Instalacja komputera w warunkach przemysłowych - porady specjalistów

Zanim zamówimy nowy komputer do montażu w hali fabrycznej czy też innych zastosowań przemysłowych, należy wybrać optymalne do danej aplikacji rozwiązanie. Aby kupowane urządzenie działało poprawnie i bezawaryjnie należy wziąć pod uwagę warunki jego prawidłowego chłodzenia, potencjalne udary mechaniczne oraz ekstremalne warunki klimatyczne związane z pracą w wysokich temperaturach bądź podwyższonej wilgotności. Należy również uwzględnić ewentualne wymagania odnośnie cichej pracy komputera, jak również niebezpieczeństwo jego kontaktu z różnego rodzaju agresywnymi substancjami lotnymi.

Odpowiednie chłodzenie

W dobie coraz wydajniejszych procesorów kwestia należytego chłodzenia jest bardzo ważna również w komputerach przemysłowych. W standardowym komputerze klasy PC występują zazwyczaj przynajmniej dwa wentylatory – jeden zamontowany na procesorze oraz drugi w zasilaczu, który chłodzi także całą obudowę. W niektórych obudowach występuje również osobny wentylator dedykowany do chłodzenia obudowy.

Inaczej jest w przypadku obudów komputerów przemysłowych – te w standardzie mają co najmniej jeden duży wentylator z przodu obudowy, którego zadaniem jest intensywna wentylacja całego wnętrza komputera. Sprawą niezmiernie ważną jest, aby wentylator ten wyposażony był w filtr grafitowy – w przypadku jego braku do środka komputera dostaje się kurz, który bardzo często naładowany jest elektrostatycznie. Osiadając na elementach elektronicznych wpływa on niekorzystnie na pracę urządzenia i ogranicza stopień ich chłodzenia. Nie bez znaczenia jest również łatwy dostęp osób obsługi, dzięki czemu filtr może być częściej czyszczony lub wymieniany, co korzystnie wpływa na cały system wentylacji. Najlepszym rozwiązaniem jest umieszczenie komputera przemysłowego w specjalnej szafie, która nawet w najprostszej wersji będzie izolowała urządzenia od bezpośredniego wpływu otoczenia i zanieczyszczeń. Jeśli szafa ma dodatkowo własne filtry i wentylację, w większości przypadków takie zabezpieczenie będzie wystarczające.

Warto wskazać na fakt, iż komputer platerowy, czyli składający się z platera (magistrali) i karty procesorowej, w zakresie chłodzenia sprawdza się lepiej, niż komputer z płytą ATX. Wynika to z kilku prostych przyczyn. Po pierwsze karta komputera jednopłytowego, wraz z innymi kartami rozszerzeń, zamontowana jest w pozycji pionowej, dzięki czemu jest owiewana powietrzem dwustronnie przez wentylator umieszczony z przodu obudowy. Ponadto procesor na tego typu karcie umieszczany jest najczęściej na jej skraju, a po włożeniu karty do obudowy wspomniany brzeg znajduje się blisko przedniego wentylatora, przez co procesor jest chłodzony najbardziej efektywnie. Wreszcie cały kurz i inne zanieczyszczenia osiadają głównie na platerze, który zawiera niewiele elementów aktywnych, przez co nie powoduje to jego znacznego wzrostu temperatury.

Wyciszanie

W niektórych przypadkach komputer musi pracować w pomieszczeniu, w którym znajdują się operatorzy. Przy większej liczbie urządzeń generowany hałas sprawia, że praca osób staje się mało komfortowa. W takim przypadku możliwe jest zastosowanie kilku rozwiązań. Pierwszym z nich jest montaż komputera w sąsiednim pomieszczeniu i poprowadzenie kabli do monitora i klawiatury. Niestety, ze względu na parametry sygnału wideo, długość kabli na ogół nie może przekraczać 10 metrów, chyba że kupiony zostanie droższy monitor wyposażony w wejście wzmacniające sygnał wideo. Drugą opcją jest zakup komputera bezwentylatorowego, co jest na ogól droższe, ale pozwala na uzyskanie dodatkowych korzyści, takich jak większa niezawodność, która wynika z ograniczenia liczby podatnych na zużycie elementów mechanicznych w komputerze. Jednocześnie w konstrukcjach tego typu stosuje się procesory zasilane niskimi napięciami, które charakteryzują się mniejszym poborem prądu, niż ich klasyczne odpowiedniki. Przykładem takiego systemu jest komputer Advantech PCM-3370 z procesorem ULV Celeron 400/650MHz.

Trzecim rozwiązaniem jest wyciszenie zwykłego komputera przemysłowego poprzez zamontowanie cichych wentylatorów, mat wytłumiających hałas i dużego radiatora procesora z wentylatorem wyposażonym w układ regulacji obrotów. Postępowanie to wymaga jednak rozwagi, gdyż maty powodują pogorszenie rozpraszania ciepła, a ciche wentylatory mają na ogół mniejsza wydajność niż ich standardowe odpowiedniki. Niemniej, nie tracąc dużo w stosunku do najszybszych rozwiązań i korzystając z mniej wydajnego obliczeniowo procesora (nawet P4 2.8), można zyskać bardzo wiele w zakresie ograniczania hałasu. Ostatnią z opcji jest zakup komputera z procesorem mobilnym. Z uwagi na mniejsze ilości wydzielanego ciepła wymagane są znacznie mniejsze wentylatory, co obniża poziom hałasu.

W zastosowaniach przemysłowych korzystne jest stosowanie komputerów zintegrowanych

Drgania

Jeżeli w miejscu montażu komputera występują drgania, należy odpowiednio zabezpieczyć instalowane urządzenia. Drgania są powszechnym zjawiskiem w różnego rodzaju halach produkcyjnych, zwłaszcza w pobliżu dużych maszyn lub gdy komputer jest częścią większego mobilnego urządzenia. W zależności od ich charakteru i miejsca montażu można zastosować niektóre z poniższych rozwiązań tego problemu.

Z pewnością warto jest poszukać komputera o jak największej liczbie elementów, takich jak pamięć czy procesor, które są już w nim zintegrowane. Jednocześnie powinien on być pozbawiony elementów mechanicznych. Posługując się ponownie przykładem firmy Advantech, wymienić można komputer ARK, który został zbudowany w oparciu o bezwentylatorową płytę główną i umożliwia montaż karty CompactFlash zamiast dysku twardego. Całość (wraz z zasilaczem) chłodzona jest przez duży radiator, który stanowi jednocześnie element obudowy.

Inną możliwością, którą stosuje się często podczas produkcji urządzeń elektronicznych, jest zabezpieczenie silikonem elementów, które mogą ulegać poluzowaniu lub wypadać. W przypadku gotowych produktów użytkownik może przymocować w ten sposób moduły pamięci, wtyki czy też kartę CF. Opcją wartą rozważenia jest również montaż dysku w specjalnej kieszeni z gumowymi podkładkami. Alternatywnie można użyć dysku 2,5-calowego, gdyż tego typu produkty są zwykle bardziej odporne na drgania, niż ich klasyczne odpowiedniki 3,5’’. W aplikacjach o mniejszych wymaganiach co do pojemności pamięci stałej zaleca się stosowanie dysków Flash lub kart CF. Godne polecenia są dyski Flash firmy SiliconSystems, które zostały wyposażone w rozbudowany kontroler pamięci. Dzięki niemu, w przypadku każdej modyfikacji pliku, nowe dane zapisane są nie w tych samych sektorach, co poprzednia wersja, ale w wolnym obszarze karty. Taki sposób zapisu pozwala na bardziej równomierne zużycie nośnika, co dodatkowo podwyższa żywotność dysku.

Ostatecznie, gdy komputer montowany jest w 19-calowej szafie typu rack, można zastosować gumowe podkładki na szynach montażowych i podkładki na śrubach przykręcających obudowę do szafy.

Szczelność

W halach produkcyjnych, jak też w zastosowania w przemyśle spożywczym, występuje niekiedy konieczność montażu komputera w pomieszczeniu o dużym stopniu zapylenia lub w takim miejscu, w którym istnieje zagrożenie, że zostanie on ochlapany cieczami. Typową ochroną przed tymi zagrożeniami jest szafka montażowa, przy czym istnieją dwie podstawowe możliwości jej wykorzystania. Pierwszą jest wykorzystanie monitora przemysłowego o odpowiednim stopniu ochronności (np. IP65 od frontu) i poprowadzenie przewodów sygnałowych do komputera znajdującego się w bezpiecznym, choć nieodległym miejscu. Drugim rozwiązaniem jest montaż komputera typu PanelPC, który jest de facto komputerem PC zintegrowanym z matrycą LCD. Obudowa takiego komputera powinna cechować się odpowiednio wysokim stopniem ochrony od frontu. Ważne jest przy tym zastosowanie odpowiednio dużej szafki, aby zapewnione było dobre chłodzenie panelu. W obydwu przypadkach duże znaczenie odgrywa staranność montażu PanelPC lub monitora do drzwi szafki tak, aby nie istniały nieszczelności na styku obudowa monitora – ścianka szafki. Na ogół jest do tego potrzebna odpowiednia guma uszczelniająca. Ważną kwestią jest również zastosowanie należytych wyprowadzeń przewodów. Konieczne jest zastosowanie przepustów kablowych, a czasami nawet jeszcze ich dodatkowe uszczelnienie. Staranne postępowanie na każdym kroku gwarantuje, że efekt końcowy będzie zadowalający.

Podsumowanie

Właściwy dobór komputera przemysłowego nie jest sprawą banalną. Z pewnością przyda się pomoc doświadczonego handlowca-inżyniera, który pomoże ustalić wszystkie kryteria wyboru, określi ich hierarchię i na tej podstawie przygotuje kilka propozycji najlepszych rozwiązań. W dzisiejszych czasach, gdy na rynku jest coraz większy wybór komputerów specjalizowanych, niejednokrotnie dany problem można lepiej rozwiązać stosując urządzenie dedykowane zamiast przeprowadzania adaptacji komputera ogólnego przeznaczenia.

Andrzej Chrostek