从物联网到AIoT——工控机的范式转变

工控机从基于克隆IBM电脑主板的用于控制制造过程的4U机架式系统开始，自1980年代首次亮相以来，随着AIOT和自主机器人时代的到来，一代又一代变得越来越小巧和智能。除了工厂自动化，工控机的应用已经渗透到智能交通、国防和安全、电力和能源、医药、数字标牌、公用事业运营、环境监测等许多领域。

如今，工控机可以嵌入到生产尖端半导体元器件的智能工厂机器中，也可以嵌入到帮助进行脑部手术的医疗XR设备中，也可以嵌入到将货物送货上门的无人驾驶汽车中，还可以嵌入到为便利店或餐厅的顾客提供自助服务的Kiosk机器中，甚至可以嵌入到地铁入口处，控制刷卡进出的旋转闸门。

工控机与商用电脑不同，它们用于通信和控制

与通用计算机（例如家庭或办公室使用的台式机）不同，工控机是部署或嵌入自主系统中的特殊个人计算机(PC)，可提供收集和分析数据、实现系统控制或监控以及M2M和人机通信所需的计算能力。

此类系统中最先进的系统具有机器学习和人工智能(AI)功能，具有高度的自主性，并且过程中所需的人工干预最少。有些人将它们视为第五次工业革命的推动者，标志着从物联网到AIoT的范式转变。

工控机部署到人类需要的每一个地方——它们的应用场景

这些工控机可以嵌入位于沙漠或海滨地区的风力涡轮机中，这些风力涡轮机暴露在巨大的昼夜温差和其他不利的环境因素中。或者，它们可以嵌入控制或监控能源/电力/污水/运输设施的户外系统中，并且必须承受恶劣和多变的天气条件。

其中一些可以安装在易受极端冲击和振动以及高压和电磁干扰的机车车辆或路边设备中。其中一些具有人工智能功能，并部署在无人驾驶汽车（包括自动驾驶汽车和飞机）中，必须征服道路或空中的所有极端情况。

一些工控机嵌入必须遵守手术室无菌和卫生标准的医疗设备中。有些可用于高端智能工厂，如半导体工厂，那里的洁净室比医院手术室干净100倍，用于保护硅片免受环境污染。

是什么使得工控机的制造如此具有挑战性？

工控机的特点和优势

工控机必须采用比普通电脑更高级别的坚固设计，以便在可能包含极端恶劣条件并需要24/7不间断运行的应用环境中提供可靠稳定的运行。工控机通常具有更宽的工作温度范围，并且具有更强的抗冲击、振动、湿度、灰尘、盐、酸、电压、电磁干扰、恶劣天气或任何其他类型的负面环境因素的能力，具体取决于其应用设置和场景。

工控机不仅必须保持符合其领域计算机的标准，而且还必须遵守其垂直市场的行业标准或法规，以满足应用需求和与其他系统组件的互操作性。

工控机必须具备特殊的I/O设计，以连接其特定应用系统中的不同传感器和设备。不同的应用通常有各自的I/O侧重点。例如，用于工厂自动化的计算机通常需要RS232/422/485等串行端口来支持Modbus/Fieldbus串行通信协议，或LAN端口来支持以太网，而这在商用计算机中很少见。此外，用于控制数字标牌的计算机需要更多种类的图像输入/输出端口来显示高质量的图像，以及扩展槽来提高图形处理性能。更丰富、更通用的I/O设计通常会增加系统部署的灵活性和可扩展性，并为客户带来更大的经济效益。