我这辈子印象最深的一次出差是 2022 年冬天去哈尔滨。当时零下 32 度我穿着厚厚的羽绒服还是冻得直哆嗦。可我们的工控机就装在露天仓库的 AGV 机器人上安安静静地跑着什么问题都没有。而客户之前用的普通电脑根本开不了机。一通电硬盘就咔咔响屏幕也花了。这就是宽温工控机和普通电脑的区别。普通电脑只能在舒适的办公室里工作而宽温工业主机能在冰天雪地和烈日炎炎下照样稳定运行。今天我就跟大家聊聊宽温工控机到底是怎么适应 - 40℃到 85℃的极端工作环境的。一、普通电脑在极端温度下的失效机制先说说普通电脑为什么在极端温度下不能工作。首先是低温。当温度低于 0℃时普通电脑的很多部件都会出问题。比如硬盘。普通机械硬盘的工作温度一般是 5℃到 55℃。温度太低硬盘里的润滑油会凝固磁头无法正常移动导致硬盘无法启动甚至损坏。还有液晶显示屏。温度低于 - 10℃时液晶屏的液晶会凝固屏幕变得反应迟钝甚至完全不显示。还有电容。普通的液态铝电解电容在低温下容量会大幅下降导致电源输出不稳定系统无法正常启动。然后是高温。当温度高于 40℃时普通电脑的 CPU、显卡等部件的温度会迅速升高。为了保护硬件系统会自动降频导致性能大幅下降。如果温度继续升高就会出现死机、蓝屏甚至烧毁硬件。我见过夏天的时候南方一些没有空调的车间普通电脑的 CPU 温度能达到 90℃以上摸上去烫手用不了多久就会死机。二、宽温工业主机的硬件级宽温设计那宽温工控机是怎么解决这些问题的呢?首先所有元器件都选用宽温级别的。普通电脑用的是民用级元器件工作温度范围是 0℃到 40℃。而宽温工控机用的是工业级甚至军工级元器件工作温度范围是 - 40℃到 85℃。就拿电容来说吧。普通的液态铝电解电容低温下容量会下降 50% 以上。而宽温工控机用的是固态电容或者钽电容在 - 40℃下容量下降不超过 10%完全能满足系统的需求。还有硬盘。宽温工控机一般用的是宽温固态硬盘(SSD)。固态硬盘没有机械部件不怕低温和振动工作温度范围可以达到 - 40℃到 85℃。就算在零下 30 度的环境下也能正常启动和读写。还有显示屏。如果需要在低温环境下使用显示屏我们会选用宽温液晶屏工作温度范围 - 30℃到 80℃。而且还会给显示屏加加热膜在低温时自动加热保证屏幕正常显示。其次是散热和保温设计。在高温环境下宽温工控机采用高效的被动散热设计。整个机箱是铝合金材质表面有大量的散热鳍片能快速把热量散发出去。就算在 85℃的环境下CPU 的温度也不会超过 100℃完全在安全范围内。在低温环境下宽温工控机内部会有加热电路。当温度低于 0℃时加热电路会自动启动给主板和硬盘加热直到温度升到正常工作范围系统才会启动。这样就避免了低温对元器件的损害。三、宽温工控机的软件与系统级优化除了硬件设计软件和系统层面的优化也非常重要。首先BIOS 的优化。宽温工控机的 BIOS 会针对极端温度做专门的优化。比如在低温时会延长系统的启动时间让各个部件有足够的时间预热。在高温时会调整风扇的转速(如果有风扇的话)或者降低 CPU 的频率保证系统稳定运行。其次操作系统的优化。我们会对操作系统进行裁剪和优化去掉不必要的服务和组件减少系统资源的占用降低 CPU 的功耗和发热量。这样在高温环境下系统会更稳定。还有电源管理的优化。宽温工控机的电源管理会更加智能。在低温时会适当提高电源的输出功率保证各个部件的正常供电。在高温时会适当降低电源的输出功率减少发热量。四、宽温工业计算机的极端环境测试标准可能有人会问你们说能在 - 40℃到 85℃下工作有什么依据吗?当然有。我们的每一款宽温工控机在出厂前都要经过严格的高低温测试。我们有专门的高低温试验箱可以模拟从 - 40℃到 85℃的各种温度环境。测试的时候会把工控机放在试验箱里连续运行 72 小时。在这 72 小时里我们会监测系统的运行状态、CPU 温度、电源输出等各项参数。只有所有参数都正常没有出现死机、蓝屏、重启等故障这款产品才能通过测试出厂销售。除了高低温测试我们还要做温度循环测试、温度冲击测试、湿度测试等各种环境测试确保产品能在各种极端环境下稳定运行。五、宽温工控机适应机器人恶劣工作环境案例零下 30 度也能跑的冷链 AGV2022 年哈尔滨一个做冷链物流的公司找到我们。他们需要在零下 30 度的冷库里用 AGV 机器人搬运货物。我们之前试过好几个品牌的工控机都不行。一进冷库就开不了机。就算勉强开机了用不了多久就会死机。我们给他们选型了 Q-BOX-S5 无风扇宽温工控机。这款产品支持 - 20℃到 60℃的工作温度范围采用全铝机箱被动散热设计配备宽温固态硬盘和工业级元器件。为了确保能在零下 30 度的环境下正常工作我们还专门给这款产品加了低温加热功能。当温度低于 - 10℃时加热电路自动启动把主板加热到 0℃以上系统再启动。最终我们的 150 台 AGV 机器人在零下 30 度的冷库里连续运行了两年多没有出现一次因为温度问题导致的故障。客户跟我说之前我们都是靠人工搬运工人在冷库里待不了多久就得出来。现在有了 AGV24 小时不停工作效率提高了好几倍。说实话每次听到客户这样说我都特别有成就感。我们做工控机的不就是为了让机器能在各种恶劣环境下代替人去工作吗?文章来源派勤工控如果你也需要在极端温度环境下使用机器人或者想了解更多宽温工控机的信息欢迎在评论区留言我会根据你的具体需求给你最合适的建议。