«data-stats =» true «> Промышленные компьютеры — приложения Марцин Беньковски, 23.03.2021, 13:08 промышленные компьютеры ai Настольные компьютеры scada Поделиться Tweet LinkedIn

Промышленный компьютер связан с заводом и контролем производственного процесса.

На практике под промышленным компьютером скрываются ПК, которые установлены в специальных промышленных корпусах, благодаря которым они устойчивы к условиям, в которых они будут работать на фабрике или в шахте. Часто эти корпуса приспособлены для установки на DIN-рейку, которая является стандартной для промышленных шкафов управления и систем промышленной автоматизации. Что касается самих промышленных компьютеров, то есть машины в версии Box PC, встроенные компьютеры, панельные компьютеры, POS-терминалы, компьютеры HMI, одноплатные устройства и даже специально разработанные версии блейд-серверов.

Стоит обратить внимание на то, что многие люди, не имеющие отношения к промышленной автоматизации, путают промышленный компьютер с программируемым ПЛК (Programmable Logic Controller), который приспособлен для выполнения строго определенных повторяющихся задач. ПЛК отправляет сигналы, управляющие циклической работой машин, и, хотя его работу можно программировать, это не универсальное устройство, как типичный промышленный компьютер. Ограничение, среди прочего, небольшой объем оперативной памяти и часто нехватка массовой памяти, что не позволяет хранить и анализировать большие объемы данных.

См. Также: Ведущий государственный научно-исследовательский институт OPI (Центр обработки информации) строит Центр исследований искусственного интеллекта в Варшаве

Современные промышленные компьютеры, в соответствии с идеей Индустрии 4.0 (Industry 4.0), все чаще становятся основным элементом разветвленной системы автоматизации и заботятся об инфраструктуре датчиков промышленного Интернета вещей (Industrial IoT — IIoT). Это значительно упрощает автоматизацию любых производственных процессов, требующих работы в реальном времени. Промышленные компьютеры также позволяют проводить расширенный анализ производственных процессов на постоянной основе и принимать интеллектуальные автоматизированные решения по оптимизации производства. В результате производство может быть адаптировано к текущим заказам без простоев.

Промышленные компьютеры также все чаще используются компаниями, которые имеют мало общего с обычным производством или отраслью. Промышленные компьютеры, также известные как компьютеры IPC (от Industrial PC), встречаются, например, в банкоматах, кассовых аппаратах, интеллектуальных транспортных системах, в медицинском оборудовании, военной технике, а также в аэропортах и ​​на вокзалах, где они несут ответственность. для отображения информации для путешественников. Они также используются для управления системами автоматизации зданий и т.н. умный дом.

Вы должны быть жесткими

Как я уже упоминал, основное различие между промышленным компьютером и стандартным офисным ПК заключается в его устойчивости к суровым промышленным условиям работы, а вовсе не в том, что такой компьютер должен быть построен на основе проверенных фирменных компонентов, соответствующих требованиям например, американский военный стандарт MIL-STD-810. Промышленный компьютер, в зависимости от области применения, должен легко выдерживать высокие или низкие рабочие температуры, тепловые удары, механические удары, электромагнитные помехи, скачки напряжения, вызванные включением и выключением станков, и даже работать в пыльных и очень влажных помещениях. Более того, компьютеры, работающие на каменноугольных шахтах или цементных заводах, и даже те, которые контролируют зернохранилища, должны соответствовать строгим стандартам безопасности и требованиям европейской директивы ATEX, которая применяется к конструкции устройств, работающих во взрывоопасных зонах.

Вот почему промышленные компьютеры должны быть специально разработаны. Во-первых, в их конструкции используются гораздо более прочные версии электронных компонентов, адаптированные к гораздо более широкому диапазону рабочих температур. Такие детали способны нормально работать при температурах даже ниже -20 ° C или при температурах выше 100-120 ° C. Это важно, потому что даже без экстремальных условий работы внутренняя часть компьютера, установленного, например, в станке, может иметь гораздо более высокую температуру, чем в наиболее перегреваемом игровом ПК или плохо охлаждаемом сервере.

Более того, для повышения надежности и устранения движущихся частей, если это возможно, в промышленных компьютерах используется пассивное охлаждение. Благодаря этому такой компьютер может работать долгие годы, не опасаясь, что вентилятор заклинит в нем и никто этого не заметит. По той же причине в промышленных компьютерах избегают использования механических жестких дисков, которые почти полностью заменены ударопрочными электронными твердотельными накопителями. В настоящее время здесь чаще всего используются накопители в виде небольших модулей M.2, которые легко установить и заменить.

В промышленных условиях существенной проблемой является влага, которая, попадая внутрь корпуса, может вызвать короткое замыкание или коррозию его компонентов. Чтобы этого не произошло, на рынке часто используются промышленные компьютеры со спецификацией IP67 или IP68. В свою очередь, чтобы избежать проблем, связанных с сильными вибрациями, например, когда компьютер установлен непосредственно на станке, используются специальные припои без напряжений. Благодаря этому можно защитить электронные компоненты, установленные на печатной плате компьютера, от разрыва электрических контактов из-за вибрации. Гибкие наполнители для гашения вибраций внутри корпуса промышленного компьютера также входят в стандартную комплектацию.

Корпус промышленного компьютера также должен обеспечивать защиту от внешних электромагнитных помех, вызванных, например, работой асинхронных двигателей, приводящих в движение машины или станки. Еще одна проблема промышленных компьютеров — их долговечность. Эти ПК должны выдерживать как минимум несколько лет непрерывной работы. Это связано с тем, что многие производственные линии работают круглосуточно и без выходных, а любой ремонт на промышленном предприятии или простои оборудования, требующие остановки производства, являются очень дорогостоящими и могут привести к большим финансовым потерям.

Типы промышленных компьютеров

В зависимости от принятых критериев классификации промышленные компьютеры можно разделить на несколько основных групп. Существуют компьютеры: компактные, панельные, одноплатные и машины IPC Box, также известные как Box PC. Стоит отметить, что платформы с открытым исходным кодом, такие как Arduino и Raspberry Pi, становятся все более популярными. Эти компьютеры уже можно найти во многих простых системах домашней автоматизации или системах наблюдения. Они также постепенно переходят под контроль производственных процессов, хотя это явление пока не является обычным явлением.

В настоящее время в системах промышленной автоматизации чаще всего используются одноплатные компьютеры (SBC). Они используются в различных типах встроенных систем (например, банкоматов или кассовых аппаратов) и устройствах промышленной автоматизации, разработанных непосредственно покупателем или интегратором систем промышленной автоматизации.

Компьютеры SBC представляют собой небольшую печатную плату со всеми необходимыми компонентами для работы компьютера, включая процессор, память, сетевые интерфейсы и графическую карту, если это необходимо. Что немаловажно, все необходимые разъемы могут быть припаяны по краям платы, либо сигналы выводятся через контакты, к которым подключены соответствующие разъемы. Как видите, конструкция одноплатного компьютера помогает создать окончательное устройство, которое будет адаптировано к потребностям пользователя. Также стоит подчеркнуть, что корпус и способ установки компьютера в целевом устройстве, например станке, покупатель выбирает самостоятельно, в зависимости от области применения.

Для построения одноплатных компьютеров в настоящее время используются различные типы процессоров, совместимые с архитектурой ARM или энергосберегающие версии процессоров семейства x86 — от простых систем Intel Atom до отдельных моделей низковольтных процессоров Celeron и Pentium. , и на мобильных игральных костях семейства Core i7. Также на рынке представлены модели одноплатных компьютеров на базе процессоров AMD. Здесь можно упомянуть DFI GHF51 на базе процессора AMD Ryzen Embedded R1000.

Стандартное оснащение одноплатных компьютеров — это сетевая карта Ethernet и, реже, модуль Wi-Fi. Во многих случаях, благодаря соответствующему краевому разъему, можно установить отсутствующий модуль беспроводной связи Wi-Fi, Bluetooth или Zigbee, когда это необходимо. Как вы можете догадаться, компьютеры SBC используют типичные порты USB, включая двусторонние разъемы USB-C, но последовательные COM-порты (RS-232 и RS-485) также являются стандартными, которые исчезли с обычных компьютеров несколько лет назад. В промышленности эти порты и по сей день используются многими устройствами, включая числовые станки и контроллеры ПЛК, с которыми промышленный компьютер должен обмениваться данными. Интересно, что даже подключение платежного терминала, банкомата или фискального принтера обычно осуществляется через разъем COM, поэтому его присутствие в компьютерах SBC имеет важное значение.

Вторая группа промышленных компьютеров — это Box PC. В отличие от одноплатных компьютеров, это полнофункциональные, достаточно производительные ПК небольших размеров, закрытые в корпусах, адаптированные для работы в промышленных условиях. Как я уже упоминал, очень часто в этой группе устройств корпус также является радиатором, который отводит тепло из его внутренней части, что устраняет необходимость в вентиляторах. Эти устройства также доступны в корпусах, которые позволяют устанавливать их в блоках управления систем автоматизации (DIN-рейка), или совместимы с 19-дюймовой системой RACK, которая стандартно используется в случае серверов, что позволяет использовать стандартные IT-технологии. инфраструктурные решения.

Устройства Box PC, как и традиционные ПК, имеют большие возможности расширения и модернизации. Большой корпус позволяет устанавливать более эффективные пассивные системы охлаждения и устанавливать несколько стандартных SSD-накопителей, карт расширения в формате mini-PCI Express или, в случае более крупных структур, даже для установки полноразмерного PCI или карты PCI Express. Предполагается, что здесь также установлены низковольтные процессоры Intel Core i3, i5 и i7, хорошо известные в мире ПК, а также процессоры AMD Ryzen серии 3000. Некоторые решения включают гораздо более эффективные процессоры Intel Xeon Scalable серверного класса. или AMD EPYC 2.

Очень часто для быстрой и реалистичной визуализации хода производственных процессов в системах SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), то есть в системах, контролирующих ход технологического процесса, Box PC оснащаются видеокартами от Nvidia GeForce GTX/RTX. или семейство AMD Radeon RX. Эти карты позволяют осуществлять рендеринг изображений в реальном времени, что важно во многих системах управления в реальном времени. Высокоскоростной процессор также позволяет использовать эти машины в качестве узлов систем MES (Manufacturing Execution System), а также в качестве центральных элементов промышленной сети IIoT.

Теперь перейдем к компактным компьютерам. Это миниатюрные ПК в корпусе, предназначенные для приложений, в которых объем свободного места значительно ограничен. Их самая важная особенность заключается в том, что они полностью пассивно охлаждаются, и, в отличие от полноразмерных корпусных ПК, их металлические, обычно алюминиевые корпуса оснащены специальными теплоотводящими ребрами снаружи. Стоит отметить, что отсутствие вентиляторов делает эти машины не только бесшумными, но и устойчивыми к пыли и вибрации. Благодаря этому их можно использовать в любом, даже самом тяжелом промышленном применении, например, в системах автоматизации подземных шахт или во взрывоопасных зонах.

Панельные компьютеры и системы HMI

Последняя группа промышленных устройств, которые являются производными непосредственно от компактных компьютеров, — это панельные компьютеры (панельные ПК) и системы HMI (человеко-машинный интерфейс). Эти машины отличаются тем, что на заводе они оснащены встроенным ЖК-дисплеем, обычно с сенсорным экраном. Благодаря тому, что они сочетают в себе функции компьютера и в то же время монитора, машины этого типа в основном используются в качестве операторских терминалов или рабочих станций. Такие компьютеры чаще всего устанавливаются заподлицо на стене, например, в системах автоматизации зданий, прикрепляются непосредственно к машине, встраиваются в панель управления или шкаф управления.

Стоит отметить, что эти типы компьютеров продаются как в виде безвентиляторных панелей, где корпус также выполняет функцию теплоотвода, а дополнительное охлаждение обеспечивается отверстиями на задней стороне панели, так и в виде решений с принудительной циркуляцией воздуха ( с фанатами). Последний используется там, где невозможно обеспечить достаточный воздушный поток, который гарантировал бы адекватный отвод тепла.

Рассмотрим, чем панель оператора HMI отличается от панельного компьютера. Как оказалось, панель оператора HMI представляет собой относительно простой промышленный компьютер, который визуализирует работу машины или производственной линии и позволяет вам управлять ею. Он оснащен дисплеем, не обязательно сенсорным, и рядом кнопок, которые позволяют управлять настройками. В свою очередь, панельный компьютер — это гораздо более универсальная машина со встроенным монитором, то есть эквивалент компьютеров All-in-One (AIO). Панельные компьютеры позволяют запускать на них системы SCADA, их можно использовать для визуализации процессов, сбора данных с производственной линии, архивирования, анализа, в том числе, если позволяет мощность машины, анализа с использованием алгоритмов искусственного интеллекта.

Для коммерческого воспроизведения содержимого Computerworld необходимо приобрести лицензию. Свяжитесь с нашим партнером YGS Group по адресу [email & # 160; protected] Поделиться Поделиться Поделиться LinkedIn Tweet #hpe_special_offers.