کامپیوتر صنعتی چیست ؟

یک کامپیوتر صنعتی نوع خاصی از سیستم های محاسباتی است که برای مدیریت انواع کارهای کارخانه ای و صنعتی در اتوماسیون، تجهیزات تولید و رباتیک عصر جدید مهندسی شده است. کامپیوتر صنعتی انواع متفاوتی دارد که هر کدام از آن ها ویژگی هایی دارند. این ویژگی ها این کامپیوترها را از هم متمایز ساخته است. در این سری از مقالات برنا پایش قصد داریم شما را با کامپیوتر صنعتی بیشتر آشنا کنیم همراه ما باشید.

کامپیوتر صنعتی چیست ؟

یک کامپیوتر صنعتی نوع خاصی از سیستم های محاسباتی است که برای مدیریت انواع کارهای کارخانه ای و صنعتی در اتوماسیون، تجهیزات تولید و رباتیک عصر جدید مهندسی شده است. یکی از مزایای عمده رایانه های صنعتی توانایی کار با قابلیت اطمینان بالا، در سخت ترین محیط های صنعتی است. بیشتر رایانه های صنعتی دارای فناوری خنک کننده بدون استفاده از فن هستند. اتصالات بدون کابل برای از بین بردن قطعات متحرک و مقاومت در برابر آب و همینطور گرد و غبار از دیگر ویژگی های این نوع کامپیوتر هاست. این خصوصیات اصلی برخی از بزرگترین مزایای رایانه های صنعتی است زیرا ثبات و کارایی بسیاری از اتوماسیون های صنعتی را فراهم می کند.

رایانه های صنعتی چه تفاوتی با رایانه های رومیزی دارند؟

یک رایانه صنعتی به دلیل موارد استفاده از آن، متفاوت از یک کامپیوتر رومیزی است. اگرچه ممکن است اجزای داخلی مانند اجزای رایانه رومیزی معمولی به نظر برسند. اما یک رایانه صنعتی از نظر ویژگی های متمایز، که برای قابلیت اطمینان و دقت در ماشین های اتوماسیون صنعتی طراحی شده اند، بسیار متفاوت است.

بسیاری از ویژگی های طراحی وجود دارد که جدایی ناپذیر در عملکرد و پایداری رایانه های صنعتی هستند. که باید مقایسه و ارزیابی شوند:

شکل محفظه

معمولاً رایانه های صنعتی تحت شرایط سخت کارخانه ای قرار می گیرند. که قرار گرفتن در معرض دمای زیاد، لرزش و افزایش ولتاژ می تواند به رایانه آسیب برساند. بنابراین، رایانه های صنعتی دارای اجزای داخلی ساخته شده از مواد آلیاژی هستند که مقاومت کافی در برابر حرارت و لرزش های بالا را دارند. اکثر محفظه های خارجی دارای یک شاسی آلومینیومی قوی هستند که به عنوان یک مخزن گرما عمل می کند و گرما را از اجزای داخلی مهم مانند واحد پردازش مرکزی، حافظه و ذخیره سازی منتقل می کند.

دسته بندی اجزای صنعتی

رایانه های صنعتی اغلب دارای درجه صنعتی هستند. که برای کار در محیط های سخت صنعتی آزمایش و تأیید شده اند از ما دربرد گرفته تا خازن های لحیم شده به طور خاص انتخاب شده و در یک طرح نهایی رایانه ای صنعتی آماده شده است که برای استقرار گسترده در تنظیمات کارخانه آماده است.

محافظت در برابر گرد و غبار و نفوذ ذرات

رایانه های صنعتی به طور خاص برای استقرار در مناطقی مانند اتوماسیون کارخانه یا فرآیندهای استخراج که گرد و غبار و بقایای خارجی غالباً یک همراه همیشگی است، طراحی شده اند. بنابراین، رایانه های صنعتی با ویژگی هایی طراحی شده اند که نیاز به منافذ خنک کننده را از بین می برد و از ورود گرد و غبار و سایر ذرات معلق جلوگیری می کند تا رایانه و عملکرد آن را به خطر نیندازد.

دمای شدید

بسیاری از برنامه های کاربردی صنعتی به کامپیوترهایی نیاز دارند که بتوانند در دمای شدید محیط کار، مقاومت کنند از آنجا که رایانه های دارای فن در اثر آلودگی گرد و غبار دچار مشکل می شوند، این رایانه های تخصصی با معماری سیستم بدون فن طراحی شده اند که از هیت سینک و لوله های حرارتی برای حفظ درجه حرارت گسترده کار می کند. این روش طراحی اجازه می دهد تا رایانه های صنعتی در محیط های سخت و جایی که دما اغلب غیرقابل کنترل است، کار کنند.

به عنوان مثال، رایانه ها در موارد استفاده صنعتی می توانند از دمای عملیاتی از -40 درجه سانتیگراد تا 70 درجه سانتیگراد (-40 فارنهایت تا 158 فارنهایت) را پشتیبانی کنند و به این ترتیب امکان عملکرد در هر دو محیط سرد و گرم را فراهم می کنند.

مقاومت در برابر ضربه و لرزش

میزان بالای شوک و لرزش می تواند برای رایانه ای که تحت آزمایش و طراحی وسیعی قرار نگرفته است، مضر باشد.
اکثر رایانه های صنعتی دارای مقداری مقاومت در برابر این عوامل محیطی بوده و عملکرد را در این شرایط خاص حفظ می کنند. به عنوان مثال، برخی از تجهیزات اتوماسیون صنعتی می توانند در حین فرآیند تولید، شوک و لرزش ایجاد کنند که ممکن است به رایانه های عمومی آسیب برساند و باعث خرابی سیستم شود. پشتیبانی از سطح ارتعاشات از 3-5GRM است. و از شوک اغلب تا 50G  پشتیبانی می کند. برخی از رایانه های صنعتی همچنین می توانند مشخصات نظامی دقیق مانند MIL-STD-810G را برای موارد استفاده نظامی استفاده کنند.

محافظت در برابر نفوذ (رتبه بندی IP )

رایانه های صنعتی نه تنها ضد گرد و غبار هستند، بلکه می توانند تا حدی مقاوم در برابر آب باشند. نکته مهم برای یک کامپیوتر صنعتی، مقاومت در برابر چند فاکتور مختلف مانند گرد و غبار و آب است. به عنوان مثال، در کاربردهای صنعتی مانند تولید مواد غذایی و فرآوری شیمیایی، تجهیزات اتوماسیون و رایانه های آن اغلب با آب گرم فشار بالا یا مواد پاک کننده شسته می شوند. بنابراین، اکثر رایانه های صنعتی استفاده شده در آن تنظیمات دارای سطوح محافظتی IP از طراحی تا حتی اتصالات ویژه M12 هستند که در زیر توضیح داده خواهد شد.

مقاومت EMI

تداخل الکترومغناطیسی یک پدیده طبیعی است. که هنگامی ایجاد می شود که میدان الکترومغناطیسی یک دستگاه، میدان دستگاه دیگر را در نزدیکی تخریب کند که می تواند منجر به تخریب مدارها شود. و حتی ممکن است عملکرد آن را متوقف کند. در تاسیسات صنعتی وجود تجهیزات مختلف همراه با نصب نامساعد، می تواند انتشار ناخواسته  اختلالات EM و ایجاد تداخل سیگنال را تسهیل کند. بنابراین، اکثر رایانه های صنعتی برای اطمینان از ایزوله کامل و رعایت استانداردهای دقیق نظارتی و انطباق، به درستی طراحی، محافظت و آزمایش شده اند.

پیشنهاد می شود بخوانید: پرکاربرد ترین سنسور ها در اتوماسیون صنعتی

قابلیت توسعه و ماندگاری

رایانه های صنعتی دارای قابلیت گسترش بیشتری نسبت به رایانه های تجاری هستند. تا از بسیاری دستگاه ها و برنامه های قدیمی، پشتیبانی مناسب داشته باشند. بسیاری از اجزای استفاده شده در دسترس هستند و می توانند تا 15 سال دوام آورند. و یک راه حل محاسباتی تعبیه شده را برای طولانی مدت ارائه می دهند. این امر به ویژه برای کارخانجات صنعتی که ممکن است هر چند سال یکبار با جدیدترین فناوری اتوماسیون توانایی بروزرسانی یا مقاوم سازی نداشته باشند بسیار مهم است.
بنابراین، امروزه بیشتر رایانه های صنعتی بستری را برای کمک به ادغام کارهای متعدد فراهم می کنند که از ویژگی های مختلف میراثی و به روز فن آوری ناشی می شود. یک مثال مهم توانایی پشتیبانی از پورت های سریال آنالوگ قدیمی در مقابل جدیدترین رابط های دیجیتال (USB) است.

محبوب ترین پورت های  ورودی / خروجی ساخته شده برای کاربردهای محاسبات صنعتی

همانطور که پیشرفت های فناوری در اینترنت اشیا، بیگ دیتا و یادگیری ماشینی، تقاضای بیشتری را برای صنایعی مانند تولید و اتوماسیون ایجاد می کند، همچنان تغییر عمده ای از داده ها و ارزش آن در میان کارایی های IT و OT وجود دارد.

در این دوره تحول، یا آنچه “صنعت 4.0” نامیده می شود، دستگاه های بیشتری به ماشین ها متصل می شوند فشار زیادی بر سیستم های محاسباتی ایجاد می شود تا در عملکردهای خاص و عملکردهای کاری همه کاره باشد.

به عنوان مثال، رایانه های صنعتی اکنون به عنوان بسترهایی برای یکپارچه سازی و همگرایی در سطح محلی یا لبه عمل می کنند. به عبارت دیگر، سیستم های محاسبات صنعتی اکنون باید بتوانند انواع ورودی داده ها را که اطلاعات ارزشمندی را برای تصمیم گیری در زمان واقعی انتقال می دهند، مدیریت کنند. بنابراین، رایانه های صنعتی از انواع مختلف پورت های ورودی و خروجی (ورودی و خروجی) پشتیبانی می کنند. در اینجا برخی از محبوب ترین پورت های ورودی / خروجی که امروزه در محاسبات صنعتی استفاده می شود را می آوریم:

پورت سریال

پورت های سریال متداول ترین پورتی هستند که برای رایانه های صنعتی استفاده می شود. از آنها برای برقراری ارتباط با دستگاههای قدیمی که امروزه نیز در کارخانه ها مورد استفاده قرار می گیرند استفاده می شود. گرچه سریعترین سرعت انتقال داده را ندارد، اما ثابت شده است که پروتکل قابل اعتمادی در طی دهه های گذشته است. پورت سریال قدیمی دارای سه حالت مختلف عملکرد RS-232/422/485 است که بسته به برنامه و دستگاه های متصل متفاوت است.

پورت های ویدئویی

برای نمایش یک خروجی، به پورت های ویدیویی نیاز است. برخی از متداول ترین انواع درگاه های ویدئویی VGA ،DVI ،HDMI و DP هستند. پورت VGA بیشتر استفاده می شود زیرا به جای سیگنال های دیجیتال از سیگنال های آنالوگ استفاده می کند. و امکان اتصال با دستگاه های قدیمی را نیز فراهم می کند. در همین حال، پورت های مدرنتر DVI ،HDMI و DP سازگاری قدیمی ندارند اما حداکثر وضوح و نرخ تازه سازی بهتر را ارائه می دهند.

DIO / GPIO

مخفف اختصاری I / O دیجیتال و I / O  general purpose است. این ها اشکالی از رابط کاربری برای دستگاههای الکتریکی یا حسگرها هستند که فاقد رابط مشترک اند. DIO / GPIO از سیگنال های دیجیتال با دو مقدار ممکن استفاده می کند که به طور کلی بصورت ON یا OFF نشان داده می شوند. این امر آنها را برای سنجش وضعیت سوئیچ در تنظیمات صنعتی که بسیاری از سیگنال های روشن / خاموش نیاز به ارسال و دریافت دارند ،  مناسب و ایده آل می کند. آنها می توانند در طیف وسیعی از برنامه ها از سنسورهای هشدار گرفته تا خطوط تولید خودکار مورد استفاده قرار گیرند.

پورت های USB

با افزایش نیاز به پهنای باند بیشتر، به پورت استاندارد بسیاری از دستگاه ها تبدیل شده اند. که فقط توسط پورت سریال پشتیبانی نمی شود. قابلیت های هوشمند مدیریت انرژی این امکان را به شما می دهد تا دستگاه ها را در حالت خاموش در حالت خواب قرار دهید و به شما امکان می دهد چندین دستگاه USB را بدون مصرف زیاد برق وصل کنید. اما این راه حل همه و همه برای همه رایانه های صنعتی نیست زیرا بسته به نوع برنامه، ممکن است به پورت های قدیمی و پورت های USB نیاز باشد.

شبکه محلی (LAN)

پورت های شبکه محلی (LAN) اتصال شبکه سیمی تا حداکثر 1GbE برای هر پورت را فراهم می کنند. اکثر رایانه های صنعتی پورت های LAN را ارائه می دهند که برای ایجاد uplink و downlink برای داده ها از زیرساخت شبکه، انتقال داده های لازم از مودم ها، رایانه ها، سوئیچ ها و روترها استفاده می شود.

کانکتورهای M12

اتصالات M12 اتصالات و کابل های ضد آب و گرد و غبار هستند. که برای استفاده در محیط های ناهموار طراحی شده اند تا از خرابی جلوگیری کنند. رابط M12 در بسیاری از صنایع مانند پردازش مواد غذایی، تولید نوشیدنی، کاربردهای حمل و نقل و وسایل نقلیه، به خاطر دوام و قابلیت اطمینان بسیار مورد علاقه است. این اتصال دایره ای دارای یک مکانیسم قفل داخلی است که برای مقاومت در برابر آب و محافظت در برابر گرد و غبار در برابر دستگاه ها تا ماشین های محاسباتی دارای درجه IP 65 یا بالاتر است.

شش مورد در دنیای واقعی که از رایانه های صنعتی بهره می برند

اتوماسیون صنعتی و تولید

رایانه های صنعتی برای تولید در مقیاس بزرگ که از نیروی فیزیکی انسان فراتر است مناسب هستند. کارخانه ها با ساخت مستحکم و مقاومت در برابر عوامل محیطی به کامپیوترهای صنعتی اعتماد می کنند تا تولید و مونتاژ خودکار را با خیال راحت انجام دهند. در بیشتر تنظیمات اتوماسیون و ساخت، از رایانه های صنعتی برای مدیریت سیستم های کنترل حرکت برای ثبت داده ها، بازرسی و تجزیه و تحلیل برای بهره وری بهتر تولید، استفاده می شود. به عنوان مثال، صنعت تولید خودرو به دلیل سطح اتوماسیون مورد نیاز خود، از توسعه رایانه های صنعتی بسیار بهره مند شده است. توانایی نظارت بر عملکردهای روزمره، ردیابی دارایی ها و تجزیه و تحلیل داده ها ، آنها را به یک نیاز اساسی در این چشم انداز جدید صنعت 4.0 تبدیل می کند.

کیوسک های تعاملی

کیوسک تعاملی را می توانید در سوپرمارکت محلی، مشاغل بزرگ و حتی در مناطق ورود به فرودگاه پیدا کنید. در سالهای اخیر، این کامپیوتر صنعتی بدون فن و HMI تعاملی از یک موضوع جدید به یک منبع تجاری ضروری تبدیل شده است. اندازه جمع و جور و ویژگی هایی برای تحمل شرایط، در محیط های مختلف که نظارت مداوم در دسترس نیست، طراحی شده اند. بسیاری از بازارهای جدید و نوظهور شروع به پذیرش کیوسک های اتوماسیون ماشین و سلف سرویس به عنوان وسیله ای برای کاهش هزینه های کارکنان و بهبود رضایت کلی مشتری می کنند.

تجهیزات بازرسی، اندازه گیری و آزمایش اتوماسیون

کاربرد اندازه گیری صنعتی، اندازه گیری برای تولید و کنترل کیفیت است. یا به طور خاص، چگونه می توان از ابزارهای اندازه گیری دیجیتال برای اطمینان از کیفیت در فرآیند تولید استفاده کرد. پیش تر، بازرسی کیفیت قطعات در مراحل ساخت با نمونه گیری از دسته ای کوچک، برای تعیین کیفیت کلی انجام می شد. امروزه رایانه های صنعتی با قابلیت های اتوماسیون بیشتری ادغام می شوند تا از دقت و کیفیت بیشتر قطعات نیز اطمینان حاصل کنند.
همچنین با ترکیبی از دید ماشین، رایانه های صنعتی قادر به بازرسی سریعتر و دقیقتر اجزا در مقایسه با فرآیندهای بازرسی قدیمی هستند.این یک روند کارآمدتر و موثرتر ایجاد می کند. و تعداد محصولات معیوب را قبل از ورود به بازار، کاهش می دهد. و ارزش و بهره وری بهتری را برای تولید ایجاد می کند.

پیشنهاد می شود بخوانید: آموزش کار با لاجیک آنالایزر

امنیت و نظارت

رایانه های صنعتی همچنین برای استفاده در خودرو در شرایط سخت و فشرده مانند حمل و نقل عمومی و امنیت طراحی شده اند. برخی از ویژگی های کلیدی مانند پشتیبانی از دمای گسترده و مقاومت در برابر ضربه / لرزش برای استفاده در خودرو بسیار مهم است. رایانه های صنعتی همچنین می توانند از چندین پورت PoE پشتیبانی کنند که اتصالات پایدار به دوربین های IP را فراهم می کند، فیلم های ویدیویی را ضبط کرده و ایمنی مسافران را بهبود می بخشد. در نهایت طراحی بدون فن کامپیوتر های صنعتی، آنها را برای استفاده در شرایط سخت صنعتی بسیار مناسب می کند.

استخراج زیرزمین

استخراج زیرزمینی نیاز به رایانه های مخصوص طراحی شده دارد. که بتوانند در برابر شرایط سخت مشخص شده توسط گرد و غبار، درجه حرارت گسترده و ارتعاشات مقاومت کنند. رایانه های صنعتی بسیار قوی هستند و می توانند در سخت ترین محیط های بیرونی کار کنند. این ویژگی های کلیدی برای تجهیزات معدن زیرزمینی بسیار مفید است. زیرا می تواند عملکرد خوبی را داشته باشد.

دریایی و نظامی

پرسنل نظامی و دریایی به کامپیوترهای صنعتی احتیاج دارند که بتوانند در شرایط سخت عملیات کنترل کشتی و زمینی، سالم بمانند و کارایی خود را از دست ندهند. عمر طولانی آنها مطابق با برنامه های عملیات نظامی است. علاوه بر این، کامپیوترهای صنعتی می توانند کاملاً مقاوم در برابر گرد و غبار و آب باشند تا در کاربردهای مختلف نظامی به همان اندازه موثر باشند.