工控主板的主要技术和选型技巧

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工控主板的主要技术和选型技巧 - 联智通达

来源: | 作者:LANXUS | 发布时间: 2021-05-24 | 3181 次浏览 | 分享到:

工控主板，又被称为工业计算机主板，是工业场合应用的主板，也是工业计算机结构的核心部件。普通工业控制主板可根据需要适应较宽的温度环境，可适应恶劣环境，可长时间工作，负荷较大。所以，工业控制主板的优劣直接影响到到工业控制机的性能，那么我们该如何选择适合自己的工业控制机呢？以下将介绍如何选择工业控制主板的品牌，以及如何看待其设计质量。

以下我们主要从芯片组、工控主板的设计和布局以及工控主板的工艺材料三个方面来谈谈工控主板的质量体现。

第一，芯片组。
芯片组是主板的核心部件。对于主板来说，芯片组决定了主板的功能，从而影响到了整个计算机系统性能的发挥。可以说，芯片组是主板的灵魂。芯片组一般由北桥和南桥组成。北桥芯片位于CPU插座和显卡插槽之间，覆盖散热器或风扇。与北桥芯片相对应，南桥芯片位于PCI插槽附近。
芯片组可视为CPU与周边设备（磁盘、显卡等）沟通的桥梁，而主板芯片组驱动在这种沟通中起着至关重要的作用，主要用于打开主板芯片组的内置功能和特性，工控主板驱动中一般是主板识别管理各种周边设备驱动程序或补丁不装也能正常运行，主板芯片组驱动多为各处总线的驱动和一些强化，不装的话windows也能完成日常的基本调用和驱动，但不能保证能完全发挥性能。

第二，工控主板的设计和布局
工业控制机主板的布局主要体现在工业控制机主板上各个部件的布置和线路的走线上。优秀的工业控制机主板在行家眼中，基本上是一件精美的艺术品，提供芯片组的厂商在向工业控制机主板厂商出货时，会相应地提供芯片组的设计指南（CHIPSETDESIGNGUIDE），同时一般也会有基于标准的样板，我们称之为工程板。大型欧美经常按照标准板的设计，会做得很符合官方芯片组提供的规格，这样性能有保证，但价格很难控制。台湾地区的厂商往往为了权衡成本，会在工业控制机主板的结构布局上做文章，往往会融入一些独特的设计。

1.工业控制机主板布局结构安排：
（1）目前，为了节约成本和降低价格，一些工业控制机主板制造商可以在市场上站稳脚跟，不仅不使用公版设计，而且对工业控制机主板的材料配件进行相应的调整，只满足芯片组提高的基本性能要求。这种降低成本的方法是对工业控制机主板设计布局能力的考验。
在较小的空间内放置相同的扩展位置，并保持稳定性和干扰限制，因此工业控制机主板结构安排设计的合理性尤为重要，稍有不合理的设计就会导致死机，在这方面实力不强的厂商很容易在这些地方出差错，主板不稳定，性能差都是由此引起的，因此笔者建议，如果没有特殊要求，还是采用公版设计的工业控制机主板比较好，如何鉴别是否为公版设计，你对芯片组的掌握程度了。
（2）工业控制机主板上接口部件的位置一般是固定的，不能随意更改，类似于PICMG等扩展槽和键盘、鼠标、USB等接口，它们必须与机箱上的孔位相匹配，保持相对位置。但有时会提供新的机箱挡板，以更换机箱自带的挡板，从而实现新的接口布局。
（3）CPU与芯片组的布局，由于CPU与CHIPSETS连接的电路比较重要，芯片组有特殊的设计要求，而且芯片组制造商对CPU、芯片组及其周边区域的设计也有明确的要求，因此在设计布局时基本上都是公开设计的。
（4）除扩展槽、CPU、CHIPSETS外，其它部件可比较自由地安排位置。比如ATX电源接口座，应设计远离CPU风扇，使机箱内散热效果更佳。
（5）工业控制机主板的布局要求合理，工业控制机主板的一些设计考虑得不够周全，如果您在选购时需要注意一些细节，有些工业控制机主板在CPU接口附近的电容会影响到风机的安装，等等，这些都是您在选购时应注意的事项。

2.工业控制机主板布线设计。
工业控制机主板上的布线设计是一门比较专业的学问，它要根据不同的线路特点进行不同的设计处理。工业控制机主板上采用的“蛇行布线”非常讲究，有人认为蛇行布线越多，设计水平就越高，这种观点是错误的。采用蛇行布线的原因有两个：第一是为了保证线路的等长，因为像CPU到北桥芯片的时钟线，它与一般电器上的线路不同，在这些线路上，以100MHz左右的频率高速运行的信号对线路的长度非常敏感，不等长的时钟布线会导致信号的不同步，从而导致系统不稳定，因此有些线路需要弯曲走线，以调整长度；另一种使用蛇行布线的常见原因是为尽量减少电磁辐射（EMI）对主板上的其他部件和人体的影响到，因为高速而单调的数字信号会极大地干扰主板上的模拟器件的工作，例如ACI板上的软件的工作，如ACI布线设计，这样就会使用蛇行布线设计机主板上的质量不均匀。

三、工控主板的工艺材料
1.印刷电路板的工艺。
质量有保证的PC板颜色基本一致，粗糙度好，看起来光亮的一般质量好。PCB板层数的一般标准是4、6层板，当然6层板的质量要好得多。
2.SMT（表面安装）元件的工艺。
主要通过观察某些部件的安装精度来判断主板的生产工艺是否精良，标准部件的安装定位是否准确，没有偏差。
3.工业控制机主板材料。
名牌大厂生产的工业控制机主板材料，如CPU插座、扩展槽、插槽等。采用著名厂家的插接界面元件，主板的性能也不言而喻。

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