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機箱在工業領域所扮演的角色,首先是最基本的系統保護,這部份包括防塵、防撞擊、防震動、散熱等,進階功能則是防止電磁波外洩,再往上一層是顧及擴充性與便利性,方便進行系統架構變動,在商業用途,由於功耗低、架構固定,基礎功能就已足夠,但在工業領域由於應用不同,電磁波防護與系統彈性設計便會相對重要。

就整體來看,商業領域與工業領域對機箱要求可歸納出4個不同之處,包括擴充性、維修便利性、應用環境、供貨期

先從擴充性來看,對商用型電腦來說,由於目標功能固定,因此規格相當固定,日後再擴充的機會不多,反觀工業電腦,其系統架構會因業務需求而有所變動,再加上工業電腦的主板與背板規格繁多,像是長短卡、或是傳統的ATX等,所需板卡槽數與規格都不一樣,如果未能在系統架構前預留擴充槽,將來需求產生時,不僅機箱要重換,系統配置也可能要重新設計,所耗費的成本將遠超過商用機箱與工業用機箱的價差。

第二是維修便利性,先從機箱開箱方式來看,現在一般商用機箱多為側邊單蓋開啟,不過這種方式在工業領域顯然不足,工業機箱的內部系統設計不同,因應現場環境而可能被擺放的位置也不固定,因此需要有各種形式的開箱形式,除了傳統的側邊單板外,L型與U型也陸續被開發出來,成為機箱的開箱形式之一,另外則是細處的貼心設計,像是不需工具的手旋螺絲與把手設計,都讓維修人員得以快速順利的進行作業。

 

第三是應用環境,相對於商用環境,工業電腦的環境都相當惡劣,例如高溫鍋爐旁、酷寒天候中,或是高粉塵、高震動等環境,要在這些環境中,讓系統得以順利運作,除了主板設計外,機箱也會是重點之一。

最後則是產品壽命長期供貨保證,商用電腦的產品壽命多半維持在2年以內,但對工業電腦而言,由於多用於生產線或各垂直產業,是企業運作命脈,不可能隨時更替零組件,因此使用者對於工業電腦的使用壽命往往要求至少需達3~5年以上。



就上面四個工業機箱的特點,可整理出挑選工業等級機箱的幾個關鍵步驟。

工業電腦從以往工業控制逐漸走向更多元的垂直產業,如醫療、金融、交通等,各應用領域中,工業電腦所面臨的環境也有所不同,這時必須考量應用環境特點來選擇機箱,例如在金屬鍛鍊的鍋爐旁,就必須注意高溫問題,重工業地區則是震動大、粉塵多,這時就可選擇箱殼夠厚、有特殊防塵處理的機箱,像是研華的箱殼厚度達1.2公釐,有無風扇設計或在風流進出處有特殊濾網設計,因此使用者必須審視本身應用環境,慎選適當規格的機箱。

不同的使用空間,會有不同的機箱形式與尺寸,就目前來看工業等級已發展出嵌入式(Embedded)、桌上型或壁掛式(Desktop/Wallmount)與機架式(Rackmount)三種外觀形式,機架式的尺寸也從1U到7U,使用者可視應用空間限制,選擇自己所需的機箱形式。

工業電腦的板卡規格相當多,像是長短卡或ATX、ETX等,這些板卡所需的插槽都不同,因此也就有不同規格的機箱可以選擇。在此步驟要特別注意的是擴充性的考量,工業電腦因作業流程變動而升級系統架構是常有的事,因此機箱需預留可能需要的插槽,以利後續系統擴充使用。

此步驟可分成兩個部份,一是排線的整線設計,二是電源系統的選擇,在排線部份,工業電腦不比商用電腦,系統有可能更為複雜,這時排線的處理就必須更為簡潔,一來降低系統複雜度,二來易於後續的維修管理,更重要的則是讓機箱內部的氣流導引更順暢,讓散熱效果更佳。電源方面則多會被忽略,原因在於商用型機箱的電源瓦數均為固定,一般使用者不太會去特別注意到電源瓦數問題,長此以往養成習慣,多先選擇最常用的瓦數,一但出問題再改,這會造成兩種現象,一是現在市面上的機箱電源瓦數越做越大,在使用不察情況下,電源成本將會過高,另外則是瓦數不足導致系統停擺,自需支出額外維修費用,在這部份較好的做法是先計算系統所需瓦數,這也可請工業電腦廠商協助,找出適當電源瓦數嚴謹控制成本。

工業機箱必須考慮到後續維修工作的便利性,這包括平常使用時的系統提醒、警示與維修動作的流暢兩部份,系統提醒主要是讓使用者可快速瞭解系統內部的狀況,像是研華機箱除了一般的電源、硬碟指示燈外,還在機箱內部設置溫度感應器,將之連結到外面的溫度指示燈,操作者可從燈號顯示判斷系統內部溫度。在維修便利性方面,如不用工具的手旋螺絲設計,且此設計還將旋下的螺絲掛在螺絲孔外,不會因維修作業繁忙而弄丟,另機箱零組件如風扇、濾網也需設計成模組化,以抽換方式進行更換,縮短維修時間。
工業電腦使用於各種控制系統中,其認證需求會比商用電腦更高,如震動、撞擊、寬溫、電磁波等,都有不同層級的認證規範,一般來說,工業機箱必須配合內部系統進行三層次的驗證,首先是在常溫下,進行規格的初步認證,這部份與商用電腦差別不大,就是看在一般環境下系統的運作是否順暢,第二部份則是在實驗室中,以特殊環境測驗系統,如高低溫、高震動等,在此惡劣環境下測試系統的穩定度,通過實驗室驗證後,最後在將產品送到實際使用環境測試,以進行局部微調與規格確認,當一切底定後,最後再申請系統安規認證,由於工業電腦多屬於控制系統的一部分,必須整合到整體系統內,目前全球各國對各工業設備都有相當嚴苛的安規標準,因此廠商進行系統驗證時,必須將內部的系統和外部的機箱進行整體全面的考量。

 

機箱在整體系統中,可說是最顯眼,但也最容易忽略的零組件,但機箱品質的品質良窳否,對系統穩定度其實有相當大的影響,因此專業的機箱設計將成為系統穩定運作的最佳幫手,研華長期耕耘工業電腦領域,在機箱方面也有卓越表現。

 
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