Фактори при избора на индустриален компютър

• Индустриалните компютри осигуряват надеждно решение за управление, мониторинг и безхартиено документиране на технологичните процеси
  
  
• Безвентилаторните конфигурации са устойчиви на различни агресивни условия, като вибрации, запрашаване, замърсявания, влага, корозия и др.
  
  
• Промишлените PC системи са подходящи както за използване като преносими устройства, така и за интегриране в различни стационарни и мобилни приложения

Kомпютърните системи са подложени на множество негативни влияния в агресивните промишлени среди, като екстремни температури, интензивно замърсяване и запрашаване, удари, вибрациии и т. н. Пазарът предлага широк избор от модели в специално индустриално изпълнение, които се различават помежду си по дизайн, функционални характеристики, монтажни изисквания и др. Те осигуряват надеждно решение за управление, мониторинг и безхартиено документиране на технологичните процеси и операции в производството и другите промишлени отрасли. Ето защо тези системи са ключов елемент от дигиталната трансформация на съвременната индустрия.

За да изберат най-подходящия промишлен компютър за конкретно приложение, потребителите е препоръчително да вземат предвид някои ключови фактори и съображения.

Особености на приложенията

Компютрите от потребителски клас са ценово атрактивни за редица сценарии в промишления сектор, които обаче почти изцяло попадат в категорията на офис дейностите и администрацията. Когато е необходима високоустойчива и надеждна система за използване директно в цеха, достатъчно издръжлива на агресивни условия и с гаранция за дългосрочна експлоатация, единственият избор е специализиран индустриален компютър.

Промишлените PC конфигурации предлагат жизнен цикъл средно от 7 до 10 години без подмяна на компонентите (при адекватна поддръжка), който може да надвиши петкратно този на една потребителска система в производствено помещение. Ключова особеност на повечето компютри от индустриален клас е т. нар. fanless дизайн (без охлаждащи вентилатори), който елиминира един от най-често дефектиращите в запрашени или замърсени среди системни елементи.

Безвентилаторните компютри могат да бъдат устойчиви на силни вибрации (включително при движение на основното оборудване), запрашаване, замърсявания, влага, корозия, контакт с вода (дори промиване с горещи водни струи под високо налягане), масла и химикали, почистващи средства, екстремно високи или ниски температури, експлозивни газове и материали и т. н. Тези устройства са подходящи както за самостоятелно използване, така и за интегриране в различни стационарни и мобилни приложения, в т. ч. машини, линии, работни станции, транспортни и превозни средства.

Основните типове конфигурации включват: панелен компютър, embedded компютър (за вграждане), едноплатков компютър (SBC), портативен компютър със сензорен екран (таблет), компютър за монтаж в шкаф (или на стелаж), компютър с корпус тип “кутия” (Box PC), панелен монитор/дисплей, настолна (десктоп) конфигурация, система от индустриален клас с високоиздръжлив корпус (Rugged), компютър от типа “всичко в едно” (All-In-One, AIO), компютър за стенен монтаж и др.

Основни типове конфигурации

Панелните компютри са сред най-популярните варианти при индустриалните системи поради спецификите им в дизайна. Плоският уплътнен корпус, най-често от алуминий или неръждаема стомана, ги прави компактни и устойчиви, а също и подходящи за стационарен монтаж или за вграждане в оборудване с максимална икономия на пространство, а също и за портативно приложение. Екраните на тези системи обикновено са с покритие от специално закалено стъкло, което ги прави издръжливи на изпускане и вандализъм. Високата им устойчивост на вибрации позволява интегрирането им в различни подемно-транспортни и превозни средства с операторски контрол, като високоповдигачи, кранове, строителна механизация и др.

Пазарът предлага богато разнообразие от варианти по отношение на размера на рамките и дисплеите (от 4" с размер на смартфон, през стандартните 7" с размер на таблет, до 32-инчови конфигурации с големина на телевизор), екранното съотношение, технологията (с капацитивен или резистивен сензорен екран) и интерфейсните възможности. Това позволява практически безграничното им персонализиране и универсалното им използване в най-разнообразни сценарии.
Стандартно тези системи се предлагат с пасивно безвентилаторно охлаждане, като позволяват свързването на различни периферни устройства и аксесоари. Тъчскрийн технологията прави възможно удобното им директно управление без необходимост от мишка и клавиатура.

Вариация на панелните компютри са таблетите в индустриално изпълнение, предназначени за използване предимно като преносими системи. Промишлените персонални компютри с мултисензорен дисплей предлагат широк избор при операционните системи, като най-популярни са моделите с Windows или Android. Тези устройства използват основно безжична интернет връзка (например Wi-Fi), като потребителите често имат възможност да персонализират конфигурацията си и с опция за PoE (Power over Ethernet) захранване.

Индустриалните панелни компютри се предлагат с различен клас на защита (IP), като най-здравите и издръжливи версии са устойчиви на агресивните условия в ХВП, фармацевтичната промишленост, медицинското и електронното производство, стоманолеенето, металообработката, нефтено-газовия сектор, енергетиката и т. н.

В зависимост от приложението, тези устройства могат да разполагат с различни вградени системи, като баркод скенери или RFID четци. Резистивната технология за сензорно управление е адаптирана към спецификите на взаимодействие между операторите и оборудването в индустрията, като позволява безпроблемна работа с устройството дори с ръкавици. Екраните пък са лесно четими както при оскъдно изкуствено осветление, така и на силна слънчева светлина.

В панелен формат се предлагат и само индустриални монитори, които е необходимо да бъдат свързани с отделна компютърна конфигурация. Тези системи осигуряват предимство в приложения, в които визуализацията е необходимо да бъде в отдалечена от основната система локация или да се извежда на множество крайни устройства. В някои случаи системната конфигурация е и с твърде високи характеристики и изисквания, за да бъде побрана в панелен корпус.

За сценарии, в които всички елементи на системата – компютър, монитор и средство за управление, е възможно да бъдат интегрирани в едно устройство, са подходящи т. нар. All-in-One (AIO) системи от типа “всичко в едно”. Обикновено те са проектирани за монтаж на стойка или на въртящо се рамо върху машина, линия или работна станция, като задният панел разполага със съответните монтажни отвори. Размерите традиционно варират между 10" и 32", а съвременните технологии при пасивното охлаждане позволяват интегриране дори на високомощни процесори в безвентилаторни конфигурации.

Едноплатковите компютри (Single Board Computer, SBC), както подсказва и наименованието им, са напълно функционални изчислителни платформи, изградени върху единична печатна платка. На нея традиционно са разположени микропроцесор, оперативна памет, входно-изходни системи и други функционални модули. Тези устройства са компактни и високопроизводителни, което ги прави подходящи за интегриране в т. нар. embedded приложения, а също и в индустриални системи за управление, машини, автомобили и др. Повечето SBC компютри са предназначени за специфична задача, като събиране на данни, обработка на изображения и т. н., но се предлагат и широка гама по-универсални модели за общо промишлено предназначение.

Макар едноплатковите конфигурации като цяло да не са толкова мощни, колкото са настолните компютри и лаптопите, те предлагат множество други преимущества, които ги правят атрактивно решение за индустриални приложения. Те са енергийноефективни и безпроблемно могат да бъдат поместени в безвентилаторен корпус, като обикновено са базирани на модулна концепция, която улеснява ремонтите и ъпгрейдите им в критични приложения. Компактните им размери пък позволяват използването им в системи, при които пространството е силно ограничено.

Ключови съображения при избора

Двата основни фактора при избора на решение за конкретно приложение обикновено са дизайнът (типът на конфигурацията) и бюджетът. Ключовите технически характеристики, които е препоръчително да бъдат предварително идентифицирани и планирани, както и стриктно съобразени с изискванията, са мощност на процесора, RAM памет, памет за съхранение (тип и големина), I/O разширяемост, мрежова свързаност, температурен диапазон на работа, захранване, размери (или т. нар. форм-фактор), монтажни възможности, сервизен живот, сертификация за съответствие с действащи стандарти и регулаторни изисквания и др.

Експертите препоръчват прецизно предварително параметризиране на необходимата конфигурация, при което да се отчетат настоящите и евентуалните бъдещи потребности на приложението. Закупуването на прекалено мощна система за изпълнението на по-прости задачи би коствало излишни разходи на предприятието, докато инвестицията в недостатъчно производително решение пък изобщо би обезсмислило капиталовложението. Голяма част от производителите предлагат удобни онлайн конфигуратори, чрез които всеки потребител би могъл да получи информация за оптималните параметри според изискванията.

Подмяната или ъпгрейдът на съществуващ компютър е сравнително лесна, тъй като дава представа за това какъв процесор е необходим за съответното приложение. За нови инсталации се препоръчва консултация с опитен консултант.

По отношение на изискванията за RAM памет е добре да се вземат предвид насоките на производителя на съответния софтуер, който ще се инсталира на системата. Типът и големината на паметта за съхранение (HDD или SSD) отново се определят от приложението, като вторият вариант традиционно се доказва като по-надежден и издръжлив в промишлени сценарии с наличието на вибрации, екстремни температури и т. н. HDD дисковете пък са бюджетен избор за системи, които не са изложени на твърде агресивни условия.

Следваща стъпка при избора на решение е идентифицирането на потребностите от входно-изходно разширяване на системата. За целта е добре да се направи опис (или дори карта на архитектурата) на всички устройства, които е необходимо да бъдат свързвани с компютъра в рамките на експлоатацията му, както и на използваните комуникационни интерфейси и протоколи. Това ще даде на потребителя представа за необходимите портове.

Важен момент е уточняването дали предприятието използва (или планира да внедри) Industry 4.0 платформи и отдалечени приложения с необходимост от безжична свързаност, както и дали ще заложи на Wi-Fi/Bluetooth, 4G/5G или друг тип комуникация.

Що се отнася до техническите параметри на индустриалната конфигурация, от ключово значение е съобразяването на номиналния температурен диапазон на работа с условията на реалната експлоатационна среда. Предлагат се различни варианти със стандартен или разширен температурен обхват, например от -40 до 70+°C. При наличие на запрашаване, влага и вибрации в цеха, както и изисквания за почистване или дезинфекция, е важно да се гарантира, че степента на защита на корпуса отговаря на приложението. За повечето индустриални сценарии са препоръчителни статичните/полупроводникови дискови устройства без подвижни механични части.

Допълнителни съображения при избора са проверката на наличните възможности за захранване с оглед на изискванията за надеждност, наличност и непрекъсваемост на приложенията, както и размерите на компютърното устройство. Предлагат се различни стандартни формати, като Mini-ITX, NUC, Pico-ITX, 1U, 4U и т. н.

Селектирането на решение за embedded приложения е обвързано с това в каква платформа ще бъде интегрирана съответната конфигурация. При евентуална бъдеща необходимост от разширяване на възможностите е препоръчително в корпуса или шкафа да се предвиди свободно пространство за допълнителни или по-големи компоненти. По-мощните процесори пък генерират повече топлина, което предполага по-големи топлоотвеждащи радиатори и съответно по-голямо шаси. Съществено съображение при проектиране и внедряване е и адекватният достъп до различните портове в системата.

На последно по ред, но не и по значение място ще споменем и монтажните методи и приспособления при индустриалните компютри, които е задължително да бъдат съобразени с изискванията на съответната машина, станция, система или приложение. На пазара се предлагат варианти, предназначени за т. нар. VESA монтаж (на стойка или държач), модели с монтажни скоби за стена, компютри за монтаж на DIN шина, на стелаж и т. н. За адаптиране на различни стандартни корпуси и дизайни към съществуващи шасита, шкафове и други системи могат да бъдат използвани и специални модулни приспособления (адаптери).