Индустриални монитори

• В редица промишлени приложения е препоръчително да се заложи на монитори в индустриално изпълнение вместо на значително по-бюджетните потребителски модели
  
  
• Двете продуктови групи се различават значително помежду си и по ключови характеристики, като дизайн, издръжливост и функционалност
  
  
• Индустриалните монитори и операторски HMI панели са проектирани специално за използване при агресивни условия

За промишлени приложения, изискващи надеждна визуализация на данни и управление на технологично (и в частност критично) оборудване посредством човеко-машинен интерфейс (HMI) е от изключителна важност за предприятията да избират монитори в индустриално изпълнение вместо значително по-бюджетните потребителски модели. Освен по цена, двете продуктови групи се различават значително помежду си и по ключови характеристики, като дизайн, издръжливост и функционалност.

Индустриалните монитори и операторски HMI панели се разработват и произвеждат специално за използване в тежки промишлени среди и при агресивни условия, за разлика от стандартните екрани и дисплеи, които бързо биха се повредили при наличие на влага, интензивно запрашаване и/или замърсяване, удари, вибрации, екстремни температури, контакт с химикали и т. н. В допълнение екраните за визуализация в производството и индустрията обикновено разполагат с широк набор от специализирани функции и възможности, полезни конкретно на операторите в тези сектори, които липсват при потребителските електронни устройства.

В сегмента на промишлените монитори е налице огромно изобилие от варианти по отношение на техническите параметри и дизайна, което може да затрудни избора на конкретен модел за дадено приложение. Ето защо сп. Инженеринг ревю обобщава в настоящия материал някои от основните фактори, които е препоръчително да вземете предвид при селекцията на индустриален дисплей за визуализация на данни.

Основни групи технически параметри

Първата стъпка при планирането на покупка обикновено включва проучването на условията в зоните, помещенията и средите, в които ще се използва дисплеят. В зависимост от това се прави преценка от какъв материал е необходимо да бъде корпусът – дали пластмасов би бил достатъчно надежден или е нужна по-издръжлива рамка от метал (алуминий, конвенционална или неръждаема стомана), устойчива на замърсявания, влага и контакт с химикали. Пластмасовите корпуси са разходно ефективен вариант, който осигурява лекота на дизайна и лесна инсталация, като се отличава и с електронепроводимост и добра топлоизолация. По-подходящи са за офисни и административни приложения в производството.

Друг популярен вариант са алуминиевите корпуси. Освен че е устойчив на корозия и с добра топлопроводимост (топлината от устройството лесно се разсейва с по-нисък риск от прегряване), алуминият е известен с отличното си съотношение между здравина и тегло, което прави алуминиевите рамки едновременно здрави и леки.
Неръждаемата стомана буквално е “тежката артилерия” при материалите за индустриални корпуси, която обаче изисква и по-сериозна инвестиция – високоиздръжлива на корозия и екстремни температури и отличен избор за среди в контакт с химически агенти, висока соленост или необходимост от интензивни хигиенни процедури/стерилизация. По-голямото тегло на монитора в някои случаи може да повлияе на монтажа и инсталацията.

Сертификати и монтаж

Друг важен фактор са приложимите в съответния сектор, среда или зона стандарти, директиви и нормативни разпоредби. Промишленият дисплей е необходимо да разполага с всички изискуеми сертификати и/или необходимата степен/ниво/клас за употреба конкретно в такъв тип условия (UL, NEMA, CE, RoHS, IP, ATEX, FCC и др.)
Следващата група параметри е свързана конкретно с мониторите като средства за визуализация, а именно – размер (в инчове), формат (най-често 6:9 или 4:3) и резолюция на екрана (в пиксели), яркост (стандартно 250 cd/m2), контраст др. В промишления клас дисплеи се предлагат специални варианти за улеснено разчитане на екрана на дневна/слънчева светлина или пък при влошено осветяване.

Ключова характеристика, която е добре да бъде отчетена при избора на конкретен модел индустриален монитор за дадено приложение, са монтажните изисквания. Повечето промишлени дисплеи за визуализация се предлагат с опция за вграждане, фиксиран или подвижен монтаж – към индустриален компютър тип “кутия”, машина, система или линия, докато изцяло преносимите версии са характерни преди всичко за портативни устройства, като таблети и лаптопи, в които средството за визуализация и компютърната конфигурация са интегрирани в общ корпус.

Опциите по отношение на типа монтаж включват:

• Панелен, при който мониторът е проектиран за вграждане в киоск, шкаф, табло за визуализиране на данни (dashboard) и т. н., а монтажът се извършва чрез скрити скоби на задната страна на устройството;
  
  
• Вграден (flush) – подобен на панелния, но чрез видими монтажни приспособления;
  
  
• Стелажен (rack) – в стандартен 19-инчов стелаж посредством четири винта;
  
  
• В отворена (персонализируема) рамка – без корпус или стандартна конструкция;
  
  
• VESA монтаж – подвижен, върху движеща се/въртяща се стойка по специален стандарт за разположението, размера и модела на позициониране на монтажните отвори на задния панел.

Каква технология да изберем?

Пазарът на монитори в индустриален клас предлага също толкова огромно разнообразие по отношение на технологията, като потребителския. Налични са опции във всички познати варианти – LCD, LED, OLED, с плазмен екран и др.

Течнокристалните дисплеи (LCD) традиционно са по-обемни и тежки, както и енергоемки, но обикновено са на значително по-достъпна цена.
LED екраните стават все по-популярни с високото качество и контраст на изображенията, както и с до 30% по-високата си енергийна ефективност от LCD дисплеите. Те са с малко по-висока цена, но все още в широко достъпен ценови клас.

Огъваемите OLED дисплеи предлагат най-високо качество на изображенията на пазара, включително по отношение на дълбочината на картината и нюансите на цветовете. Те са свръхтънки и изискват още по-малко енергия за захранване, но пък са значително по-скъпи.

В сравнение с LCD, плазмените екрани се отличават с по-висококачествена картина, но използват и повече енергия, а минималният размер е 107 cm, което в редица случаи в индустрията кореспондира с прекалено-големи габарити на дисплея. Технологията е сравнително остаряла, което обуславя по-ниската й цена.

Въвеждането на команди и обменът на информация в диалогов режим в голяма част от приложенията на човеко-машинен интерфейс в промишления сектор изисква използването на чувствителни на допир (тъчскрийн) дисплеи. Специфичните условия на индустриалните работни среди често налагат освен с пръст, нокът или чрез специален маркер екранът да може да бъде управляван и с ръкавици.

При сензорните екрани са популярни две основни технологии – резистивни и капацитивни. Първите се славят с висока точност и устойчивост на влага, омазняване и запрашаване. Те се отличават с по-ниска прозрачност, при която се губят 20 – 25% от яркостта. Вторите пък традиционно са по-бързи и чувствителни и с по-сигурно действие, подходящи за надеждно използване и на открито. Капацитивните екрани са по-издръжливи на надрасквания и щети, причинени от остри предмети.
Когато е необходимо управление на дисплея в мултитъч режим, се използва капацитивна технология. Тя е приложима и при екрани с по-добре защитени дисплеи (с по-дебело, закалено и/или удароустойчиво стъкло). Недостатък е липсата на опция за управление с ръкавици.

Устойчивост и степен на защита

След избора на подходящата комбинация от технология, размер и монтаж при един индустриален дисплей за визуализация на данни е от съществена важност да се съобрази и неговата устойчивост със спецификите на средата, в която ще се използва. За целта отделните класове монитори са обозначени със съответен клас или степен на защита, според приложимата система на класификация, който указва при какви конкретни условия може да бъде инсталиран без риск от неговото повреждане. В тази връзка се отчита негативното влияние на фактори, като влага, риск от напръскване с различни агресивни субстанции (масла, разтворители, химикали), удари, вибрации, потенциално експлозивни атмосфери и т. н.

От първостепенно значение е да се подбере модел с температурен рейтинг, съответстващ на реалните условия в цеха или зоната, в която ще бъде монтиран дисплеят. Стандартните работни температури (при липса на специални ниско- или високотемпературни процеси) не изискват по-особен температурен клас, докато повечето приложения в тежката индустрия, например в леярни, в близост до промишлени пещи и т. н., както и при температурно контролирани среди (като хладилни зони и помещения), налагат избор на модел с висока температурна устойчивост – съответно на екстремно високи, екстремно ниски температури или и двете.

Най-популярна е IP (Ingress Protection) системата за класификация, при която всеки клас корпус се обозначава с буквено-цифрова комбинация от типа IPXX. Първият цифров символ указва защитата на устройството срещу навлизане на твърди частици, например прах и замърсявания, докато вторият индикира колко добре е защитено от проникване на влага и други течни субстанции. Индустриалните монитори традиционно се проектират и произвеждат с висок клас на комбинирана защита – IP67 или IP65. Съществуват специални версии, устойчиви не само на напръскване с вода, но и на кратко цялостно потапяне, както и на интензивни почистващи процедури с водна или парна струя под високо налягане, например за хигиенни среди.

В зависимост от дизайна и типа монтаж на дисплея е възможно производителят да укаже цялостен или частичен IP рейтинг – “Full IP” означава, че всички страни на устройството разполагат със съответната степен на защита, докато “Front side” изрично посочва, че с дадения IP клас се характеризира само предната част на монитора. Вторият случай е типичен за устройства, предназначени за вграждане в оборудване.

Широко използвана в индустрията е и IK системата за категоризиране, която указва клас на защита на електрическото и електронното оборудване срещу външни механични въздействия и по-точно срещу енергия на удар, изразена в джаули. Този рейтинг се определя чрез еквивалент на защита срещу падане на обект с дадено тегло/маса от конкретна височина. IK01 например означава материал, защитен от енергия на удар 0,15 J или падане на 150 g от 10 cm. В този смисъл клас IK00 означава, че дисплеят не е защитен от удар.

При необходимост от използване на съответния HMI терминал във взривоопасни среди (при наличието на потенциално експлозивни атмосфери) се прилага ATEX стандартизацията. Устройството е необходимо да има съответния ATEX сертификат за приложения в конкретния тип зона. Различават се такива с висока концентрация на експлозивни газове и изпарения (зони 0, 1 и 2), както и такива с концентрация на прахообразни субстанции с риск от избухване (зони 20, 21 и 22).

Свързване

Не на последно място, избраният промишлен монитор е важно да може безпроблемно да бъде свързан с необходимото оборудване. За целта е добре да се съобрази наличието на съответния порт за видеовръзка – VGA, HDMI, DVI и т. н. Добре е да се вземе предвид, че различните входно-изходни интерфейси се отличават с различни възможности. Един VGA порт например е способен да визуализира данни с максимална резолюция 1920x1080 пиксела (1080p), като при по-висока разделителна способност качеството на картината ще се влоши. Ако се изисква по-висококачествено изображение, например за големи монитори, които е необходимо да бъдат добре видими от по-големи разстояния, стандарти като HDMI, DisplayPort или DVI са по-добър избор.

VGA портовете са аналогови и широко използвани в индустрията. Съществуват комбинирани VGA-DVI за съчетание от аналогови и цифрови видеосигнали. При HDMI и DisplayPort дигитални аудио- и видеосигнали могат да бъдат приемани по един и същи кабел, включително при много висока резолюция. Популярни са и LVDS изходите, които се предпочитат при екрани за вграждане. LVDS конекторът свързва монитора към видеокартата чрез медни проводници и позволява висока скорост на трансфер на данни.

S-video стандартът се използва за аналогови видеосигнали, при които цветът и яркостта се предават отделно. Друг познат в индустрията тип са BNC портовете, при които видеосигналът се пренася в аналогов режим, като е възможен и пренос на аудио. Един BNC порт може да бъде използван като аналогов или цифров вход, в Ethernet мрежи, както и като вход за антена за електронно тестване. BNC конекторите са електрически съединители, монтирани в края на коаксиални кабели, използвани най-често за радиочестотна връзка.