工控主板与商用主板有什么区别

研为科技 发表于 2020-06-11 11:48:36 收藏 已收藏
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工控主板与商用主板有什么区别

研为科技 发表于 2020-06-11 11:48:36
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  工控主板是工控机的重要组成部分,能够适应工业现场的复杂环境和长时间的高负荷工作。与商用主板的差别有:

  一、元器件的用料与设计

  商用主板

  商用主板由于其更新换代的速度比较快,追求的是产品的时效性,以及本身产品的市场定位,对元器件选择要求上一般,元器件的用料使用普通级别即可。如电容,商用主板都是大量使用普通的电解电容,一是出于商用市场产品的使用考虑,二是为降低主板的成本考虑。

  工控主板

  1、工控主板的元器件

  工控主板选料,会选用经过长时间、高要求验证元器件,用以保证产品在复杂条件下高可靠性要求。

  2、工控主板的电容

  工控主板采用的是高质量贴片式的固态电容、钽电容、陶瓷电容。商用主板基本都是大量采用针脚式的电解电容,因为电解电容成本低、容值大一个可以顶多个贴片或坦电容。从性质来说, 电解电容稳定性不及钽电容、陶瓷电容高,寿命不及它们长,耐高温程度不及它们好。贴片式电容比针脚式电容更加稳定。从价格上,钽电容比普通的电解电容要贵,且由于钽电容的电容量较小,使用在主板上时,需要使用更多数量的电容,单单钽电容的成本就是电解电容的几十倍,这也是导致工控主板比商用主板成本价格高的原因之一。

  3、工控主板的PCB

  商用主板采用的是4层PCB设计,一般的PCB线路板分有四层,最上和最下的两层是信号层,中间两层是接地层和电源层,将接地和电源层放在中间。工控主板采用的是6层以上PCB线路板设计,其设计是为了加强主板的抗电磁干扰、电磁兼容能力,增强主板的稳定性等。

  4、工控主板的使用周期

  与商用主板2到3年使用周期不同,大多数的工控主板使用周期要求在3年以上,部分高品质的工控主板,使用周期甚至达到5—7年。

  二、CPU的差异

  1、CPU的功耗

  工控主板一般选用的是低功耗的CPU,以便适应工控行业复杂的环境应用。

  2、CPU的线路设计

  由于工控主板需要适应宽温、宽压的工业应用环境,工控主板对电压的适应范围比商用主板更宽,工控主板的电压范围一般在9—36V之间。对于CPU的线路布局和设计,要求更加精密。

  3、抗电磁波干扰能力不同

  由于商用主板的市场定位和良好的使用环境,其产品一般只会做商用级的电磁兼容测试,抗电磁波干扰能力较低。工控主板由于针对工业市场,对抗电磁波干扰能力要求较高,需要通过EMI、EMC等测试和认证。

  三、排产流程与检测流程

  工控主板很多时候是根据某种应用开发出来的,可能只适应某种应用,所以它的使用量是很有限的,而商用主板是大众化的的,所以它一次性的投产可以非常大。由于产量的原因,工控主板会比商用主板的排产费用分摊高出很多。这也是造成工控主板与商用主板成本差异的一个方面。

  一些大厂家对商用主板的测试是通过T3三道测试工序:ICT、FUNTION、MANU。绝大多数的厂家对商用主板只通过T1一道测试工序:ICT。ICT就是线路测试,是否有开路,短路,这个时候不加任何外设(CPU、DIMM等治具),目的就是避免到后面FUNTION的时候烧坏治具。 FUNTION主要就是功能测试,会加上CPU、DIMM等外设,做一次开机测试,这里会发现所有的问题,基本FUNTION通过就可以了。MANU就是实测了,所有的外设全部接上,开机测试,检测兼容性等等。

  工控主板出产前是要严格通过多道测试工序一般T5~T7,除ICT、FUNTION、MANU外还要做的测试,如温度、振动、安全性等测试,确保每片主板的质量。

  四、尺寸规格

  商用主板目前主要采用ATX架构。

  工控主板为了适应多种应用环境,采用集成度高,体积小,多种尺寸规格的主板,包括3寸板、5寸板、ATX、Micro-ATX、LPX、半长卡、全长卡等各种规格。

  五、接口的支持

  商用主板往往只能提供4根PCI插槽,由于受制于PCI规范,基本上PCI4的驱动能力有相当大的衰减,因此大多数商用主板仅提供3根PCI槽。

  工控主板除支持PCI、PCIE插槽外,同时可以支持Mini PCIE、COM口、USB口等接口。内嵌GPIO总线,可以实现GPI、GPO功能。而且工业半长卡、全长卡能与底板配合更具扩展性支持多个PCI、PCIE、Mini PCIE扩展。当然3.5寸等嵌入式主板是属于定制类的规格,其扩展性就不会考虑太多。

  六、使用环境

  工控主板常在复杂环境下工作(潮湿、振动、多尘、辐射、高温等),商业主板大部分只能运行在安定的环境下(室内、常温等)。

  七、保护功能

  商用主板没有提供的任何的保护功能。工控主板通过特殊设计,在遇到死机等异常情况,可以实现看门狗自动重新启动、防浪涌冲击等功能,全力的保证系统在恶劣环境的高稳定性的要求。

  八、客制化

  普通的商业主板一但生产出来就无法再针对市场需求更改,完全无客制化的设计。而工控主板可以灵活的满足客户后续的特殊需求,实现客制化,更好、更完美配合客户的使用需求环境。

  工控主板从设计,用料,生产,制造都是经过严格的筛选和测试,保证了用户正常、高可靠性的使用,使用户在使用过程中能极大降低其使用及维护成本。近年来,随着技术的进一步成熟,工控主板的销售量越来越大,工控主板的成本也大幅度下降,其价格与商用主板的价格也不断拉近。此外,工控主板的应用领域越来越广,证明用户对工控主板的品质要求在提高,所以用户在选用工控主板时应明确需求,什么场合什么环境应用什么工控主板。

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