聊聊身边的迷你主机——工控机科普篇①

　　说起迷你主机，很多人可能觉得日常距离我们生活很远，其实迷你主机元老NUC，最早就是作为“工控机”的一种，在我们身边悄悄工作很多年了，这次就给大家介绍一下生活中能见到的一些工业/商业迷你主机、工控机，看看它们内部到底是什么样子。

　　所谓工控机，IPC，Industrial Personal Computer，就是专用于工业环境中的增强型电脑主机，从以往的资料来看，起源自80年代美国AD公司的MAC-150类IPC计算机，其后IBM推出了IBM7532，被视为是工控机技术初步成熟的标志。当时的它，是个重达20公斤的庞然大物。

　　到了目前，除了渐渐消费化的NUC之外（当然正统的NUC Pro系列依然是可以7×24小时工作的准工控机），工控机则能够理解为具有高可靠性和制造精度标准的“特种电脑”，能够承担在恶劣工况（高温度、高湿度、多灰尘等情况）下稳定运行使命；具有比较强的抗干扰的能力，抵御对电磁干扰和其他外部干扰源影响，保证数据准确性和设备安全运作；以及多扩展接口、多功能性和定制性强等特点，有助于提高生产效率，满足工业现场环境的多样性和复杂性工况的使用上的要求，举个简单例子：日常中大家最常见到的刷卡的闸机，里面一般就是一台工控迷你主机：

　　当然也有例外，就比如最近热门的“人怎么这么能闯祸 关于名字里有生僻字把自助取票机给 机这件事”：这种情况。

　　当然，这其实是软件的字库的问题，并不是工控机出了问题，软件虽然死了，机器可非常坚强！当然IPC并不单纯只应用于人机交互作用，还大范围的应用于收银、自动化生产线、机器人控制、机器视觉、轨道交通、医疗、航空等各领域，这次找了几台典型的工控机，来一起看看到底有什么特别。

　　今天这台是来自英特智能的IPC6901，英文名称是Inter Smart，Inter这一个名字原来已经有厂商了啊哈哈哈哈哈……显然看名字就明白他们以做Intel的迷你主机为主，这也是INTEL目前仍有非常大的优势的领域之一，工控机的厂家很多在消费市场都完全没名气，但是规模都不小，毕竟第一产业第二产业才是支柱，就好比世界500强里可能一多半大家都没什么概念……

　　它这个造型，不少人一眼就觉得眼熟：啊，是软路由！的确，目前很多厂商出售的软路由，说白了就是性能较弱的多RJ45网口工控机，要不然一般的机器也扛不住软路由这样7×24小时恶劣的工况。这台细看也有异曲同工之处，不过多的却是目前鲜少用到的COM口和USB2.0接口。

　　砖头适配器的输出高达19V 9.5A，总输出功率来到了180W，属于过饱和配置，能够为机器运行提供更稳定的保障。而且电源输入是宽幅 100-240V，能够应对各种用电环境。

　　整机近乎fanless设计，整个就是一个大铝坨，巨重！散热片呈锯齿状间隔排布，中间还有主动散热风扇来提升散热效果，即便是风扇不转，这个散热规模应对个几十W的散热也没啥压力，这就是工控机的设计思路之一。

　　背部的扩展接口也是很丰富，HDMI DP确保能快速接入各类显示器调试、排障，还有两个USB 3.0 A口，能保证资料数据的高速传输，除此以外还有RJ45网口，USB 2.0 A口和音频接口和WIFI接头，此外比较引人注目的就是有两个COM口——现在好多读者可能都没见过这个接口了，这样的一个东西也叫串口（RS232），诞生于1970年，54岁了……其最大的优势就是简单，只需要3根线发送Tx、接收Rx、地线GND就能轻松实现串行数据传输，一个标准的RS232共有9根线根握手信号线根地线，传输速度最高可达……20kbps，也就是大概2500字节每秒……而且这个速度还是理论上限速度，一般常用的是115200和9600波特率，也就是115200或者9600bps，有兴趣的可以算一下大概多少速度。

　　串口作为PC中目前能见到的年龄最大的爷爷辈接口之一，最大的优势就是兼容性极好，极为简单，对设备的要求也低，最重要的是相对来说比较稳定可靠（都这么简单了当然可靠），在日常生活中对速率要求不高的各种古早工业“外设”都得用它，比如在工业生产里用于连接控制器、传感器设备等作用，至今在嵌入式系统开发、设备调试、远程控制、数据采集等领域仍能发挥巨大的作用，因此仍然大范围的应用于各类专业领域。

　　在PC中很早就取消了串口的设计，在千禧年前后基于PCI总线的主板上，还能经常见到COM口的身影（同时还有用于打印机和早期手柄的并口LPT，那个是真正淘汰了），在PC转入PCI Express总线之后，在民用级主板上就几乎见不到串口的身影了。所以目前来说，“有串口”就是工控机的一个重要标志之一，毕竟真的只有工业环境会用到这个了。

　　（1998年的440BX主板，能够正常的看到红紫色的是LPT并口，下面的是俩串口）

　　说回我们的工控机，前面板除了POWER之外还有两组共4个USB 2.0 A口，这样，全机A口数量就来到了8个，相当恐怖。就这还有两个预留USB口没用上，COM 3-6口也安置在这一侧，串口虽然已经50多岁了，消费级产品上也完全绝迹，但是依然在工业产品上非常活跃，远远称不上是“时代的眼泪”，甚至虽然AMD和Intel早就对这个上古接口不再提供支持了，但是OEM厂商依然得按照每个用户需求魔改出COM口来，就像这台机器一样，CPU甚至是……（留个悬念），搭配上发布54年之久的古早串口，这组合就问你city不city！

　　工控机本身也需要极端的稳定，因此在POWER一侧还有地线开孔，有效接地能更好的提升稳定性。

　　另外这类工控机在IO接口上也能够给大家提供多种不同的配置方案，都是可高度定制的，软路由党狂喜的双网口之类的自然不再话下，比较特别的除了COM口之外能够正常的看到左上角那个绿色的DC12V接口，用来直接给外部设备供电。

　　顶部的主动散热风扇能实现附近散热片的覆盖，上面还有防护盖，这个风扇最大作用是提供辅助散热，也是保稳定的，本身机器巨大的散热体积就已经足够了。

　　这台型号是QM14U-16G-256G-蓝牙Wi-Fi，在接电之前绝对没意识到配置有多离谱……

　　通常情况下工控机为了稳定可靠是不允许拆解的，不过这次我们是为了科普大义嘛！拆了就拆了！想来厂商应该不会打死我的吧……（逃）

　　从这里能够正常的看到，处理器部分采用了一大坨实心铝块作为散热，然后上面有厚厚一层导热垫及硅脂，用以和顶盖的巨大散热连接辅助散热（拆的时候不小心弄碎了，拍照的时候清理掉了），而除了主板背面的原生接口外，两个COM口和主板正面一次的两组USB 2.0和4个COM口均来自于主板上的接口扩展。这样设计的优点是如果有线材或者接口出问题，替换线材就可以排障，降低了主板维修的成本——经常能见到接口被扯坏导致主板整个得返厂的例子，而用这种软线连接的话只要换掉接口排线就可以了。

　　COM口的扩展分成三组，其中COM3-6为一组，1，2分别为一组，通过点胶方式形成了硬连接，避免运输、倒悬工作时出现接触不良的问题。

　　这种点胶固定工艺在内存、接口、电池等位置都有使用。工控机的工艺虽然粗犷，但是稳定性那必然是刚刚的。

　　作为随时准备应付7 x 24全天候工况的机型，这类工控机主板的做工用料也是非常扎实的，主板上密密麻麻的布线和元件看着就有一种强劲的美感，CPU部分更是大量采用了钽电容，自然造价不菲。

　　除此之外，在主板的各个位置还留有各式各样的接口与插针，比如PC上基本见不到的EDP/LVDS显示器接口，为不同工况的不一样的需求准备好，这才是真正的超强扩展和可定制性！

　　甚至还为5G/4G网络接入预留了接口，旁边还有SIM卡插槽，方便在难以布设有线网的点位部署机器，那些物联网卡的真正用途大多都是在这样的机器中。

　　看完了机身的开箱，再来看附件，除了筷子式天线之外，还有一套”上架套件“，这在一般的迷你主机当中可是看不到的，用于固定在机架上使用。

　　到了揭晓谜底的时候了，这样一台搭载了6个上古COM的工控主机，用的是什么平台呢？

　　当当~~~是最新的Intel Core Ultra 5 125H！就问你离谱不离谱！RS232+Core Ultra的组合，看起来就有一种时空穿越的割裂感。只要有需求，什么组合我们都能造出来！

　　个人猜测这个组合其实是未解决维护年限的问题吧，毕竟通常的工控机的工作年限都在5-10年甚至更长，如果是今年新出的机器，那自然就得选今年的新CPU，不然等临近保修期结束，再想找十几年前的古董CPU那可就太难了……

　　这种机器自然不是以性能见长的，简单拷个FPU试试，如此巨大的散热规模下只给了24W的功耗，室温26摄氏度的情况下FPU只有50来度，而且也没有继续上升的趋势（截图时间有点短，实际跑了半小时左右），毕竟工控机的特性就是7×24小时嘛，稳定要求远大于性能，这种性能取向非常稳妥。

　　这次的IPC6901属于是专用性比较强的工控机设备，特点是最新的平台搭配了最老的接口，同时还具备高可靠性，新的Core Ultra平台性能自然也在工控机里首屈一指了，能跑光追和AI的工控机就问你怕不怕！如果大家感兴趣的话，后面我们还会带来更多的工控机拆解科普~~

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