Промышленные могут использоваться в качестве:

• Операторских станций
• Упрощенных серверов баз данных
• В качестве контролеров автоматизации

Промышленные компьютеры существенно отличаются от офисных по конструктивным признакам, однако используют те же микропроцессоры и архитектуру.

Основными отличиями являются следующие:

• разъемы для сменных плат устанавливаются на пассивной объединительной панели, а не на материнской плате
• для сменных плат используются надежные штырьковые разъемы
• для смены плат не нужно раскрывать корпус
• используются специализированные промышленные компьютерные шины CompactPCI, AdvancedTCA, COMExpress, VME, VXI и др.
• вместо жесткого диска может быть использована флэш-память
• наличие сторожевого таймера
• применение вентиляторов со сменным пылеулавливающим фильтром или отсутствие вентиляторов
• прочная несущая конструкция с надежным креплением плат пружинящими планками с винтовыми зажимами
• применение блоков питания повышенной надежности, с защитой от к.з. по выходу и с расширенным диапазоном сетевых напряжений (от 100 до 250 В); резервирование блоков питания
• наличие энергонезависимой оперативной памяти (с аккумуляторным питанием), которая сохраняет данные при сбоях или исчезновении питания
• в одном конструктиве и на одной объединительной шине может располагаться несколько компьютерных систем
• наличие съемной флэш-памяти
• применение, кроме Windows, операционных систем DOS, Linux и операционных систем реального времени

Конструктивное исполнение промышленного компьютера обеспечивает защиту от пыли, влаги, вибрации, электромагнитных наводок и облегчает техническое обслуживание. Для работы в диапазоне температур от -40 до +70 ºС используется индустриальная элементная база с расширенным температурным диапазоном или, если это возможно, искусственный подогрев и принудительное охлаждение.

Монтаж промышленного компьютера может быть выполнен в стандартной 19-дюймовой стойке, на панели, на столе, на стене, на DIN-рейке и в специализированном конструктиве. Органы управления промышленным компьютером (кнопка сброса, питания и клавиатура) могут закрываться дверцей с ключом.

По быстродействию и емкости памяти промышленные компьютеры всегда уступают офисным, что связано с большой длительностью разработки новых модификаций: за время разработки промышленного компьютера успевает смениться несколько поколений офисных ПК. Это объясняется несравненно меньшей емкостью рынка промышленных компьютеров по сравнению с офисными, которая определяет размер инвестиций в новые проекты.

Подавляющее большинство промышленных компьютеров относится к магистрально-модульным системам. Они не имеют объединительной материнской платы, вместо нее используется пассивная кросс-плата (соединительная плата), содержащая только разъемы, соединенные общей магистралью. Все платы компьютера вставляются в корпус спереди и закрепляются планками с амортизаторами для повышения виброустойчивости. Это сделано для удобства замены плат при обслуживании. Платы соединяются с кросс-платой с помощью штырьковых разъемов, которые гораздо надежнее печатных разъемов в офисных ПК. Количество слотов для сменных плат превышает 10.

Для промышленных компьютеров существует несколько стандартов, направленных на обеспечение открытости таких систем. Открытые стандарты для шин промышленных компьютеров разрабатывает консорциум PICMG (PCI Industrial Computer Manufacturers Group), в состав которого входят более 450 компаний компьютерной индустрии и телекоммуникации. Консорциум был организован в 1994 году и результатами его работы являются стандарты PCI, CompactPCI, AdvancedTCA, COMExpress и др.

Стандарт PICMG 1.0 позволяет разместить до 20 плат расширения в одном корпусе и предусматривает применение шин PCI и ISA, которые имеют общую пропускную способность 538 Мбайт/с.

Стандарт PICMG 1.3 базируется на последовательной шине PCI Express. В основе PCI Express лежит последовательная передача данных по нескольким независимым последовательным каналам передачи (от 1 до 32), что исключает необходимость синхронизации битов в передаваемом слове, как в параллельных шинах.

Каждый канал PCI Express состоит из двух однонаправленных линий передачи (по одной в каждом направлении) и использует физический уровень стандарта LVDS (Low Voltage Differential Signaling - "низковольтная дифференциальная передача сигнала"), который основан на балансном способе передачи сигнала по витой паре проводов. Тактовая частота канала составляет 2,5 ГГц, что обеспечивает пропускную способность одной линии передачи 250 Мбайт/с и всей шины до 8 Гбайт/с в каждом направлении при количестве линий 32.

Применение шины PCI Express позволяет установить сразу несколько портов Ethernet 1000Base-T на одной процессорной плате и увеличить число USB портов до 10-ти.

Шина VMEbus была разработана в начале 80-х годов, но до сих пор используется достаточно широко благодаря существованию большого числа производителей и выбора плат. VMEbus платы имеют размер для конструктива "Евромеханика" (см. ниже). Пропуская способность 16-ти или 32-разрядной шины VMEbus составляет 40 Мбит/с.

Существует также 64-разрядная версия шины с пропускной способностью 80 Мбит/с. Для автоматизированных измерительных систем используется шина VXI (VME eXtension for Instrumentation), которая является модификацией шины VMEbus.

Конструктивно платы с шиной Compact PCI представляют собой еврокарты высотой 3U (100x160 мм) с одним разъемом или 6U (233х160 мм) - с двумя разъемами. Контакты питания в разъемах сделаны длиннее, чем сигнальные, поэтому при замене платы питание подается раньше, чем сигналы. Это делает возможной "горячую замену" плат при соответствующей доработке программного обеспечения. В системах автоматизации измерений широко используется шина PXI (PCI eXtensions for Instrumentation), разработанная фирмой National Instruments и используемая с теми же конструктивами, что и Compact PCI.

Компьютеры стандарта PC/104 являются самыми маленькими в классе магистрально-модульных систем, размер платы составляет 90х96 мм.

Первые изделия на основе этого стандарта появились в 1992 году на транспорте и в системах обороны для управления беспилотными летательными аппаратами, в ракетных комплексах, бортовых системах контроля и навигации.

Широкое распространение в промышленной автоматизации получили также одноплатные компьютеры. Основным их достоинством является отсутствие разъемов, малые габариты, например, 90х96 мм для стандарта PC/104 или с форм-фактором 2,5'' (100x66 мм), 3,5'' (102x144 мм) или 5,25'' (260x180 мм), малое энергопотребление.

Одним из вариантов расширения функциональных возможностей промышленных компьютеров является применение мезонинных плат. Мезонинной называется плата, которая располагается параллельной основной и соединяется с ней разъемами. Стандарты на мезонинную технологию поддерживаются консорциумом GroupIPC.

Подробнее о применении промышленных компьютеров в АСУТП – читайте уже в следующей статье.