De vormfactor van industriële computers bepaalt hoe systemen worden geïnstalleerd, gekoeld, beschermd, uitgebreid en onderhouden. Box-pc's, panel-pc's en rackmount-pc's gebruiken mogelijk vergelijkbare processors, geheugen en opslag, maar hun mechanische ontwerp is afgestemd op verschillende bedrijfsomgevingen en werkbelastingen.
Box-pc's geven prioriteit aan compacte installatie en weerstand tegen omgevingsinvloeden. Panel-pc's combineren computerhardware met een geïntegreerd scherm en touchscreen. Rackmount-pc's bieden meer interne ruimte voor processors, opslagapparaten, GPU's en PCIe-uitbreidingskaarten.
Bij de keuze tussen de drie opties moet de installatieomgeving en de vereiste interactie met de gebruiker een belangrijke factor zijn, en niet alleen de processorprestaties. Deze handleiding vergelijkt de drie vormfactoren en legt uit wanneer welke het meest geschikt is.
Box-pc's versus paneel-pc's versus rackmount-pc's
| Vergelijkingsfactor | Box-pc's | Paneel-pc's | Rackmount-pc's |
|---|---|---|---|
| Geïntegreerd display | Nee | Ja | Nee |
| Typische installatie | Kasten, machineframes, voertuigen en bedieningsstations | Machinepanelen, bedieningsconsoles en productielijnen | 19-inch racks en controlekamers |
| Montage opties | Wandmontage, VESA-montage, DIN-railmontage of montage op maat. | Paneel-, inbouw-, VESA- of zwenkarmmontage | Rackrails of vaste rackmontage |
| Bescherming van het milieu | Vaak zonder ventilator; het volledige vermogen varieert per model. | Bescherming voor het voorpaneel is algemeen verkrijgbaar | Doorgaans bedoeld voor gecontroleerde kasten of ruimtes. |
| Uitbreidingscapaciteit: | Beperkt tot matig | Meestal beperkt | Hoogst |
| Grafische mogelijkheden | Geïntegreerde of geselecteerde discrete GPU-opties | Meestal geïntegreerde grafische kaarten | Geschikt voor volwaardige GPU's in ondersteunde behuizingen. |
| Toegang voor onderhoud | Vervangbaar als complete eenheid | Toegang is afhankelijk van de paneelinstallatie. | Interne componenten zijn over het algemeen gemakkelijker te onderhouden. |
| Primair voordeel | Compacte, flexibele inzet | Geïntegreerde bedieningsinterface | Prestaties en uitbreiding |
| Algemene toepassingen | Machinebesturing, gateways, robotica en edge computing | HMI, procesbesturing en bedieningsstations | Machinevisie, data-acquisitie, edge AI en gecentraliseerde besturing |
De tabel biedt een uitgangspunt, maar de uiteindelijke keuze hangt ook af van temperatuur, trillingen, beschikbare ruimte, I/O, onderhoudsstrategie en toekomstige uitbreidingsmogelijkheden.
Box-pc's: compacte computers voor flexibele installatie
Box-pc's zijn op zichzelf staande computers die zijn ondergebracht in compacte metalen behuizingen. Ze worden gebruikt waar computergebruik nodig is zonder geïntegreerd scherm, met name in machines, schakelkasten, mobiele systemen en gedistribueerde besturingssystemen.
Hun formaat varieert van kleine, energiezuinige eenheden tot uitbreidbare systemen die extra netwerkinterfaces, opslagapparaten of PCIe-kaarten kunnen ondersteunen.
Voordelen van box-pc's
Box-pc's worden vaak gekozen omdat ze het volgende bieden:
- Compacte afmetingen
- Flexibele montage
- Configuratieopties zonder ventilator
- Meerdere industriële I/O-interfaces
- Ruime keuze aan DC-ingangen
- Scheiding tussen de computer en het scherm
- Eenvoudigere vervanging op unitniveau
- Geschikt voor gedistribueerde edge computing
Het scheiden van de computer en het beeldscherm kan handig zijn wanneer de twee componenten verschillende vervangingscycli hebben. Als een monitor beschadigd raakt of een groter beeldscherm nodig is, kan deze worden vervangen zonder de computer te hoeven vervangen.
Ventilatorloze koeling en milieubescherming
Bij veel box-pc's wordt de warmte van de processor afgevoerd naar een aluminium behuizing die als externe koelplaat fungeert. Door de koelventilator weg te laten, worden bewegende onderdelen verminderd en wordt de instroom van stof door de luchtstroom beperkt.
Ventilatorloos betekent echter niet dat de behuizing volledig luchtdicht is afgesloten. Naden van de behuizing, antenne-openingen, verwijderbare opbergvakken en I/O-connectoren beïnvloeden nog steeds de bescherming tegen indringing van vocht en stof. Kopers dienen te controleren of een IP-classificatie van toepassing is op de gehele behuizing en of connectoren afgedekt of gekoppeld moeten worden.
Controleer ook de temperatuurwaarden voor de gekozen processor, het geheugen en de opslagconfiguratie. Een energiezuinig model kan een breder werkingsbereik hebben dan een krachtige configuratie binnen dezelfde productfamilie.
Montage opties
Veelgebruikte montagemethoden voor box-pc's zijn onder andere:
- wandmontage
- DIN-rail montage
- VESA-montage
- Boekenplankmontage
- Voertuigmontage
- Installatie van een machineframe op maat
DIN-railmontage is handig in schakelkasten, bijvoorbeeld naast PLC's, voedingen en klemmenblokken. Wand- en VESA-montage bieden meer flexibiliteit wanneer de computer achter een monitor of direct op een machineframe is gemonteerd.
Bij de installatie moet er voldoende ruimte rondom de koeloppervlakken worden vrijgelaten. De montagerichting kan de passieve koeling beïnvloeden, dus de door de fabrikant voorgeschreven richting en afstand moeten worden aangehouden.
Wanneer kies je voor een box-pc?
Box-pc's zijn over het algemeen geschikt wanneer:
- Er is geen geïntegreerd touchscreen nodig.
- De beschikbare installatieruimte is beperkt.
- De computer moet in de buurt van een machine of sensor worden gemonteerd.
- Werking zonder ventilator heeft de voorkeur.
- Een gemiddelde hoeveelheid ingebouwde I/O is voldoende.
- De computer en het beeldscherm vereisen afzonderlijke vervangingscycli.
- De omgeving is minder gecontroleerd dan een typische serverruimte.
Ze worden veelvuldig gebruikt voor machinebesturing, protocolconversie, digitale displays, geautomatiseerde inspectie, mobiele apparatuur, robotica en industriële IoT-gateways.
Paneel-pc's: geïntegreerde computer- en bedieningsfunctionaliteit.
Panel-pc's combineren een beeldscherm, touchscreen en computer in één behuizing. Ze worden voornamelijk gebruikt op plaatsen waar operators de machinestatus moeten bekijken, commando's moeten invoeren, alarmen moeten bevestigen of rechtstreeks met productiesoftware moeten communiceren.
Typische installaties omvatten productieapparatuur, verpakkingslijnen, procesbesturingsstations, voedselverwerkingssystemen en interfaces voor gebouwautomatisering.
Voordelen van paneel-pc's
Panel-pc's bieden:
- Geïntegreerde beeldscherm- en computerhardware
- Minder externe bekabeling
- Compact ontwerp van de bedieningspost
- Montage aan de voorzijde
- Bediening via aanraking
- Opties voor stof- en waterbescherming aan de voorzijde
- Eenvoudigere integratie in machinebehuizingen
Het alles-in-één-ontwerp vermindert het aantal afzonderlijke componenten, maar koppelt tegelijkertijd de levenscyclus van het scherm en de computer aan elkaar. Als een van beide onderdelen aan vervanging toe is, kan de complete Panel PC onderhoud nodig hebben, tenzij het ontwerp modulaire componenten bevat.
Resistieve versus geprojecteerde capacitieve touchscreens
Resistieve touchscreens reageren op fysieke druk en kunnen meestal met handschoenen of een stylus worden bediend. Ze zijn geschikt voor interfaces met grotere knoppen die geen multi-touch gebaren vereisen.
Geprojecteerde capacitieve (PCAP) touchscreens bieden een hogere optische helderheid, ondersteuning voor multitouch en een responsievere interactie. Of ze geschikt zijn voor natte handen of handschoenen hangt af van de touchcontroller, de firmware-instellingen, de dikte van het afdekglas en het materiaal van de handschoen.
Bij de keuze voor een touchscreen moet rekening worden gehouden met:
- Type en dikte van de handschoen
- Natte handbediening
- Waterdruppelafstoting
- Vereiste tastnauwkeurigheid
- Multi-touch-gebaren
- Schermleesbaarheid
- Duurzaamheid van het afdekglas
- Chemische reinigingsmiddelen
- Verwacht gedrag van de operator
De aanraaktechnologie alleen is niet voldoende om te bepalen of de complete Panel PC geschikt is voor natte of vuile omstandigheden.
IP-classificaties van het voorpaneel en de volledige behuizing
Veel panel-pc's hebben een beschermingsclassificatie voor het vooroppervlak na correcte installatie van het paneel. De achterkant van de behuizing en de connectoren kunnen een andere beschermingsclassificatie hebben.
Inkoopteams dienen het volgende te controleren:
- Of de classificatie nu betrekking heeft op het voorpaneel of de volledige behuizing.
- Welke pakking en paneeldikte zijn vereist?
- Of de beoordeling ook na installatie nog van toepassing is.
- Of blootliggende connectoren beschermkapjes nodig hebben
- Of de behuizing bestand is tegen reinigingsmiddelen of corrosie.
- Of de spoeldruk en -temperatuur overeenkomen met de toepassing.
IP- en NEMA-classificaties mogen niet direct als uitwisselbaar worden beschouwd. NEMA-behuizingstypen kunnen omstandigheden omvatten zoals corrosie of ijsvorming aan de buitenkant die niet door een IP-code alleen worden weergegeven.
Wanneer kies je voor een panel-pc?
Panel-pc's zijn over het algemeen de betere keuze wanneer:
- Gebruikers hebben een ingebouwd display nodig.
- Touchbediening maakt deel uit van de workflow.
- De computer wordt in een machine of console geïnstalleerd.
- Een overzichtelijk, geïntegreerd bedieningspaneel heeft de voorkeur.
- Stof- of waterbescherming van het voorpaneel is vereist.
- De uitbreidingsbehoeften zijn beperkt.
- De schermgrootte en kijkcondities zijn reeds gedefinieerd.
Ze zijn bijzonder geschikt voor HMI, SCADA, productiebewaking, machine-instellingen, receptselectie, alarmbeheer en gegevensinvoer door operators.
Rackmount-pc's: prestaties en uitbreidingsmogelijkheden in standaard racks
Rackmount-pc's zijn ontworpen voor installatie in 19-inch apparatuurrekken. Ze bieden meer interne ruimte dan de meeste box-pc's en panel-pc's, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen die krachtige processors, meerdere opslagapparaten, full-height PCIe-kaarten of aparte GPU's vereisen.
Ze worden vaak geïnstalleerd in controlekamers, apparatuurruimtes, telecomkasten, laboratoria en gecentraliseerde industriële computersystemen.
Inzicht in de hoogte van rekken
De hoogte van een rackmount chassis wordt gemeten in rack-eenheden:
- 1U is gelijk aan 44.45 mm
- 2U is gelijk aan 88.9 mm
- 3U is gelijk aan 133.35 mm
- 4U is gelijk aan 177.8 mm
Lagere chassis besparen ruimte in het rack, maar bieden minder ruimte voor koeling, uitbreidingskaarten en opslag. Grotere chassis bieden plaats aan meer componenten en zijn mogelijk gemakkelijker toegankelijk voor onderhoud.
Een 19-inch rack standaardiseert de belangrijkste montageafmetingen, maar garandeert niet dat elke computer in elke rackinstallatie past. Kopers moeten ook het volgende controleren:
- Chassis diepte
- Railcompatibiliteit
- Draagvermogen van het rek
- Bodemvrijheid voor en achter
- Kabel buigradius
- Luchtstroomrichting
- Positie van de voedingsconnector
- Toegang voor onderhoud
PCIe-uitbreiding en krachtige hardware
Rackmount-pc's bieden de grootste uitbreidingsmogelijkheden van de drie formfactoren. Afhankelijk van de grootte van de behuizing en de lay-out van het moederbord, kunnen ze het volgende ondersteunen:
- Discrete GPU's
- Frame grijpers
- Bewegingsbesturingskaarten
- Snelle netwerkadapters
- Seriële uitbreidingskaarten
- Digitale en analoge I/O-kaarten
- Gegevensverwervingskaarten
- Meerdere opslagstations
- Redundante voedingen
Deze mogelijkheden maken rackmount-pc's geschikt voor machinevisie, edge AI, laboratoriumautomatisering, bewaking, testsystemen en toepassingen die gegevens verzamelen van veel apparaten.
Het aantal PCIe-slots alleen is niet voldoende om compatibiliteit te garanderen. Ook de lengte, hoogte, het stroomverbruik, de koelingsvereisten, de toewijzing van lanes en de ondersteuning door het besturingssysteem moeten worden gecontroleerd.
Milieubeperkingen
Veel rackmount-pc's maken gebruik van actieve luchtstroom en zijn bedoeld voor relatief gecontroleerde omgevingen. Stof, hoge omgevingstemperaturen en een geblokkeerde luchtstroom kunnen de koelprestaties verminderen. Daarom worden ze vaak geïnstalleerd in racks of apparatuurruimtes met filters en klimaatbeheersing.
Robuuste rackmount-pc's zijn beschikbaar voor transport-, maritieme en defensie-gerelateerde omgevingen, maar hun prestaties moeten worden geëvalueerd aan de hand van modelspecifieke trillings-, schok-, temperatuur- en EMC-testomstandigheden.
Wanneer kies je voor rackmount-pc's?
Rackmount-pc's zijn over het algemeen geschikt wanneer:
- Er zijn meerdere PCIe-kaarten nodig.
- Een volwaardige GPU is vereist.
- De applicatie stelt hoge eisen aan de verwerkingskracht.
- Meerdere opslagstations zijn vereist.
- De apparatuur is reeds gecentraliseerd in 19-inch racks.
- Interne componenten moeten toegankelijk zijn voor onderhoud.
- Er zijn redundante stroom- of netwerkconfiguraties nodig.
- De installatieomgeving moet een gecontroleerde luchtstroom ondersteunen.
Hoe u de juiste vormfactor voor een industriële computer kiest
De juiste keuze kan meestal worden vastgesteld door vijf groepen vragen te beantwoorden.
1. Heeft het systeem een geïntegreerd beeldscherm nodig?
Als operators rechtstreeks met het systeem moeten communiceren, bieden panel-pc's de eenvoudigste geïntegreerde oplossing. Als het beeldscherm apart kan worden geïnstalleerd – of als er geen lokaal beeldscherm nodig is – bieden box-pc's en rackmount-pc's meer flexibiliteit qua plaatsing.
2. Waar zal de computer worden geïnstalleerd?
Voor schakelkasten, machineframes, voertuigen of andere locaties met beperkte ruimte zijn box-pc's doorgaans gemakkelijker te integreren.
Voor bedieningsconsoles en apparatuurpanelen verminderen panel-pc's de bekabeling en vereenvoudigen ze de installatie aan de voorzijde.
Voor gecentraliseerde controlekamers en bestaande 19-inch rackinfrastructuur bieden rackmount-pc's betere mogelijkheden voor uitbreiding en onderhoud.
3. Welke omgevingsomstandigheden moet het kunnen weerstaan?
Bepaal de feitelijke omstandigheden voordat u producten vergelijkt:
- Minimum- en maximumtemperaturen
- Continue en piekbelastingen
- Trillingen en mechanische schokken
- Stof en vocht
- Olienevel of corrosieve verontreinigingen
- Beschikbare luchtstroom
- Reinigings- en afspoelprocedures
- Stroomschommelingen en elektrische ruis
Ga er niet vanuit dat alle producten binnen één bepaalde vormfactor dezelfde milieubescherming bieden.
4. Hoeveel uitbreiding is er nodig?
Een compacte box-pc kan volstaan voor Ethernet, seriële poorten, USB-apparaten en basis digitale I/O. Een panel-pc is geschikter wanneer interactie met de gebruiker belangrijker is dan interne uitbreidingsmogelijkheden.
Toepassingen die meerdere framegrabbers, GPU's, acquisitiekaarten met een groot aantal kanalen of gespecialiseerde PCIe-interfaces vereisen, geven doorgaans de voorkeur aan rackmount-pc's of grotere, uitbreidbare box-pc's.
5. Hoe wordt het systeem onderhouden?
De onderhoudsstrategie is van invloed op de voorkeursvormfactor.
Box-pc's kunnen vaak als complete eenheden worden vervangen, waardoor de reparatietijd ter plaatse wordt verkort. Bij paneel-pc's is mogelijk toegang tot de achterkant van de installatie nodig en kan het vervangen van het beeldscherm gecombineerd worden met computeronderhoud. Rackmount-pc's bieden over het algemeen gemakkelijker toegang tot interne kaarten, ventilatoren, voedingen en opslagapparaten.
Bij implementaties op de lange termijn moet ook rekening worden gehouden met configuratiebeheer, beschikbaarheid van componenten, ondersteuning van het besturingssysteem en compatibiliteit met vervangende systemen.
Definitieve selectiegids
Kies voor Box-pc's wanneer compacte installatie, flexibele montage, ventilatorloze werking en gedistribueerde computing de belangrijkste prioriteiten zijn.
Kies voor een panel-pc wanneer een geïntegreerd scherm en touchscreen nodig zijn voor directe interactie met de gebruiker.
Kies voor rackmount-pc's wanneer verwerkingsprestaties, PCIe-uitbreiding, opslagcapaciteit of gecentraliseerd onderhoud prioriteit hebben boven compacte afmetingen en een waterdichte behuizing.
Geen enkele vormfactor is inherent betrouwbaarder dan de andere. De betrouwbaarheid hangt af van de vraag of het gekozen ontwerp aansluit bij de gebruiksomgeving, de werkbelasting, de interfaces, de installatiemethode en de serviceverwachtingen. Door deze vereisten te vergelijken voordat processors en optionele functies worden geselecteerd, kunnen te grote systemen, onvoldoende uitbreidingsmogelijkheden, thermische problemen en kostbare installatiewijzigingen later worden voorkomen.
