(yè)界推出了基于PICMG2.0規(guī)范的CompactPCI技術，但由于價格、開發(fā)難度等因素，CompactPCI在一段時期內較難進入主流市場。因此研華針對這種情況推出的工業(yè)母板系列作為補充（后文會來探討工業(yè)母板的市場）。
據(jù)統(tǒng)計，灰塵、散熱、靜電是造成計算機不穩(wěn)定的三大主要因素。但商用PC機由于使用環(huán)境的不同，僅在散熱方面遵守AT、ATX、乃至最新的BTX架構，而灰塵和靜電問題在普通使用環(huán)境下并不突出，因此商用PC對此考慮很少。
但工控機使用環(huán)境比較特殊，經常在高溫、粉塵、供電條件不好的環(huán)境下運行，并大多是在7X24小時環(huán)境下運行。而由于架構的不同，商用PC的機箱設計理念也不能直接照搬到工控機。因此在散熱、防塵方面工控機必須有自己的設計理念，散熱的好壞直接影響到工控機的穩(wěn)定性，下面我們重點來介紹一下工控機在散熱和防塵的特性。
