Íþrótta PC í þéttum gerðum: Leysa vandamál með takmörkunum á stað

Stýringarskáparnir eru að verða fjölbreyttir. Í venjulegum endurbætingarverkefnum er tiltækt dýpt inni í núverandi innhylkingu oft um það bil 150 mm, og hvað sem er dýpra en 100 mm verður fljótt vandamál. Bætið við PLC, rafmagnsaukningu, skautplötum og netkerfisgeymslu á sama rásina og rúmið sem eftir er fyrir tölvu minnkar hratt. Það er áður en einhver minnist AGV-vagna, samstarfsrótarmanna eða vélmálsmyndskoðunar kerfa sem eru fest á vélinni, þar sem tölvan verður að passa inn í plötuna sem var aldrei hönnuð til að bera slíka tölvu.

Markaðurinn fyrir samþætta iðnaðarvélfræði-tölva endurspeglar þessa álag. Heimsaldir í þessum hluta náðu um það bil 736 milljón dollara Bandaríkjanna árið 2025 og eru í vaxtarhraða að ná 1,15 milljarði dollara Bandaríkjanna árið 2032, með samsett vaxtarhraða á viðbót við 6,7%. Þessi vextir eiga ekki sér stað vegna þess að litlar tölvur eru í tísku. Þeir eiga sér stað vegna þess að dreifð skynsemi, greining á brúninni (edge analytics) og stjórnun á vélahluta þurfa allir tölvuhardveru sem getur verið þar sem vinna fer fram, ekki í annarri herbergi niður á ganginum.

Efnileg takmörk sem skilgreina útpökkun

Rýmisbrestur í iðnaðarumhverfi koma í nokkrum ólíkum gerðum og hver einstök gerð ýtir á hönnun á tæknibúnaði í öðru átt.

Uppsetning stjórnunarstöðvar er algengasta ástandið. DIN-skipting er sjálfgefin tenging og tiltækt svæði er mælt í millimetrum. PLC frá stórum sjálfstæðisveitendum gæti tekið upp flatarmál af 80 x 80 mm eða minna. Tölvan þarf að passa hlið við hana án þess að þurfa að uppfæra stjórnunarstöðina. Þar koma formstærðir eins og 133 x 102 x 51 mm eða 63 x 110 x 160 mm að gagni. Þær eru ekki bara litlar. Þær eru hönnuðar til að passa í sama skiptingarskerfið sem allt annað notar.

Farsímaformar koma með önnur takmörk. AGV eða AMR hefur bát fyrir rafhlaðu, stýrikerfi fyrir rafmagnsmotor, tilfinningavélar og ramman sem er hannaður með tilliti til þyngdardreifingar. Hvert kilógrein metur því það áhrifar rafhlaðutíma og hleðdargetu. 1U-hátt, ólokað tölvuþætta sem vegur um það bil kilógramm getur verið fest í rúmi sem venjuleg tölvuskrínmynd væri aldrei að passa í. Uppsetningarfesta breytist líka oft. Þyngdarásun frá keyrslukerfinu þýðir að tölvunni þarf að standa við skokk og samfellda sveiflu án þess að tenglar losni eða löðunarliðir verði áþrýstir.

Tenging á vélahorni er þriðja tilfellið. Sjónkerfi sem er sett á róbótarm eða gæðaprófunarstaður á framleiðslulínu þarf reiknigetu nálægt myndavélunni. Að vinna snúrur aftur til netþjóns sem er festur í skáp gerir tímamismun og bætir við mistökumöguleika. Þjúk, ólokað eining sem er skrufuð fast við vélahornið heldur útreikningunum staðbundna og snúrurnar stuttar.

Hvað fer í gegnum þegar tölvu minnkar

Það er engin ókeypis mat í hitahönnun. Minni innhaldsstaður hefur minna yfirborðsflatarmál og minna yfirborðsflatarmál þýðir minni getu til að losa hita. Óþurrkandi þjúkurtölva á sér einungis að byggja á hitaleiðslu í gegnum skelina og hitaskiptum við ytri yfirborð. Hitaleiðin frá örgjörvunum til ytra heimsins verður að vera nákvæmlega hönnuð án næstum allrar villusvæðis.

Hérna falla margar ódýrar þjúkurtölvar saman. Orkjumáttur örgjörvans gæti verið skilgreindur fyrir ákveðna hitahönnun, en skelin getur ekki fært hitann út hratt nóg undir stöðugri álagi. Niðurstaðan er hituþynging, þar sem örgjörvinn lægir klukkufrequensíuna til að koma í veg fyrir ofhitun. Fyrir létt verkhlutverk gæti þetta aldrei komið upp. Fyrir edge AI-verkhlutverk sem keyrir samfelldar ályktanir verður það að afgrænnskupunktur.

Raunvísindaleg samhæfni bætir við öðru takmörkun. IEC 61000-6-2 setur kröfur um óviðkvæmni fyrir iðnaðarumhverfi og er það er erfiðara að uppfylla í þéttu innhylkingu en í stærri. Óviðkvæmni fyrir geislun hækkar frá viðskiptaupplýsingum 3 V/m til 10 V/m og óviðkvæmni fyrir leidda geislun frá 3 V til 10 V. Skjólskyggja, síun og jörðun berjast allar um rúm inni í skel sem er þegar mjög þétt. Hlutir sem væru settir í fjarlægð í stærri hönnun enda nær saman, sem aukar líkurnar á tengingu og truflun.

Tölfræðitöflan hér fyrir neðan sýnir hvernig þéttar iðnaðarPC-stöðvar eru mismunandi frá venjulegum kassastöðvum í takmörkunum sem þær virka undir.

Þessi þyngdarmunur máttar meira en hann virðist á venslaskýrslu. Á samstarfsrótum með þyngdarmörk í einstökum kílógrammum er tölvu með þyngd 3 kg ónotandi. Tölvu með þyngd 1 kg gæti verið hæfileg ef staðsetning festingar er vel valin. Verkfræðiákvörðunin er ekki aðeins „passar það?“ heldur „virkar kerfið samt sem áður með þessari þyngd bætt við?“

Víðtækt spennusvið og raunveruleiki iðnaðarstraums

Íþróttarstýrtur tölvuhringur í litlum formi, sem er settur upp á bíl eða í skápur, fær sjaldan hreinan rafmagnsveitu. Rafkerfi bíla framleiða spennuhnífur þegar viðhaldskenndar hleðslur eru slökktar. Rafmagnsveita í skápnum getur dregist þegar rafmagnshvörf eru ræst. Nominell 24V rás gæti dregist niður í 18V eða hækkað í 30V í venjulegum rekstri og tölvunni verður að standa því öllu áfram.

Víðar inntakssviði á 9–36 V jafnstraums eru staðlað fyrir íþróttarstýrða tölvuhringa í litlum formi, en sumir líkningar fara enn lengra til 10–60 V fyrir ákveðin bílnotkun. Öryggisviðbót gegn rangri pólaræðu er búin til. Eldstýring, sem gerir tölvunni kleift að ræsa og slökkva í samræmi við eldstýringu bílsins, er eiginleiki sem birtist á hönnunum sem eru ætlaðar fyrir notkun á bíl.

Þetta er ekki valkassarhlutur. Orkuforsýning sem er ekki hannað fyrir inntaksbilsins mörk mun mistækast, og mun mistækast á hátt sem er erfitt að greina vegna þess að mistök geta einungis átt sér stað undir ákveðnum reksturskilmálum. Spennudropi við ræsingu vélar gæti endursett tölvuna einu sinni á viku og starfsmaðurinn skráir það sem tæknilegt bil. Þetta tæknilega bil er takmarkanir í hönnun rauntækjunnar.

Uppfærsla stýri-skáps sem komst út af rúmi

Gagnfræðifyrirtæki var að uppfæra PLC-byggt sjálfvirknislínu til að bæta við myndskoðunarkönnun á þremur stöðum. Núverandi stýriskápurinn hafði verið settur upp árum áður og var þegar fullur af PLC-skerfum, orkuforsýningum og I/O-hluta. Upprunalegi áætlunin kallaði eftir venjulegum iðnaðarlegum box-tölvum, einni fyrir hverja könnunarstöð, sem voru festar á bakplötuna á skápnum.

Fyrsta einingin kom og passaði ekki. Dýpt skápsins var um það bil 180 mm og tilgengilegt svæði á bakhliðinni eftir að tekið var tillit til núverandi hluta var of grunn fyrir festingarkröfur box PC. Kerfisinnviðurbyggjandi reyndi að festa hana á hurð skápsins, en hreyfifréttur hurðarinnar stöðvaði öryggislykkju. Verkefnið stöðvaðist í nokkrum dögum meðan valkostir voru metnir.

Lausnin var að skipta yfir á DIN-rásarfestar þéttri tölvur með víddum sem nálguðust PLC frekar en hefðbundna tölvu. Hver eining var um það bil jafn há og venjulegur rafmagnsskífa og var fest beint á núverandi rásina. Raf- og netvélrásirnar notuðu sömu leiðir sem höfðu verið áætlaðar fyrir stærri einingarnar. Sjónvörpumyndavélar tengduðu við Ethernet og athugunarreikniritin keyrðu á hverri þéttri tölvu, sem sendi niðurstöður um samþykkt/ekki samþykkt til PLC yfir Modbus.

Það sem gerði muninn var ekki grá útreikningsstyrkurinn. Það var formstaða sem passaði við líkamlega raunveruleikann á skápnum. Þessi þétta einingar höfðu minna reiknigögn en upphaflega tilgreiningin, en þær voru rétt stórar fyrir raunverulegan inspektsvinnu. Að passa vélbúnaðinn við uppsetningarmiljóð, frekar en að velja of mikinn vélbúnað og síðan barðast við að fá hann inn í skápinn, er þar sem þessar verkefnalýsingar hafa árangur eða mistakast.

Hvað á að athuga áður en þétta eining er tilgreind

Að kaupa þétta iðnaðar tölvu aðeins eftir mælingum er leið til vandræða. Nokkrar praktískar athuganir birta oft mismunana.

1. Hitavalka undir varandi álagi. Biðjið um hitagögn við fulla örgjörvaútnotkun, ekki við hvíld. Einhet sem er köld við hvíld getur samt dregið niður álagið við raunverulegt álag.

2. Inntaksbreyta á spennu og vernd. Staðfestið raunverulega virkjunarsviðið, ekki aðeins nafnspennuna. Vernd gegn öfugri pólaræðu og meðhöndlun á rásarspíkum eru grunnvirkjumál fyrir iðnaðaruppsetningar.

3. Uppsetningarfleksibilitet. DIN-skið er algengt, en ekki allar skápar nota það. VESA- og veggfestingarmöguleikar eru mikilvægir fyrir vélasamsetningu og færilegar stöður.

4. Inn- og útgangsgögn sem passa við notkunarsvæðið. Þjúk bútur takmarkar útvíkkun. Að vita hversu margir raðgáttir, Ethernet-tengilar og USB-tengingar eru tiltækir áður en hönnunin er lokuð krefst ekki síðustu mínútubreytinga.

5. Lífslengd og aðgangur að hlutum. Þjúk eining sem notar örgjörva með stuttri lífslengd verður vandamál þegar þarf að skipta um hana. Iðnaðarlegar uppsetningar bjóða á ávísan lífslengd í árum.

Engin af þessum athugunum er sérstaklega flókin. Þetta eru grunnatriðin sem greina tölvu sem virkar í rannsóknarstofu frá tölvu sem heldur áfram að vinna eftir átján mánuði í skáp.

Shenzhen Xin Saike Technology, sem starfræðir undir merkinu XSK, hefur framleitt iðnaðarlega tölvuhardveru síðan árið 2007 úr framleiðslustöð í Dongguan sem tekur upp yfir 5.000 fermetra. Vörusafnið inniheldur lítla iðnaðarlega PC-tölva, innbyggða kerfi, iðnaðarlega pönnutölva og netöryggisstöðvar, með staðfestingum fyrir CCC, CE, FCC, RoHS og TÜV. Fyrir lið sem vinna með útbúninga í takmörkuðum rýmdum og þurfa sérsniðna I/O-stillingar eða ákveðin festihandvirki án þess að þurfa að setja á stórar magnskrár, bjóða OEM- og ODM-þjónustan og lág mesta pöntunarmagn á viðeigandi upphafspunkt. Þétt hardver er ekki meira gagnlegt en verkfræðiþekkingin sem liggur að baki henni, og sú þekking kemur fram í því hvernig framleiðandi meðhöndlar smáatriðin sem ekki passa á vöruskrá.