Khách hỏi mua máy tính nhúng công nghiệp thường bắt đầu bằng câu "cấu hình bao nhiêu". Nhưng máy nhúng đặt trong tủ điện, trên xe AGV hay cạnh máy CNC hỏng vì nhiệt, nguồn và rung nhiều hơn vì thiếu CPU. Bài này gom năm tiêu chí phải trả lời trước khi nói tới bộ xử lý, đối chiếu bằng thông số trên trang hãng của Advantech ARK-1124H, AAEON BOXER-6406-ADN và dòng Cincoze DE-1000.
Máy tính nhúng (embedded PC) là máy tính không quạt, kích thước nhỏ, chạy liên tục bên trong một thiết bị hay hệ thống khác. Người mua không chọn nó bằng bảng so cấu hình mà bằng điều kiện chỗ đặt máy (xem thêm Embedded Computer là gì).
Tiêu chí 1: dải nhiệt độ và điều kiện luồng gió
Con số đầu tiên cần đọc trên datasheet là nhiệt độ hoạt động, và quan trọng hơn là điều kiện đi kèm:
- Advantech ARK-1124H: -20 ~ 60 °C khi có luồng gió, nhưng chỉ 0 ~ 40 °C nếu lắp ổ cứng HDD 2,5 inch thay vì SSD.
- AAEON BOXER-6406-ADN: -20 ~ 60 °C theo IEC 68-2 với luồng gió 0,5 m/s.
- Cincoze DE-1000: -25 ~ 70 °C khi có đối lưu không khí và dùng linh kiện cấp công nghiệp; CPU Atom E3845 chỉ 10 W.
Ví dụ: tủ điện kín ngoài xưởng, mùa nóng trong tủ đo được 50 °C, không có quạt tủ. Máy ghi "-20 ~ 60 °C với luồng gió 0,5 m/s" đặt vào đây không còn được bảo đảm vì không khí trong tủ đứng yên. Cần thêm quạt thông tủ; máy có biên nhiệt rộng hơn như DE-1000 cho thêm khoảng dư nhưng hãng cũng ghi điều kiện có đối lưu, không thay được quạt tủ (xem thêm máy tính công nghiệp không quạt là gì).
Tiêu chí 2: nguồn điện DC tại chỗ lắp
Máy nhúng thường lấy nguồn DC từ tủ điện hoặc ắc quy xe; dải điện áp đầu vào quyết định có cần bộ đổi nguồn phụ hay không:
| Model | Nguồn vào | Kiểu đấu nối | Công suất (theo hãng) |
|---|---|---|---|
| Advantech ARK-1124H | 12 VDC | Jack tròn có khoá, adapter 60 W kèm theo | 6,02 W thường / 15,7 W tối đa |
| AAEON BOXER-6406-ADN | 9 ~ 36 VDC | Terminal block 3 chân | Không công bố trên trang hãng |
| AAEON BOXER-6451-ADP | 12 VDC | Jack DC có khoá | Không công bố trên trang hãng |
| Cincoze DE-1000 | 9 ~ 48 VDC | Terminal block, chế độ AT/ATX | CPU 10 W |
Xe AGV chạy ắc quy 24 V: lúc động cơ khởi động điện áp tụt, lúc sạc lại vọt lên. Máy nhận 9 ~ 36 VDC như BOXER-6406-ADN hoặc 9 ~ 48 VDC như DE-1000 đấu thẳng được; máy chỉ nhận 12 VDC như ARK-1124H phải qua bộ đổi nguồn DC-DC, thêm một điểm hỏng. Terminal block bắt vít cũng chịu rung tốt hơn jack tròn, dù jack có khoá.
Tiêu chí 3: cổng I/O đúng số lượng, đúng chuẩn
Máy nhúng nối trực tiếp với PLC, đầu đọc mã vạch, cân, cảm biến và camera. Thiếu một cổng COM là phải mua bộ chuyển USB-COM, thứ hay rớt kết nối khi rung:
| Model | LAN | COM | USB | DIO | Màn hình | Mở rộng |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ARK-1124H | 2 x GbE (Intel i210) | 1 x RS-232/422/485 | 4 x USB 3.0 | Không | 2 x HDMI 4K | 1 mini PCIe, 1 khe iDoor |
| BOXER-6406-ADN | 2 x 2.5GbE (Intel I226-LM) | 3 x RS-232/422/485 | 2 x USB 3.2 Gen2, 2 x USB 2.0 | 8 kênh (DB-15) | 2 x HDMI | M.2 2280 |
| BOXER-6451-ADP | 1 x 2.5GbE, 1 x GbE | 4 x RS-232/422/485 | 3 x USB 3.2 Gen2, 1 x USB 2.0 | Không ghi | 2 x HDMI 1.4b | M.2 2280 NVMe |
| Cincoze DE-1000 | 2 x GbE (Intel i210) | 6 x RS-232/422/485 | 1 x USB 3.0, 4 x USB 2.0 | 4 DI + 4 DO cách ly | DVI-I, DisplayPort | 2 mini PCIe, CFast, SIM |
Một trạm cân xe tải nối đầu cân qua RS-232, đèn báo qua DO, barie qua DI, camera IP qua LAN. DE-1000 với 6 COM và DIO cách ly làm việc đó không cần module phụ; ARK-1124H với 1 COM và không DIO phải thêm module iDoor. DIO cách ly (isolated) đáng giá ở chỗ relay bên ngoài phóng điện ngược thì máy không hỏng theo.
Tiêu chí 4: rung và sốc tại vị trí lắp
Máy bắt lên khung máy dập, băng tải hay xe nâng rung suốt ca. Thông số cần đọc là Grms (rung ngẫu nhiên) và G sốc, kèm điều kiện loại ổ cứng:
- ARK-1124H: rung 3 Grms với SSD, chỉ 0,5 Grms với HDD; sốc 30 G với SSD, 10 G với HDD.
- BOXER-6406-ADN: rung 3 Grms 5 ~ 500 Hz, sốc 50 G nửa sin 11 ms, đều với SSD.
- BOXER-6451-ADP: rung 3 Grms, sốc 50 G khi lắp treo tường, với SSD.
Cùng một máy, lắp HDD cơ thay SSD là mức rung cho phép giảm sáu lần (3 Grms xuống 0,5 Grms ở ARK-1124H), nên máy nhúng cho xe hay máy công cụ luôn dùng SSD. Cách đọc Grms xem bài máy tính công nghiệp chịu rung và sốc.
Tiêu chí 5: kích thước và cách lắp
Tủ điện có thanh DIN, xe có tấm thép phẳng, máy công cụ có khoang hẹp. Kiểu lắp hãng hỗ trợ sẵn quyết định có phải gia công thêm giá đỡ hay không:
| Model | Kích thước (mm) | Khối lượng | Kiểu lắp hãng hỗ trợ |
|---|---|---|---|
| ARK-1124H | 133 x 46,4 x 94,2 | 0,7 kg | DIN-rail, treo tường, VESA (tuỳ chọn) |
| BOXER-6406-ADN | 186 x 104,6 x 49,1 | 1,16 kg | Treo tường |
| BOXER-6451-ADP | 195 x 111 x 63,5 | 1,5 kg | Treo tường |
| Cincoze DE-1000 | 203 x 200 x 65 | 2,84 kg | Treo tường, VESA, DIN-rail (tuỳ chọn) |
ARK-1124H mỏng 46,4 mm, nặng 0,7 kg nên gắn thanh DIN cạnh PLC được, hợp làm cổng thu thập dữ liệu (gateway) trong tủ. DE-1000 nặng 2,84 kg với vỏ nhôm đúc hợp bắt lên tấm thép xe hoặc khung máy; hãng ghi đạt EN 50121-3-2 về tương thích điện từ cho thiết bị đường sắt.
Gợi ý theo ứng dụng
Cổng IIoT trong tủ điện, đọc dữ liệu PLC
Ưu tiên máy nhỏ, lắp DIN, tiêu thụ thấp, 2 LAN để tách mạng máy và mạng nhà xưởng. ARK-1124H (6 W thường trực, 2 GbE, mini PCIe cho module 4G) là lựa chọn gọn, với điều kiện kiểm tra nhiệt trong tủ và dùng SSD.
Trạm cân, trạm đóng gói, nhiều thiết bị nối tiếp
Cần nhiều COM và DIO cách ly. DE-1000 với 6 COM, 4 DI/4 DO và nguồn 9 ~ 48 VDC làm được không cần module phụ; BOXER-6406-ADN với 3 COM, DIO 8 kênh gọn hơn nếu ít thiết bị.
Xe AGV, xe nâng, thiết bị di động
Nguồn dải rộng qua terminal block và sốc 50 G là hai điểm phải có: BOXER-6406-ADN (9 ~ 36 VDC, 50 G) hoặc DE-1000 (9 ~ 48 VDC, chế độ AT tự bật khi có điện).
Phần mềm nặng hơn: HMI nhiều màn, thị giác máy đơn giản
Khi cần CPU Core thay vì Atom/N-series, BOXER-6451-ADP dùng Core i7-1265UE / i5-1245UE / i3-1215UE thế hệ 12, DDR4 32 GB, M.2 NVMe, vẫn giữ -20 ~ 60 °C và 50 G; đổi lại chỉ nhận 12 VDC nên cần nguồn riêng.
Cả năm tiêu chí có trong hướng dẫn chọn cấu hình máy tính công nghiệp; muốn lọc nhanh theo nhiệt, nguồn và cổng thì dùng công cụ chọn máy rồi gửi kết quả cho kỹ thuật IPC247 đối chiếu.
IPC247 hỗ trợ gì khi chọn máy nhúng
IPC247 phân phối Advantech, AAEON, Cincoze, có sẵn ARK-1124H, BOXER-6406-ADN và Cincoze DE-1001L thuộc dòng DE-1000. Kỹ thuật viên nhận bản vẽ tủ hoặc ảnh vị trí lắp, đối chiếu nhiệt và nguồn, đề xuất cấu hình kèm SSD dải nhiệt rộng, lắp thử tại xưởng khách trước khi chốt số lượng, và hỗ trợ cài hệ điều hành, driver cổng COM sau bán hàng.
Câu hỏi thường gặp về máy tính nhúng công nghiệp
Máy tính nhúng công nghiệp khác máy tính mini văn phòng ở đâu?
Khác ở điều kiện thử: máy nhúng công nghiệp được hãng công bố dải nhiệt -20 ~ 60 °C hoặc rộng hơn, rung 3 Grms, sốc 30 ~ 50 G, nguồn DC dải rộng và cổng COM, DIO. Máy mini văn phòng thường chỉ ghi 0 ~ 35 °C và không có thông số rung.
Máy không quạt có chạy được 24/7 ở 45 °C không?
Được nếu 45 °C nằm trong dải hãng công bố và điều kiện luồng gió được đáp ứng. Máy ghi "0,5 m/s air flow" đặt trong tủ kín không quạt thì cần quạt thông tủ; máy dải nhiệt rộng hơn như DE-1000 (-25 ~ 70 °C, cũng ghi điều kiện có đối lưu) cho thêm biên nhiệt nhưng không thay được quạt tủ.
Nên chọn Atom/N-series hay Core cho máy nhúng?
Atom E3940, E3845 hay N200 đủ cho gateway, HMI đơn, thu thập dữ liệu, tiêu thụ 6 ~ 15 W nên dễ tản nhiệt. Thị giác máy, nhiều màn hình hay cơ sở dữ liệu tại chỗ thì cần Core như BOXER-6451-ADP, đổi lại máy lớn hơn.