工業箱式PC是世界上最常見的電子系統之一。在幾乎所有利用電子產品的惡劣環境或重工業用例中，您都可能在附近找到一臺工業箱式 PC。隨著DIN導軌安裝盒式IPC正在成為希望將企業網絡擴展到互聯工廠和制造環境的公司的首選解決方案，它們的受歡迎程度正在增長。

工業箱式 PC 或箱式 IPC 是一種緊湊的無風扇工業計算機，通常結構緊湊，專為目標應用的特定要求而設計。其性能、I/O、熱管理、外殼甚至外形尺寸都可以在最終產品以中小批量生產之前進行定制。部署它們的一種方法是在DIN導軌上，它允許將一個或多個箱式IPC安裝在機架/機柜或墻壁上，可能靠近它們管理的數據采集或控制系統。

將它們標志性的多功能性放在一邊，令人驚訝的是，鑒于對該技術的絕對需求，沒有針對盒式 IPC 的行業標準。這樣做將降低設備制造商和最終用戶的成本。而且，如果架構正確，標準可以滿足多個細分市場的需求，同時允許根據特定用例修改硬件。

認識到這一市場需求，PCI工業計算機制造商集團（PICMG）的15家成員公司最近開始進行標準化工作，以創建一個開放的工業盒式PC規范，以檢查上述所有框。

這項工作的目標是ModBlox7?開放式模塊化工業箱式PC行業標準。

ModBlox7 規范計劃于 2023 年第一季度批準，其名稱來源于混合搭配每個 7HP 寬的固定高度、固定深度“塊”的能力。ModBlox7 定義了三種類型的單元——CPU 單元、電源單元和 I/O 單元——它們通過標準內部 PCIe Gen 2、3、4 或 USB 接口連接在最多 12 個總塊的鏈中，形成開放的高性能工業箱式 PC。

規范草案要求每個單獨的單元包含一個前板和用于內部傳導冷卻的空間，以及電源和數據連接器。目前，這些代表如下：

8針2.00毫米Samtec UMP（C）X（或兼容）堅固耐用的電源連接器

ept GmbH Zero8 405/6-51080-51（或兼容）彎角板對板連接器，能夠以高達 16 Gbps 的數據速率傳輸 USB 和 PCIe 信號

在每個 ModBlox7 模塊上安裝這些堅固的 COTS 連接器，無需使用傳統背板，但允許 CPU 和電源單元連接到多達 4 個基于 PCIe 的 I/O 模塊或多達 8 個 USB I/O 模塊。對于安全或可靠性用例，還支持冗余配置。

圖3.ModBlox7 工業箱式 PC 系統包括通過 COTS 電源和板對板 PCB 連接器連接的 CPU、PSU 和 I/O 單元，用于傳輸 PCIe 或 USB 數據信號。還支持冗余體系結構。

除了規范中描述的內容外，ModBlox I/O 單元還可以根據運輸、自動化、軍事、醫療和其他垂直市場的特定應用連接要求進行定制。例如，模擬、數字或串行 I/O;LTE 或 Wi-Fi 接口;用于連接到火車骨干的 MVBus;更多都可以通過 I/O 單元前板帶出。

由于提議的標準是開放和模塊化的，因此以后只需插入即可添加、刪除或替換此特定于應用程序的功能。

通過開放方法標準化定制工業箱式電腦

PICMG成員希望通過ModBlox7技術支持廣泛的用例，這使得開放性成為規范可行性的關鍵。從 CPU 的角度來看，這是通過處理器不可知論實現的，該不可知論僅受主機 CPU 的功率和散熱配置文件及其對 PCIe 和 USB 接口的支持的限制。

這種低門檻意味著可以采用數千個Arm，x86和其他嵌入式處理器和微控制器，以幫助OEM將ModBlox7系統推向更高的性能或更低的成本。由于 PCIe 和 USB 接口是絕大多數嵌入式處理器的標準配置，因此在大多數情況下不需要專門的驅動程序或軟件支持。

雖然處理器的選擇將決定 CPU 單元的功耗，但為 I/O 模塊定義的最大功率為 75W。為了確保系統產生的熱量得到充分消散，ModBlox7規范計劃在每個模塊內以可選散熱器的形式為被動熱管理技術分配空間。雖然該規范目前不會定義明確的熱管理技術，但配置一種技術可確保兼容 ModBlox7 的模塊和箱式 PC 之間的機電兼容性。

圖5.ModBlox7規范定義了可選散熱器的空間。

同樣，還概述了一個機箱，以幫助保持 CPU、PSU 和 I/O 單元之間的機械一致性。但是，外殼的主要重點是為內部 ModBlox7 塊組件保留空間，并保證連接器的牢固物理配接。目前，該規范要求外殼是兩個側壁，一個不識別外部連接器的前面板，以及類似擠壓U型外殼的東西。

圖6.ModBlox7規范定義了一個非常開放的機械外殼，簡化了采購，同時為定制留出了空間。

事實上，規范草案也沒有為可能的 ModBlox7 安裝選項定義適配器，只是可以安裝它。這意味著未來的 ModBlox7 用戶將能夠從目錄供應商處訂購可插入 3U 機架安裝系統的標準外殼，或者采購自己的定制外殼，這些外殼可以輕松符合標準。

在配置和安裝選項方面，ModBlox7系統現在所需要的只是CPU和電源單元（可以并置在同一塊中），因為CPU塊本質上將包含一些I / O自己的I / O。如前所述，這些可以與各種I / O模塊配置結合使用，以擴展ModBlox7工業箱式PC，以包括多達12個菊花鏈模塊，運行時間長達84HP。

部署后，ModBlox7 模塊將能夠根據操作環境安裝在墻壁、19 英寸機架或 DIN 導軌上。由于前面描述的整體外殼，更改安裝配置不會影響盒子設計本身，而只會影響安裝機制。

圖7.ModBlox7 工業箱式 PC 可以安裝在墻壁、DIN 導軌或 19 英寸機架或機柜中。

通過標準擴展工業計算

由于工業 PC 市場的價值已經超過 45 億美元，因此對可擴展性的需求是顯而易見的。然而，迄今為止，工業箱式PC的成功取決于制造商根據客戶的確切需求定制解決方案的能力 - 這一事實在任何標準化工作中都不能丟失。

ModBlox7將通過強調規范中的簡單性，互操作性和可擴展性，允許利益相關者按照他們認為合適的方式使用或保留功能，為這一挑戰帶來定義和開放性的優雅融合。其模塊化架構將允許系統集成商通過選擇CPU、擴展或限制I/O單元的數量、修改機箱等來優化和區分工業箱式PC解決方案。

換句話說，有史以來第一個工業箱式PC標準項目滿足了與之前的硬件標準相同的需求：將設計中的非增值組件商品化，為供應商創造機會，在這些商品框架之上豐富系統，并降低成本并增加最終用戶的選擇。

通過這樣做，PICMG ModBlox7有望加速運輸，工業自動化，軍事，醫療和其他市場，這些市場將從工業箱式PC可能是唯一選擇的地方的通信，控制和智能中受益。

審核編輯：郭婷