Máy tính công nghiệp là gì? lựa chọn IPC phù hợp cho ngành đo lường -sản xuất

Trong các nhà máy, dây chuyền sản xuất và hệ thống đo lường – điều khiển, thiết bị phải hoạt động liên tục 24/7, chịu rung động, bụi bẩn, nhiệt độ cao và nhiễu điện từ. Trong những điều kiện này, máy tính văn phòng thông thường không thể đáp ứng về độ ổn định và tuổi thọ.
Đó là lý do máy tính công nghiệp (Industrial PC – IPC) được sử dụng như một nền tảng xử lý trung tâm trong tự động hóa hiện đại.

Vậy máy tính công nghiệp là gì, có gì khác so với PC thông thường, và khi nào doanh nghiệp nên sử dụng IPC? Bài viết dưới đây sẽ phân tích chi tiết từ góc độ kỹ thuật – ứng dụng – lựa chọn thực tế.

Máy tính công nghiệp ( industrial PC – IPC) là gì?

Máy tính công nghiệp (IPC/ Industrial PC) là dòng máy tính được thiết kế chuyên dụng để hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt như nhiệt độ cao hoặc thấp, rung liên tục, bụi, độ ẩm và có nhiễu điện từ (EMI/EMC)

Máy tính công nghiệp được thiết kế để hoạt động trong các môi trường khắc nghiệt, có thể làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, bụi bẩn, ẩm ướt và chịu được rung động. Máy thường có một thiết kế cứng cáp và ổn định để đảm bảo tính tin cậy và độ bền cao trong thời gian dài. Nhờ vào khả năng xử lý mạnh mẽ và các cổng kết nối đa dạng, máy tính công nghiệp có thể tích hợp vào các hệ thống tự động hóa phức tạp và giám sát từ xa. IPC giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, tăng năng suất và độ chính xác, giảm thiểu sai sót con người và giúp các doanh nghiệp tiết kiệm chi phí sản xuất.

Cấu tạo máy tính công nghiệp gồm những gì?

Mainboard và bộ xử lý công nghiệp

Sử dụng mainboard chuẩn công nghiệp (Mini-ITX, 3.5”, ATX công nghiệp)

CPU Intel/AMD dòng Embedded hoặc Industrial

Thiết kế cho vòng đời dài, ít thay đổi linh kiện

Nguồn công nghiệp

Nguồn DC 9–36V hoặc 12–24V

Chống sụt áp, chống nhiễu

Phù hợp lắp đặt trong tủ điện điều khiển

Thiết kế cơ khí và tản nhiệt

Vỏ kim loại chắc chắn

Thiết kế fanless hoặc quạt công nghiệp với dải nhiệt độ hoạt động Từ -20°C đến 70°C, một số dòng đặc biệt -40°C đến 80°C 

Khả năng chống rung, chống bụi (IP65/IP66 và IP67 tùy model)

Cổng giao tiếp công nghiệp

COM (RS-232/422/485), LAN kép, USB công nghiệp, GPIO, CAN BUS, HDMI/DisplayPort, Dễ dàng kết nối PLC, biến tần, thiết bị đo lường điện

Ứng dụng máy tính công nghiệp trong sản xuất và nhiều lĩnh vực

Máy tính công nghiệp cũng chịu trách nhiệm cho nhiều ứng dụng trong lĩnh vực Internet of Things (IoT) và Công nghệ 4.0. IPC liên kết và thu thập dữ liệu từ các thiết bị và cảm biến khác nhau trong một dây chuyền sản xuất hoặc môi trường công nghiệp. Nhờ đó, các quyết định có thể được đưa ra nhanh chóng và hiệu quả dựa trên dữ liệu thời gian thực, giúp cải thiện quy trình làm việc và tối ưu hóa hiệu suất hệ thống. Trong lĩnh vực công nghiệp, máy tính công nghiệp còn được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sản xuất, ô tô, điện tử, dầu khí, quản lý năng lượng, kiểm soát lưu lượng và hệ thống an ninh, và nhiều ứng dụng khác.

Vai trò máy tính công nghiệp (IPC) trong chiến lược phát triển IOT

Máy tính công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên sự tự động hóa và hiện đại hóa trong lĩnh vực công nghiệp. Đem lại khả năng vận hành nhanh chóng và chính xác, giúp cho các dây chuyền sản xuất kiếm hàng triệu USD.

IPC là trung tâm điều phối – Quản trị năng suất (MES/ERP)

Tại sao nói máy tính công nghiệp (IPC) là trung tâm điều phối – quản trị năng suất? Vì IPC đóng vai trò là nút thắt hội tụ các dữ liệu (IT) và vận hành (OT)

Thu thập dữ liệu thời gian thực: IPC kết nối trực tiếp với máy móc/ thiết bị qua các cổng LAN RJ45/RS232/RS485/ PCIe..để thu thập thông số sản xuất, từ đó tính toán hiệu suất thiết bị tổng thể (OEE).1

Số hóa quy trình: Thay thế các ghi chép thủ công bằng hệ thống điều hành sản xuất (MES), giúp giảm thiểu sai sót và tối ưu hóa tài nguyên.

Trung tâm xử lý (Bộ não) Robot và hệ thống thị giác máy (Machine Vision)

Hiện nay sự bùng nổ AI vật lý (Physical AI), máy tính chuyên dụng đóng vai trò là nền tảng xử lý cục bộ với hiệu năng cao, cho phép triển khai trí tuệ nhân tạo trực tiếp tại hiện trường sản xuất.

• Xử lý thuật toán phức tạp: IPC đảm nhiệm các phép tính phức tạp để điều khiển cánh tay robot hoạt động chính xác, ổn định và linh hoạt trên các dây chuyền tự động hóa (Automation) tốc độ cao
• Edge AI (Mắt thần) cho thị giác máy: Dữ liệu hình ảnh từ camera công nghiệp được phân tích và nhận diện để phát hiện lỗi sản phẩm và phân loại theo thời gian thực, không phụ thuộc vào hệ thống đám mây. Giúp giảm độ trễ, tăng độ bảo mật và đảm bảo quá trình vận hành không bị gián đoạn.

IPC Đảm bảo tính liên tục trong hạ tầng trọng yếu

• Giao thông thông minh: Quản lý trạm thu phí tự động, bãi đỗ xe và hệ thống an ninh sân bay – những nơi cần sự ổn định và khả năng chống rung lắc cao.
• Môi trường & năng lượng: Giám sát các trạm biến áp (MBT), Máy tính công nghiệp cho hệ thống xử lý nước thải & quan trắc môi trường, hoạt động ngoài trời khắc nghiệt.

Phân loại để chọn máy tính công nghiệp (IPC)

Theo mục đích sử dụng:

• Máy tính điều khiển: Có vai trò quản lý hoạt động của các hệ thống công nghiệp như hệ thống sản xuất, hệ thống điều khiển tự động, hệ thống giao thông, hệ thống mạng lưới…

• Máy tính nhúng (Embedded computers): Được tích hợp vào các thiết bị hoặc mô-đun công nghệ khác để thực hiện điều khiển hoặc xử lý thông tin. Ví dụ: máy tính trong ô tô, điều khiển robot…

• Máy tính nhúng nguồn mở (Open-source embedded computers): Là loại máy tính nhúng có phần mềm mã nguồn mở cho phép người dùng tùy chỉnh theo nhu cầu riêng của họ.

• Máy tính công nghiệp không quạt (Fanless) được thiết kế để hoạt động trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, nơi có nhiệt độ cao, bụi bẩn, độ ẩm cao, rung động và các yếu tố khác có thể gây hư hỏng thiết bị. Máy tính công nghiệp không quạt sử dụng các phương pháp làm mát thụ động qua vỏ nhôm để chống bụi bẩn, không tiếng ồn và các hạt ngoại vi không bay vào bên trong máy tính và tạo ra sự ổn định cần thiết.

• Máy tính công nghiệp có quạt được sử dụng trong các môi trường công nghiệp trong đó hệ thống làm mát quạt là cần thiết để điều chỉnh nhiệt độ và đảm bảo tụ điện và các thành phần khác không bị quá nhiệt. Quạt cung cấp luồng không khí tới các bộ phận quan trọng trong máy tính để làm mát chúng và tránh tình trạng quá nhiệt.

IPC Theo kích thước:

• Máy tính công nghiệp nhỏ gọn: Có kích thước nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt trong không gian hạn chế.

• Máy tính công nghiệp mở rộng: Có thể mở rộng và tùy chỉnh để phù hợp với nhu cầu sử dụng đa dạng.

• Máy tính công nghiệp gắn tủ: Được thiết kế để được gắn trong tủ điện hoặc tủ điều khiển.

IPC Theo công nghệ sử dụng:

• Máy tính công nghiệp dựa trên nền tảng x86: Sử dụng vi xử lý dựa trên kiến trúc x86 của Intel.

• Máy tính công nghiệp dựa trên nền tảng ARM: Sử dụng vi xử lý dựa trên kiến trúc ARM của các nhà sản xuất khác nhau.

• Máy tính công nghiệp dựa trên các hệ điều hành như Windows, Linux, Android…

Tùy thuộc vào nhu cầu cụ thể của ngành công nghiệp và môi trường làm việc, phân loại máy tính công nghiệp có thể có nhiều tiêu chí khác nhau.

So sánh ưu điểm giữa máy tính công nghiệp và máy tính thường

Máy tính công nghiệp và máy tính thường có những điểm khác biệt sau:

1. Độ bền: Máy tính công nghiệp thường được thiết kế để chịu được những môi trường làm việc khắc nghiệt, như nhiệt độ cực cao, va chạm, rung động, bụi bẩn, và ẩm ướt. Trong khi đó, máy tính thường không có tính năng chịu được những điều kiện làm việc tương tự.

2. Hiệu suất và tốc độ xử lý: Máy tính công nghiệp thường có hiệu suất vượt trội và sử dụng các chip xử lý cao cấp hơn để đáp ứng nhu cầu xử lý tốt hơn trong các ứng dụng công nghiệp. Máy tính thường thường có hiệu suất và tốc độ xử lý thấp hơn trong các tác vụ thông thường.

3. Kích thước: Máy tính công nghiệp thường có kích thước nhỏ gọn và thiết kế theo module, cho phép lắp đặt và thay thế linh kiện dễ dàng. Máy tính thường có kích thước lớn hơn và ít linh hoạt trong việc nâng cấp và sửa chữa.

4. Tính ổn định: Máy tính công nghiệp thường có tính ổn định cao hơn, được kiểm tra và chứng nhận để đảm bảo hoạt động ổn định trong thời gian dài. Máy tính thường có thể gặp các vấn đề về hệ điều hành và phần cứng không ổn định.

5. Giá cả: Máy tính công nghiệp thường có giá cao hơn do yêu cầu kỹ thuật và tính năng chống va đập, chống bụi bẩn, chống nhiệt độ cao, và tính ổn định cao. Máy tính thường có giá rẻ hơn và phổ biến hơn trên thị trường tiêu dùng.

Trên cơ bản, máy tính công nghiệp được thiết kế để đáp ứng những yêu cầu đặc biệt của các ứng dụng công nghiệp, trong khi máy tính thường tập trung vào sự tiện lợi và giá trị tiêu dùng trong các ứng dụng văn phòng và cá nhân.

Các hãng máy tính công nghiệp phát triển mạnh tại Việt Nam và Quốc tế:

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều hãng làm máy tính công nghiệp điển hình như hãng Advantech, Darveen, Siemens, ABB, DELL, ASUS… trong số đó IMST là một trong những đại lý của các hãng máy tính công nghiệp Advantech, Darveen và ASUS.

Gợi ý một số dòng IPC đặc trưng của hãng ASUS.

ASUS PE8000G – Hỗ trợ 2 GPU PCIe lên đến 450 W và CPU Intel® Core™ thế hệ mới

ASUS PE6000G / PE4000G – Đa cổng I/O, hỗ trợ GPU rời và không quạt / bền bỉ

ASUS PE5101D / PE5100D – Cấu hình CPU Intel Core, khe HDD 2.5″, RAID tùy chọn, phù hợp xử lý dữ liệu lớn

ASUS EBS-S100 – Máy tính nhúng công nghiệp. thuộc dòng không quạt, cổng giao tiếp phong phú COM/USB/Ethernet, độ phân giải Hiển thị 4K qua HDMI/DP và có hỗ trợ Intel Atom® N-series giúp tiêu thụ điện năng tối ưu và hiệu suất vừa đủ.

Gợi ý model Asus mini cho ngành đo lường và công nghiệp nhẹ:

ASUS PN64-B-S5234MD – Core i5-13500H: cấu hình mạnh xử lý dữ liệu, SCADA, logging, thống kê sản xuất.

ASUS PN64-B-S5188MD – Core i5-12500H: tiết kiệm với hiệu suất đủ cho hệ thống giám sát và điều khiển cơ bản.

ASUS ExpertCenter PN64 PN64-B-S5209MV – cân bằng giữa hiệu năng và khả năng mở rộng phần mềm doanh nghiệp/công nghiệp.

ASUS PN64-B-S5188MD i5 – biến thể Mini PC phù hợp Edge Compute liên tục.

ASUS PN64-B-S5209MV – giải pháp mini PC mạnh dùng cho hệ thống điều khiển nhẹ, cấu hình cơ sở dữ liệu.

ASUS PN62-B5083ZD – Core i5 + RAM/SSD tích hợp, bản ready-to-run cho nhiều ứng dụng công nghiệp nhẹ & networking.

ASUS IPC và Mini PC hoàn toàn có thể sử dụng hiệu quả trong ngành đo lường sản xuất như: Trạm thu thập dữ liệu biên (Edge DAQ), xử lý tín hiệu thời gian thực trong ngành đo lường, thị giác máy kiểm tra sản phẩm lỗi, hệ thống SCANDA/Logging sản xuất công nghiệp, Gateway dữ liệu IoT kết nối với sensor/PLC.

Gợi ý những model thông dụng hãng Darveen

Máy tính công nghiệp Darveen cũng là một lựa chọn hoàn hảo về chất lượng cũng như cấu hình, có thể đáp ứng mọi tiêu chí người dùng. đây là sản phẩm được đánh giá cao so với các hãng khác và giá thành hợp lý. Với khả năng đa dạng về cổng giao tiếp, thiết kế bền bị phù hợp cho mọi người dùng như ngành công nghiệp đo lường – tự động hóa.