産業用PC
産業用PCは工場やインフラ設備など過酷環境で連続稼働する計算機であり、一般的なオフィス向けPCに比べて信頼性・耐環境性・長期供給性に重点を置く。筐体は防塵・防滴や耐振動が考慮され、冷却方式はファンレスやヒートシンク一体構造が多い。電源は24V DC系統への直結や絶縁設計が求められ、I/OはRS-232/422/485、CAN、EtherCAT、PROFINET、Modbus TCP、OPC UAなど産業用プロトコルに最適化される。OSは長期サポート版のWindowsやLinux、必要に応じてリアルタイム拡張を併用する。
用途とアーキテクチャ
産業用PCはHMI/SCADA、データ収集・履歴管理、マシンビジョン、エッジAI推論、ソフトPLC、ゲートウェイ、MES連携などで中核を担う。アーキテクチャはx86を中心に、CPU内蔵GPUや外付けGPU、FPGA、加速カードを組み合わせるモジュラー構成である。拡張はPCIe、mini-PCIe、M.2、SIMスロット等で行い、フィールドバス/産業Ethernetボードを追加して装置要件に合わせる。
耐環境性・信頼性設計
- 温度：ワイドレンジ（例：-20〜60℃）で連続動作
- 振動・衝撃：筐体補強、ロック機構、ケーブル抜け防止
- 防塵・防滴：IP65相当の前面パネルや密閉筐体
- 冷却：ファンレス、ヒートパイプ、導熱ガスケット
- 記憶装置：SSD、pSLC/industrial-grade NAND、RAIDによる冗長
電源・EMC・安全規格
産業用PCは24V DC入力や広入力DC-DCを備え、逆接・サージ・突入電流対策を実装する。EMCはIEC 61000-6-2/-4等の産業環境規格への適合が想定され、筐体シールド、接地設計、フィルタリングで伝導・放射ノイズを抑制する。安全はIEC 61010やUL規格への適合が求められ、絶縁距離、ヒューズ/過電流保護、火災規格への適合が設計要件となる。
リアルタイム性と時刻同期
産業用PCがモーション制御や高速データ収集を担う場合、PREEMPT_RTやXenomaiなどでLinuxのレイテンシを低減し、I/O遅延の確定性を高める。ネットワークはIEEE 1588 PTPやTSN(Time-Sensitive Networking)でμs級の時刻同期を実現し、分散制御間のジッタを抑える。NICはハードウェアタイムスタンプ対応が望ましい。
ネットワーク・セキュリティ
- デバイス側：TPM、Secure Boot、ホワイトリスト型実行制御
- ネットワーク：セグメンテーション、VPN、ゼロトラスト設計
- 運用：パッチ適用計画、資産管理、ログ監査、リモート監視
- 可用性：デュアルNICチーミング、リンク冗長、ウォッチドッグ
フォームファクタと実装
産業用PCの筐体形態にはボックス型、DINレール型、パネルPC、一体型HMI、ラックマウント等がある。現場盤内搭載では薄型化や配線作業性、周囲温度、前面アクセス性が重視される。パネルPCはタッチパネル一体で現場操作を簡素化し、ボックス型は拡張性とメンテナンス性に優れる。
データ収集とエッジコンピューティング
産業用PCはセンサやPLCからデータを収集し、ローカル前処理（フィルタリング、特徴抽出、異常検知）を行って上位のクラウド/オンプレへ送る。帯域制約やレイテンシ要件に応じ、圧縮、バッファリング、ストリーミングを選択する。コンテナ（Docker等）でアプリを分離し、ライフサイクル管理を容易にする。
ライフサイクルと部品供給
産業用PCは装置寿命に合わせた5〜10年規模の長期供給と、フォーム・フィット・ファンクション互換の後継計画が重要である。CPU世代更新時のドライバ互換、OS LTS延命、画像（イメージ）管理、ストレージ健全性監視（SMART）を運用プロセスに組み込む。EOL通知と代替評価の手順を標準化して停止リスクを低減する。
選定指標
- 環境条件：温度、湿度、粉塵、油ミスト、振動、EMI
- I/O要件：産業Ethernet/フィールドバス、DI/DO、AI/AO
- 処理性能：CPUコア数、メモリ、GPU/FPGAの有無
- ストレージ：容量、書換耐性、冗長方式、ログ保持期間
- 可用性：MTBF、保守方式、現場交換性（FRU）
- 規格適合：EMC/安全/環境（RoHS/REACH）
HMI/SCADAとの統合
産業用PCはHMI/SCADAランタイムの実行基盤として、冗長サーバやエッジノードと連携する。タグ点数や更新周期、画面描画負荷、履歴DBの書込みレートを見積もり、CPU/GPU/ストレージを適正化する。アラーム哲学、ユーザ権限、連続監視の実装はサイバーセキュリティと直結する。
検証・据付時の実務ポイント
筐体接地とシールドの連続性、ケーブル引き回し、ノイズ源からの物理距離を確認する。I/O遅延とスループットを実測し、温度上昇・サーマルマージンを評価する。ファームウェア・OS・アプリのバージョン固定、バックアップ/リストア手順、ウォッチドッグ復旧テストを出荷前に完了させる。これらは産業用PCの長期安定稼働を左右する核心である。