Jak dobrać komputer przemysłowy?

W kolejnej części „Poradnika Automatyka” zastanowimy się nad wyborem komputera przemysłowego dopasowanego do potrzeb systemu produkcyjnego oraz dowiemy się, dlaczego standardowe, biurowe modele nie nadają się do pracy w warunkach przemysłowych.

Liczba komputerów stosowanych w przemyśle w ciągu ostatnich lat dynamicznie rośnie. Znajdują one zastosowanie zarówno w małych, jak i bardzo rozbudowanych systemach produkcyjnych. W tym miejscu warto postawić pytanie, co odróżnia komputery przemysłowe IPC (Industrial PC) od typowych biurowych modeli?

Obie wersje pecetów, zarówno przemysłowe, jak i biurowe, mają podobną funkcjonalność i można na nich uruchomić identyczne oprogramowanie. Jaki jest więc sens stosowania droższych urządzeń przemysłowych, jeśli z powodzeniem można je zastąpić tańszymi, komercyjnymi odpowiednikami?

Jedną z największych różnic pomiędzy komputerem przemysłowym i standardowym pecetem są komponenty użyte do ich konstrukcji. Urządzania przeznaczone dla przemysłu są w większości przypadków wykonane z lepszej jakości materiałów – po to, aby zapewnić im wieloletnią trwałości możliwie najrzadszą konieczność wymiany lub naprawy.

Komputer przemysłowy w fabryce

W fabrykach komputery panelowe PC stosowane są jako panele operatorskie do nadzoru i zarządzania procesem produkcyjnym oraz akwizycji, przetwarzania i analizy danych. Każdorazowe wyłączenie IPC z użycia powoduje utrudnienia w prawidłowym przebiegu procesu produkcji lub w najgorszym wypadku wręcz wstrzymuje pracę zakładu.

Aby zminimalizować ryzyko przestojów i generowanych przez nie strat finansowych, większość firm produkcyjnych decyduje się na zakup droższych urządzeń, które są lepiej dostosowane do warunków środowiskowych panujących na terenie fabryki.

Najczęstszym wymogiem stawianym komputerom przemysłowym jest odporność na następujące czynniki:

Zapylenie – gromadzenie się kurzu na elementach elektronicznych i mechanicznych urządzeń powoduje znaczne zwiększenie awaryjności m.in. z powodu przegrzewania. Aby zabezpieczyć się przed taką ewentualnością, w komputerach IPC stosowane są dodatkowe uszczelki oraz chłodzenie pasywne eliminujące konieczność stosowania wiatraków. Technologie takie jak SpeedStep pozwalają dynamicznie dostosowywać zarówno częstotliwość, jak i napięcie zasilania rdzenia w celu zmniejszenia zużycia energii, redukcję wydzielanego ciepła, a tym samym możliwość pracy bez wentylatora. Tego typu rozwiązania zapewniają izolację od środowiska zewnętrznego, a tym samym zapobiegają dostawaniu się pyłu do wnętrza obudowy.

Drgania i wstrząsy – komputery montowane są w różnych miejscach, niejednokrotnie są to obszary w samym centrum procesu produkcyjnego, jako wbudowany element maszyny. Wibracje i wstrząsy generowane przez środowisko pracy mogą powodować samoczynne odkręcanie śrub mocujących, problemy z zapisem/odczytem danych z dysku twardego, pękanie spoin lutowniczych lub całych płyt drukowanych. Komputery odporne na wibracje przechodzą próby wstrząsowe oraz zbudowane są z elementów odpornych na drgania, jak np. dyski IGSSD (ang. Industrial Grade SSD) czy karty pamięci CompactFlash.

Wysokie zakresy temperaturowe – procesy produkcyjne, w zależności od rodzaju i branży, mogą przebiegać w skrajnie różnych przedziałach temperaturowych, np. w hutnictwie w okolicach pieców temperatury będą znacznie wyższe niż w branży spożywczej i chłodniach do mrożenia żywności. Szczególnie dużym wyzwaniem dla komputerów przemysłowych są bardzo niskie temperatury. Aby praca w tak niskich temperaturach była możliwa, wewnątrz obudowy montowane są grzałki zapobiegające zamarzaniu sprzętu. W przypadku wysokich temperatur, stosuje się rozbudowane systemy chłodzące oparte o wydajne radiatory, dodatkowe wentylatory czy chłodziwo wpostaci wody.

Zalanie płynem – niejednokrotnie warunki panujące na halach produkcyjnych stwarzają ryzyko zachlapania lub zalania komputerów różnego rodzaju płynami m.in. wodą, olejem czy płynem hydraulicznym. W przypadku tradycyjnego peceta takie zdarzenie miałoby opłakane skutki. Przemysłowe odpowiedniki mają zabezpieczenia umożliwiające nawet całkowite zanurzenie komputerów, a także zalanie ich strugą wody pod wysokim ciśnieniem. O poziomie szczelności informuje stopień IP. Do obsługi wodoszczelnego komputera można dokupić równie dobrze zabezpieczone urządzenia peryferyjne, jak np. klawiatury czy myszy pokryte w całości gumą chroniącą je przed zalaniem.

Zakłócenia elektromagnetyczne – promieniowanie elektromagnetyczne generowane przez maszyny i urządzenia produkcyjne może negatywnie wpływać na prawidłowe funkcjonowanie systemów elektronicznych, komunikację między nimi oraz zapis/odczyt informacji z dysków twardych. Odporność przed zakłóceniami elektromagnetycznymi uzyskuje się dzięki montowaniu wewnątrz obudów systemów IPC metalowego ekranowania.

Komputer ocenisz po obudowie…

Oprócz odporności na niekorzystne warunki środowiskowe, bardzo istotnym parametrem wpływającym na dobór komputera przemysłowego są jego wymiary, rodzaj obudowy oraz sposób montażu. Modele dostępne na rynku dzielą się pod tym względem na trzy główne kategorie:

Komputery jednopłytowe – na pojedynczej płycie drukowanej umieszczone są takie komponenty, jak procesor, karta graficzna, pamięć RAM, karta dźwiękowa, porty Ethernet, RS-232/422/485, cyfrowe wejścia/wyjścia oraz gniazda rozszerzeń PCI/Mini PCI.

Na rynku dostępny jest szeroki wachlarz modeli począwszy od ekonomicznych i energooszczędnych komputerów z procesorami Intel Atom, a skończywszy na wydajnych wielordzeniowych Intel Core i5 czy Intel Core i7. Urządzenia dostępne są w standardach Mini ITX, 3.5″, 5.25″, PC/104, SOM (System On Module) oraz COM (Computer On Module).

Wszystkie wersje przeznaczone są do zabudowy np. wewnątrz maszyn produkcyjnych i pracy w środowisku Linux, Windows Embedded czy QNX (system operacyjny czasu rzeczywistego zaliczany do klasy Unix).

Przemysłowe komputery IPC Box – są najbardziej zbliżone pod względem wizualnym i konstrukcyjnym do komercyjnych komputerów klasy PC. Urządzenia dostępne są w obudowach typu tower lub z mocowaniem RACK. Stosowany również w serwerach system 19″ umożliwia zamknięcie urządzeń w dedykowanej szafie i fizyczne zabezpieczenie przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz dostępem nieupoważnionych osób.

Urządzenia typu box mają szerszą możliwość rozbudowy oraz wymiany komponentów. Duża obudowa pozwala m.in. na instalację wydajniejszych systemów chłodzenia oraz montaż kilku dysków twardych połączonych w macierz RAID.

Jednym z dostawców komputerów IPC Box na rynku polskim jest Astraada. Z zakresu komputerów typu BOX Astraada PC oferuje komputer przemysłowy AS56A811 z mocnym procesorem Intel Core i5 siódmej generacji, 8 GB RAM oraz dyskiem SSD 256 GB.

Ten model jest komputerem przeznaczonym do systemów SCADA ze względu na zastosowane podzespoły i uzyskaną dzięki temu wysoką moc obliczeniową. Przy wyborze komputera przemysłowego najbardziej zależy nam na tym, żeby był przystosowany do docelowego zastosowania.

Cechy, które wskazują na dostosowanie komputera Astraada PC do warunków przemysłowych to przede wszystkim aluminiowa obudowa, chłodzenie pasywne i stopień ochrony frontu IP65. Model AS56A811 ma szeroki zakres temperatury pracy od -20 do 60 C, co jest wyróżnikiem wśród komputerów do takich zastosowań.

Komputery panelowe – zintegrowane urządzenia, w skład których wchodzi komputer przemysłowy oraz monitor dotykowy przemysłowy. W zależności od zastosowania obudowy mogą być wykonane z metalu pokrytego farbą, stali kwasoodpornej lub nierdzewnej, znajdując zastosowanie np. w przemyśle spożywczym. Dotykowy wyświetlacz pozwala na wyeliminowanie konieczności podpinania myszki i klawiatury, co znacznie ułatwia obsługę urządzenia.

Seria AS56 komputerów Astraada PC zawiera również komputery panelowe o przekątnych ekranów od 12″ do 22″.

Przez możliwości sprzętowe i integracji z monitorem dotykowym dedykowane są do zastosowań przemysłowych, w takich dziedzinach jak sterowanie i wizualizacja oraz procesy technologiczne. Konstrukcja umożliwia im pracę w trudnych warunkach środowiskowych tj. wysokiej temperaturze (w zależności od modelu: -20 do 60 C lub 0 do 45 C) oraz zapyleniu i wilgotności (zabezpieczenie frontu IP65), zapewniając zainstalowanym aplikacjom stabilną i niezawodną pracę.

Komputery przemysłowe Astraada PC z serii AS56 dostarczane są z preinstalowanym systemem operacyjnym. Szczególnie w zastosowaniach do systemów SCADA konieczne są porty komunikacyjne, aby móc integrować komputer przemysłowy z innymi urządzeniami. W komputerach z serii AS56 wbudowane są dwa niezależne porty Ethernet, cztery porty USB w standardzie 3.0, dwa porty do przesyłania obrazu DVI oraz VGA, dwa RS-232/485 z zabezpieczeniem przeciwprzepięciowym, ale też wyjścia do podłączania urządzeń peryferyjnych PS2 oraz Audio.

Warunki przemysłowe w niektórych przypadkach wymagają zastosowania ekranu pojemnościowego, a w innych rezystancyjnego. W komputerach panelowych Astraada PC dostępne są obie wersje ekranu monitora.

Komputery panelowe oprócz możliwości zabudowy w ścianie z reguły posiadają możliwość podwieszenia na uchwycie VESA. Pozwala to na montaż urządzenia pod sufitem lub na wysięgniku przymocowanym do ściany lub obudowy maszyny produkcyjnej.

Astraada PC łączy w sobie 2 podstawowe cechy niezbędne we współczesnych systemach produkcyjnych: wydajność i funkcjonalność. Wyróżnikiem tych komputerów jest modułowa budowa, która umożliwia szybki serwis i aktualizację. Na produkcji czas jest na wagę złota, dlatego niechętnie go tracimy na nagłe awarie lub serwis. Komputery przemysłowe Astraada PC AS56 mają łatwy dostęp do dysku SSD, HDD oraz baterii CMOS. Modułowa konstrukcja płyty głównej pozwala w łatwy i szybki sposób na zamianę pamięci RAM na większą oraz wymianę procesora na inny.

Dobrze dobrany do warunków produkcyjnych komputer przemysłowy, z powodzeniem może funkcjonować bezawaryjnie przez wiele lat. Wyższa początkowa kwota zakupu, może się okazać względnie niska w porównaniu do potencjalnych skutków awarii niedostosowanych modeli.

Szukasz komputera przemysłowego? Sprawdź na stronie: Astraada PC.