工控機(jī)從基于克隆IBM電腦主板的用于控制制造過程的4U機(jī)架式系統(tǒng)開始，自1980年代首次亮相以來，隨著AIOT和自主機(jī)器人時(shí)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(dòng)化，工控機(jī)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(biāo)牌、公用事業(yè)運(yùn)營、環(huán)境監(jiān)測(cè)等許多領(lǐng)域。

如今，工控機(jī)可以嵌入到生產(chǎn)尖端半導(dǎo)體元器件的智能工廠機(jī)器中，也可以嵌入到幫助進(jìn)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(jī)器中，甚至可以嵌入到地鐵入口處，控制刷卡進(jìn)出的旋轉(zhuǎn)閘門。

工控機(jī)與商用電腦不同，它們用于通信和控制

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

此類系統(tǒng)中最先進(jìn)的系統(tǒng)具有機(jī)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(dòng)者，標(biāo)志著從物聯(lián)網(wǎng)到AIoT的范式轉(zhuǎn)變。

工控機(jī)部署到人類需要的每一個(gè)地方——它們的應(yīng)用場(chǎng)景

這些工控機(jī)可以嵌入位于沙漠或海濱地區(qū)的風(fēng)力渦輪機(jī)中，這些風(fēng)力渦輪機(jī)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(yùn)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(dòng)以及高壓和電磁干擾的機(jī)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(dòng)駕駛汽車和飛機(jī)）中，必須征服道路或空中的所有極端情況。

一些工控機(jī)嵌入必須遵守手術(shù)室無菌和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)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(hù)硅片免受環(huán)境污染。

是什么使得工控機(jī)的制造如此具有挑戰(zhàn)性？

工控機(jī)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

工控機(jī)必須采用比普通電腦更高級(jí)別的堅(jiān)固設(shè)計(jì)，以便在可能包含極端惡劣條件并需要24/7不間斷運(yùn)行的應(yīng)用環(huán)境中提供可靠穩(wěn)定的運(yùn)行。工控機(jī)通常具有更寬的工作溫度范圍，并且具有更強(qiáng)的抗沖擊、振動(dòng)、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(fù)面環(huán)境因素的能力，具體取決于其應(yīng)用設(shè)置和場(chǎng)景。

工控機(jī)不僅必須保持符合其領(lǐng)域計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，而且還必須遵守其垂直市場(chǎng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(jī)必須具備特殊的I/O設(shè)計(jì)，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(diǎn)。例如，用于工廠自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)中很少見。此外，用于控制數(shù)字標(biāo)牌的計(jì)算機(jī)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(kuò)展槽來提高圖形處理性能。更豐富、更通用的I/O設(shè)計(jì)通常會(huì)增加系統(tǒng)部署的靈活性和可擴(kuò)展性，并為客戶帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。