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Box PC

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Box PC
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Ein Box-PC ist eine spezielle Bauform des Industrie-PC, die durch ein besonders robustes, meist quaderförmiges Gehäuse sowie kompakte und lüfterlose Bauweise für den zuverlässigen Einsatz in industriellen Umgebungen konzipiert ist.[1][2]

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Siemens Box-PC 627B

Box-PCs finden Anwendung in Bereichen wie Maschinenbau, Anlagenautomatisierung, Gebäudeautomation, Prozessleittechnik, Edge-Computing und als zentrale Steuerungseinheiten für industrielle Kommunikations-, Visualisierungs- oder IoT-Aufgaben.[3]

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B&R Automation PC 510 / 511

Die Bauweise eines Box-PCs umfasst stabile Gehäuse aus Aluminium oder Stahlblech, die gleichzeitig als passive Kühlkörper dienen. Durch den Verzicht auf Lüfter und mechanisch bewegte Bauteile sind Box-PCs besonders wartungsarm und für den Dauereinsatz unter schwierigen Umweltbedingungen wie Staub, Vibration, Temperaturschwankungen oder Feuchtigkeit geeignet.[1][2]

Typische Bauformen sind:

  • Shoe-Box-PCs: Mit Gehäuseabmessungen ähnlich einem Schuhkarton, meist mit Erweiterungssteckplätzen für industrielle Steckkarten (PCI, PCIe).
  • Flache Box-PCs: Direkt hinter Displays als Rechnermodul für Panel-PCs montierbar.
  • Ultra-Kompakt-PCs: Sehr kleine, für Hutschiene oder Feldintegration geeignete Systeme.[3]

Die Montage ist flexibel möglich: im Schaltschrank, an Wänden, auf Hutschienen oder direkt an Maschinen.

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Entwicklung

Box-PCs entwickelten sich ab den 1990er-Jahren als Antwort auf die Anforderungen industrieller Fertigung, Steuerung und Überwachung außerhalb klimatisierter Rechenzentren. Mit zunehmender Vernetzung und Digitalisierung der Produktionsanlagen gewannen sie insbesondere als dezentrale Steuer- und Visualisierungseinheiten an Bedeutung.[1][3]

Technische Merkmale und Hardwareausstattung

Zusammenfassung
Kontext

Box-PCs sind auf den 24/7-Betrieb unter industriellen Bedingungen ausgelegt.

Zu den wesentlichen technischen Merkmalen gehören:

  • Gehäusematerial: Überwiegend Aluminium oder Stahlblech, oft eloxiert oder pulverbeschichtet, bietet Schutz vor mechanischer Beanspruchung, Staub und elektromagnetischen Störungen.[2]
  • Passive Kühlung: Die Wärmeableitung erfolgt fast immer ausschließlich über das Gehäuse, was einen lüfterlosen und dadurch besonders wartungsarmen Betrieb ermöglicht.[1]
  • Schutzarten: Je nach Anforderung erfüllen Box-PCs Schutzklassen bis IP65 für den Einsatz in feuchter oder staubiger Umgebung.[2]

Die Hardwarebasis bilden industrielle x86- oder ARM-Architektur-Prozessoren.

Typisch sind:


Die wichtigsten Schnittstellen:

Die Stromversorgung erfolgt über weite Gleichspannungsbereiche (z. B. 9–48 V DC) mit Schutzfunktionen gegen Überspannung, Verpolung und Kurzschluss.[2]

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Betriebssysteme und Software

Eingesetzt werden spezialisierte Windows IoT Enterprise, Windows Embedded, verschiedene Linux-Distributionen sowie Echtzeitbetriebssysteme wie QNX oder VxWorks.[2][3]

Viele Modelle bieten Features wie Secure Boot, TPM, Hardwareverschlüsselung, Remote-Management und Virtualisierung für die Integration in moderne Automatisierungs- und IoT-Umgebungen.[1]

Vorteile von Box-PCs

  • Robustheit: Durch massive Gehäuse aus Aluminium oder Stahlblech und den Verzicht auf Lüfter und bewegliche Teile sind Box-PCs besonders widerstandsfähig gegenüber Erschütterungen, Vibrationen und Stößen.[2][1]
  • Lüfterloser Betrieb: Die passive Kühlung minimiert das Eindringen von Staub und verlängert die Wartungsintervalle erheblich. Das reduziert Ausfallrisiken und vereinfacht die Installation in geschlossenen, schwer zugänglichen Schaltschränken.[1]
  • Zuverlässigkeit im Dauerbetrieb: Industrielle Box-PCs sind für den 24/7-Einsatz ausgelegt und können über viele Jahre hinweg ohne signifikante Ausfallwahrscheinlichkeit betrieben werden.[3][2]
  • Erweiterte Temperaturbereiche: Viele Modelle sind für den sicheren Betrieb in Temperaturbereichen von −25 °C bis +60 °C und darüber hinaus zertifiziert.[2]
  • EMV-Schutz und Schutzarten: Das Gehäusedesign erfüllt hohe Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit und ermöglicht Schutzarten bis IP65/IP67, was die Integration auch in staubigen oder feuchten Umgebungen zulässt.[2]
  • Flexible Montage: Vielfältige Befestigungsmöglichkeiten (z. B. Hutschiene, Wand, Maschine) erlauben die Integration auch bei beengten Platzverhältnissen.[3]
  • Vielzahl an Schnittstellen: Box-PCs verfügen über zahlreiche, oft industrietypische Schnittstellen für Ethernet, serielle Kommunikation, USB, Feldbusse und I/O, wodurch sie universell einsetzbar sind.[1][2]
  • Langzeitverfügbarkeit und Kompatibilität: Komponenten und Plattformen werden häufig über viele Jahre unverändert angeboten und unterstützen verschiedene Betriebssysteme wie Windows IoT, Linux und diverse Echtzeitbetriebssysteme.[2]
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Nachteile von Box-PCs

  • Begrenzte interne Erweiterbarkeit: Durch die kompakte, lüfterlose Bauweise sind Möglichkeiten zur Nachrüstung von Steckkarten, Festplatten oder zusätzlichen Modulen meist stark eingeschränkt.[1][3]
  • Leistungsgrenzen durch Passivkühlung: Da die Abwärme ausschließlich über das Gehäuse abgeführt wird, ist die Integration sehr leistungsstarker Prozessoren oder dedizierter Grafikkarten limitiert.[1][2]
  • Höhere Anschaffungskosten: Im Vergleich zu klassischen Desktop-PCs liegen die Kosten für industrielle Box-PCs deutlich höher, werden jedoch durch längere Lebenszyklen, geringere Ausfallraten und reduzierten Wartungsaufwand kompensiert.[3]
  • Spezialisierung: Box-PCs sind für spezifische industrielle Anwendungen konzipiert und daher nicht immer flexibel oder universell mit Consumer-Hardware erweiterbar.
  • Wärmeabfuhr abhängig vom Einbau: Wird der Box-PC in besonders engen oder schlecht belüfteten Gehäusen verbaut, kann die Wärmeableitung eingeschränkt sein, was die zulässige Dauerlast reduziert.[2]
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Weitere technische Details

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Typische Anwendungen

Box-PCs sind eine bevorzugte Hardwareplattform für:

Einzelnachweise

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