Sự tiến bộ công nghệ trong công nghệ IoT, Big data và máy học đang đặt ra yêu cầu lớn hơn đối với các ngành công nghiệp như sản xuất và tự động hóa. Sự thay đổi lớn về dữ liệu trong ngành công nghiệp 4.0 sẽ cần nhiều thiết bị được kết nối với máy móc; gây áp lực rất lớn cho các hệ thống máy tính đảm bảo khả năng linh hoạt trong các chức năng cụ thể và hiệu suất khối lượng công việc.

Máy tính công nghiệp hiện đóng vai trò là nền tảng để hợp nhất khối lượng công việc cụ thể. Nói cách khác, các hệ thống máy tính công nghiệp hiện nay cần có khả năng quản lý nhiều loại dữ liệu đầu vào truyền thông tin có giá trị để ra quyết định theo thời gian thực. Do đó, máy tính công nghiệp hỗ trợ nhiều cổng kế thừa và đầu vào (I/O) mới. Dưới đây là một số cổng I/O phổ biến nhất được sử dụng trong triển khai máy tính công nghiệp hiện nay:

Cổng I/O phổ biến cho các thiết bị máy tính công nghiệp trong tự động hóa máy

Serial port

Serial port là cổng phổ biến nhất được sử dụng cho máy tính công nghiệp. Chúng được sử dụng để liên lạc với các thiết bị cũ vẫn đang được sử dụng trong các nhà máy ngày nay. Tiêu chuẩn cổng nối tiếp đã được hình thành từ những năm 1960 và nó vẫn được sử dụng cho đến ngày nay gần 60 năm sau. Giới hạn chính của cổng nối tiếp là tốc độ dữ liệu của nó, đạt mức khoảng 115.200 bit / giây.

Mặc dù nó không có tốc độ truyền dữ liệu nhanh nhất, nhưng nó đã được chứng minh là một giao thức đáng tin cậy trong nhiều thập kỷ. Serial port cũ có ba chế độ chức năng khác nhau, RS-232/422/485 tùy thuộc vào ứng dụng và thiết bị được kết nối.

RS-232/422/485

Đối với cổng nối tiếp cũ, nó có thể được cấu hình để hoạt động ở ba chế độ khác nhau: RS-232/422/485, tùy thuộc vào ứng dụng và thiết bị được kết nối với nó.

• RS-232: Trong chế độ này, cổng hoạt động theo cấu trúc liên kết một điểm đến điểm: chỉ một thiết bị có thể được kết nối. Điều này thường được sử dụng cho modem, chuột hoặc bàn phím. Chiều dài tối đa của cáp lên tới 15m với tốc độ hoạt động tối đa 9.600 baud. Cổng cũng dễ bị nhiễu truyền và lỗi dữ liệu do truyền dữ liệu một đầu.
• RS-422: Chế độ này tương tự RS-232, nhưng có một vài ưu điểm. Chiều dài cáp tối đa có thể lên tới 1.200m. Ngoài ra, nó có thể hoạt động trong chế độ chủ đơn, nhiều chế độ nô lệ. Điều này cho phép cổng truyền dữ liệu tới tối đa 10 thiết bị khác nhau. Chế độ này cũng cung cấp khả năng chống nhiễu truyền tốt hơn RS-232 vì nó sử dụng các cặp dây riêng biệt để gửi / nhận dữ liệu và hoạt động ở chế độ truyền dữ liệu khác biệt.
• RS-485: Chế độ này mở rộng về chức năng của RS-422. Nó cung cấp một cấu trúc liên kết đa điểm thực sự chứ không phải là điểm duy nhất đến điểm của RS-232/422. Điều này cho phép số lượng thiết bị được kết nối tối đa lên tới 32, nhưng với giới hạn là chỉ có một thiết bị có thể truyền tại một thời điểm.

Video port

Cổng VGA thường được sử dụng vì nó sử dụng tín hiệu analog thay vì tín hiệu số, cho phép kết nối với các thiết bị cũ. Trong khi đó, các cổng HDMI, HDMI và DP hiện đại hơn thiếu khả năng tương thích với các thiết bị trước nhưng cung cấp độ phân giải và tốc độ làm mới tốt hơn.

• VGA

Cổng hiển thị ban đầu được IBM thiết kế vào năm 1987 để sử dụng trong các hệ thống PS/2 của họ. VGA được thiết kế để sử dụng tín hiệu analog thay vì tín hiệu số. Hạn chế chính của cổng VGA là độ phân giải tối đa của nó và thiết kế cổng cắm khó thao tác.

• DVI

DVI được phát hành năm 1999 để thay thế cổng VGA. DVI chỉ dựa trên tín hiệu số, có thể hoạt động ở hai chế độ khác nhau, tùy thuộc vào độ phân giải tối đa và tốc độ làm mới cần thiết: liên kết đơn hoặc liên kết kép. Chế độ liên kết đơn có thể lên tới 2560x1600 @ 30Hz, trong khi liên kết kép cho phép độ phân giải lên tới 3840 x 2400 @ 30Hz, là độ phân giải 4K tiêu chuẩn.

• HDMI

HDMI được phát hành vào năm 2002 để thay thế DVI bằng nhiều cải tiến khác nhau. HDMI không phải là một tiêu chuẩn mở; nó là một giao diện độc quyền. HDMI ban đầu được thiết kế cho các TV truyền hình tiêu dùng, do đó, nó cho phép truyền cả video và âm thanh, vốn bị thiếu trong giao diện DVI. HDMI được thiết kế với độ phân giải và tốc độ làm mới cao. Phiên bản HDMI 2.x hiện tại có thể có kích thước lên tới 8K (7680 x 4320 @ 120Hz). Để bảo mật và bảo vệ nội dung, HDMI có thể sử dụng HDCP (Bảo vệ nội dung số băng thông cao) để mã hóa tín hiệu của nó.

• DP

Display Port (DP), được phát hành năm 2008, là một giao diện video / âm thanh tiêu chuẩn mở được hỗ trợ bởi VESA. Tương tự như HDMI, DP được thiết kế để có thể mở rộng theo tốc độ dữ liệu, độ phân giải tối đa và tốc độ làm mới. DP 2.0 hiện có thể đạt tới 10K (10240 x 4320 @ 60Hz). Ngoài ra, DP còn hỗ trợ các thiết bị tăng cường / thực tế ảo (AR / VR).

DIO / GPIO

DIO / GPIO là từ viết tắt của I / O digital và  General-purpose I / O. Đây là các hình thức giao diện được sử dụng cho các thiết bị điện hoặc cảm biến thiếu giao diện chung. DIO / GPIO sử dụng tín hiệu số với hai giá trị thường được biểu thị là BẬT hoặc TẮT. Điều này làm cho chúng lý tưởng để cảm nhận các tiếp điểm công tắc trong cài đặt công nghiệp nơi có nhiều tín hiệu BẬT / TẮT cần được gửi và nhận. Chúng có thể được sử dụng trong một loạt các ứng dụng từ cảm biến báo động đến dây chuyền sản xuất tự động.

USB port

USB port đã trở thành cổng tiêu chuẩn cho nhiều thiết bị vì nhu cầu tăng thêm băng thông, điều này không được hỗ trợ bởi Serial Port. Khả năng quản lý năng lượng thông minh của nó cho phép bạn đặt các thiết bị ở chế độ ngủ khi không sử dụng, cho phép bạn kết nối nhiều thiết bị USB mà không cần quá nhiều năng lượng. Nhưng nó không phải là giải pháp toàn diện và cuối cùng cho mọi máy tính công nghiệp vì tùy thuộc vào ứng dụng, cả hai cổng Serial và cổng USB có thể được yêu cầu trong thiết kế.

LAN port

Các cổng LAN cung cấp kết nối mạng có dây lên tới 1GbE mỗi cổng. Hầu hết các máy tính công nghiệp cung cấp các cổng LAN được sử dụng để cung cấp đường lên và đường xuống cho dữ liệu từ cơ sở hạ tầng mạng, cung cấp việc truyền dữ liệu cần thiết từ modem, máy tính, thiết bị chuyển mạch và bộ định tuyến.

M12

M12 Connector có lợi ích gì trong máy tính công nghiệp là gì?

Đầu nối M12 là đầu nối chống bụi và nước và cáp được thiết kế để sử dụng trong môi trường khắt khe. Đầu nối M12 được yêu thích trong nhiều ngành công nghiệp như nhà máy ô tô, chế biến thực phẩm, sản xuất đồ uống, phương tiện và ứng dụng vận chuyển vì độ bền và độ tin cậy cao. Đối với những môi trường khắc nghiệt này, cần có một đầu nối chắc chắn, đáng tin cậy đảm bảo kết nối giữa các máy công nghiệp và thiết bị cuối không bị gián đoạn.

Đầu nối M12 được thiết kế dạng tròn có ren khóa 12 mm. Ngoài cơ chế khóa tích hợp, các đầu nối M12 cũng được đánh giá là có khả năng chống thấm nước và chống bụi theo tiêu chuẩn IP. Các đầu nối này có sẵn với số lượng pin khác nhau: 3, 4, 5, 8 và 12. Cấu hình pin được sử dụng phổ biến nhất là đầu nối M12 8 chân pin, có thể được sử dụng cho gigabit ethernet LAN / PoE, serial hoặc cổng USB 2.0.

Mẹo từ chuyên gia kỹ thuật: Đối với những ứng dụng công nghiệp siêu nặng đó, hầu hết các cổng I / O có thể được cấu hình với các đầu nối khóa M12 chắc chắn để có độ bền cao hơn. Liên hệ với Nexcom để biết thêm thông tin nhé!

Các ứng dụng phổ biến và số pin của chúng:

• Cảm biến và nguồn: Yêu cầu 3 và 4 pin
• Profinet và Ethernet: Yêu cầu 4 và 8 pin
• Fieldbus, CANbus và DeviceNet: Yêu cầu 4 và 5 pin
• Tính toàn vẹn tín hiệu: 12 chân

Mã hóa các đầu nối M12 ngăn việc liên hợp không chính xác từ I / O của máy tính đến thiết bị được kết nối. Mã pin A, B, D và X (xem bên dưới) phổ biến nhất trong điện toán công nghiệp. Nhưng khi chuyển đổi kỹ thuật số đòi hỏi truyền dữ liệu nhanh hơn cho ethernet tốc độ cao, sơ đồ pin được mã hóa X cho Ethernet 10gbit cuối cùng sẽ thay thế sơ đồ pin được mã hóa A và D cho ethernet.

Tùy chọn mã hóa M12 cho máy tính công nghiệp:

• Mã hóa A cho cảm biến, nguồn dc và Ethernet 1 Gbit
• Mã B cho Profibus
• Mã hóa C cho nguồn điện xoay chiều
• Mã hóa D cho Ethernet 100 Mbit
• Mã hóa X cho Ethernet 10 Gbit
• Mã hóa S cho nguồn điện xoay chiều (cuối cùng sẽ thay thế các bộ phận mã hóa C)
• Mã hóa T cho nguồn điện dc (cuối cùng sẽ thay thế các bộ phận nguồn được mã hóa A)