免维护工业PC集“零维护”状态之大成

工业PC一旦接通电源，可以一班制运行，也可以每天24小时、每周7天地连续运行。它能够永远不需要现场维修而可靠地工作，甚至连更换电池之类的偶尔维护都不需要。免维护工业PC集“零维护”状态之大成。这正是自动化工程师、OEM厂商和工业用户想要的工业PC类型。对许多客户来说，他们希望能够免维护运行，但是也有一个关于软件的问题。甚至办公室电脑都需要经常更新补丁程序，工业PC是如何实现操作系统、驱动程序和应用程序的零现场维护的？对工业应用来说，有几个选择。例如，可以将软件冻结在一定的状态。这是具有高安全性需求的认证系统（比如发电站）的通行做法。

软件更新可减少现场维护费用

然而，多数OEM厂商确实需要定期更新软件，有时是为了提供新的功能，有时是为了优化例行程序。过去，首选的方法是更换介质卡，比如SD卡。但是，即便可以直接访问系统，并且可以快速进行更换，但仍然需要一些本地操作，导致不必要的开支。在物联网和Industry 4.0时代，甚至连这样的维护服务也可以省略。这需要集成相应软、硬件的IoT就绪的系统。

免维护功能适用场合

大规模分布式系统适合采用零现场维护。例如，风力涡轮机站的维护费用昂贵，因为有时候站点远离陆地，抵达站点的交通成本较高。在这样的情况下，值得投入重金购置零现场维护系统。

在难以到达或接近以进行现场维护的地方并不是适用零现场维护系统的唯一场合。所有无需在物理上进行维护的IPC都能降低成本。安装场地越大，分布越广，效果越明显。因此，这种类型的系统为加工、能源和交通行业带来了的效益最大。此外，在全球范围内具有庞大用户群的机器和设备制造商也需要使用零现场维护控制和HMI（人机界面）计算机。

避免额外的间接成本

削减成本不仅仅是指交通费、实际维护时间或备件的问题。更关键的是能够节约间接成本：零维护工业PC不需要备件，因而减少了备件的存储和管理开支。成本通常发生在存储和维护单位成本权重低的传统磨损产品，而这些成本在总拥有成本中占有很大的比例。免维护系统的妙处在于OEM厂商可以忽略所有这些因素，有利于降低总拥有成本(TCO)。

免维护等于可靠

然而，对于很多用户来说，具有最高优先级的是系统的可靠性，而不是总拥有成本。在一旦出现生产故障就会导致巨额损失的地方尤其如此。工业PC中的故障即使只导致几分钟的生产延迟，也可能产生高于其实际购买价格相当高的成本。这时就需要免维护系统内置的高可靠性来提供保护。免维护系统还能提供更高的平均无故障时间(MTBF)，因为该系统不采用磨损部件（如电池、风扇旋转式存储器）。

汽车工业已证明，免维护系统实际上增加了系统的可靠性。近年来，汽车行业已大大提高了汽车的保养间隔时间。对客户来说，这既是一个强有力的卖点，也有一个好处：因为维护少，降低了维护时可能发生的潜在错误。虽然汽车比IPC复杂，但是保养IPC时，也不能完全排除维护中的人为因素。

如何实现“免维护”的状态？

要实现零现场维护运行，IPC必须满足几个条件。最重要的设计要素是不能集成旋转部件，比如风扇和HDD。这些部件会磨损，需要定期更换。此外，这些部件很容易受到冲击和震动。为了使工业PC免维护和坚固耐用，其构造中没有配备风扇和闪存，其工作纯粹是电子的，因而不容易受机械应力的影响。

第二个关键设计要素是基本能效技术，它提供了很高的能耗比，热能浪费极少。Intel® Atom™之类的低功耗CPU很合适，也可以作为芯片节能系统。采用这种最新技术，得以在书本大小的紧凑形规格中实现高性能系统。第4代全新Intel® Core™处理器降低了功耗，使高端工业级电脑的无风扇设计成为可能。

第三个关键设计要素在于细节。为内部系统时钟供电的BIOS或EFI内存电源可能存在陷阱。如果IPC处于关机状态，内部系统时钟需要内部能源的电力供应。如果此电源被切断，设置和时钟将被复位，从而导致需要用户输入才能正确地重启系统。如果正在运行的系统没有激活键盘、监视器或者端口，用户输入可能非常麻烦。修复这些“小”问题可能花掉一小时的维护时间。为了避免这种情况，免维护系统不集成传统的钮扣式电池，因为这种电池每两到三年就要更换一次。取而代之的是无磨损的双层电容，也就是所谓的金电容。

系统中其他必不可少的细节提高了硬件的可靠性，比如完全密封的机箱和智能设计的电源。支持时间长的优化电源可以通过桥接电源电压中的短暂停电防止系统复位。如果一个电源故障发生的时间较长，优化的电源将使系统能够自动启动；继续正常运行，无需任何用户干预。

但是如果不能远程访问，系统就不具备免维护的资格。通过远程访问，可以读取所有相关组件的温度等重要数据或者进行远程配置。然而，在大多数情况下，光有网络连接还不够。系统必须支持远程管理功能，并提供相应的软件工具。

有很多硬件选择可以考虑，例如可以使用Intel®的Advanced Management Technology(Intel® AMT)，它是Intel®的VPro Technology的一部分。启用远程连接的软件是控创的一个标准产品。Kontron Embedded API (KEAPI)包括使Kontron Remote-Services (KRS)匹配其大部分系统的Kontron Remote-Services (KRS)，使开发人员能够通过嵌入式Web服务远程提供各种功能。例如包括系统参数的监测以及对特定嵌入式功能的激活操作，比如I²C、背光源控制和看门狗（watchdog）的配置等。甚至可以通过这种方式进行故障保护BIOS更新。另一个安全层会阻止未经授权的访问。如果OEM厂商使用KEAPI和KRS基础设施，他们就可以跨平台实现统一的远程访问和管理解决方案。这样就能够以更低的成本帮助客户获得更多盈利，并为客户提供持久的增值服务。

控创将继续扩大该软件的支持。用户需要注意的一个重要问题是：KRS不是一个封闭的系统。控创KRS提供了一个与平台无关且使用不同操作系统的功能，这比什么都重要。对于M2M应用，可以使用包括云连接在内的完整开发系统，用户可以用该系统来开发自己的网络化系统。

控创的三款免维护系统

控创为OEM厂商和自动化提供商开发的第一批零现场维护系统安装产品是控创IPC KBox-A-101和KBox C-101以及带多点触控显示屏的平板PC Micro Client 3/3W。它们都是无风扇设计，配备了闪存和金电容。提供了最大的可靠性，平均无故障时间在40,000~70,000小时之间，取决于具体系统和配置。这相当于每天24小时每周7天运行8年，或者一班制运行24年。所以，如今从技术的角度来看，它们在运行期间不需要任何维护。

如果系统被设计为完全免维护，那么不用在维护上投资一分钱。该系统能保证可靠地运行，使机器和设备具有高可用性。通过“零现场维护”功能，OEM和自动化供应商可以针对喜欢这一附加值的终端用户提供差异化产品。当然，为了确保可行性，必须满足应用特有的条件。例如，应用的写入周期千万不能超出平均无故障期间的闪存写入周期。此外，必须能以这样一种方式执行远程系统访问：软件更新永远不会突然要求现场重启系统。

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