What is an Industrial Computer ?

คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมคืออะไร

คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรม หรือคอมพิวเตอร์เกรดอุตสาหกรรมมีความหมายอย่างเดียวกัน  หลายท่านอาจจะไม่เคยได้ยินหรือเคยได้ยินแต่ไม่เคยเห็นของจริง  หรือบางท่านอาจจะเคยใช้งานแต่ไม่เคยรู้มาก่อนว่าเป็นคอมพิวเตอร์แบบไหน วันนี้ผมจะมาอธิบายให้ท่านได้เข้าใจว่า Industrial Computer คืออะไร  มีความแตกต่างกับคอมพิวเตอร์ที่ใช้ตามสำนักงานอย่างไร  แล้วมีข้อดีกว่าอย่างไร

อันดับแรกหากท่านมองจากภายนอกจะเห็นว่าลักษณะของตัวเครื่อง  (Chassis) ไม่เป็นที่คุ้นตาเพราะออกแบบมาเพื่อการใช้งานที่มีจุดประสงค์ต่างกัน  นอกจากนี้แล้วยังมีหลากหลายรูปแบบโดยแบ่งตัวเครื่องได้ดังนี้

1.Rackmout 4U เป็น Chassis ที่แข็งแรงทนทาน ออกแบบให้สามารถติดตั้งในตู้ Rack ขนาด 19” มาตรฐานได้  ติดตั้งพัดลมขนาดใหญ่พร้อมแผ่นกรองอากาศที่ด้านหน้า   สามารถ Lock เพื่อป้องกันการกดปุ่มได้  สามารถติดตั้ง ATX-Motherboard และ SBC PICMG Full-size ร่วมกับ Backplane ได้  ข้อดีของ Chassis ประเภทนี้คือสามารถติดตั้ง Interface Card ได้เป็นจำนวนมาก   ระบายอากาศดีเนื่องจากมีพื้นที่ภายในมาก  

2.Wallmount ที่มีขนาดเล็กลงมาจาก Rack4U ติดตั้งพัดลมขนาดใหญ่พร้อมผ่านกรองอากาศที่ด้านหน้า   สามารถติดตั้งแขวนกับผนังได้ หรือนำไปติดตั้งบนโต๊ะจึงเรียกชื่ออีกอย่างว่า Desktop สามารถติดตั้ง ATX-Motherboard และ SBC PICMG Full-size ร่วมกับ Backplane ได้เช่นกัน  ข้อดีของ Chassis ประเภทนี้คือมีขนาดเล็กสามารถติดตั้งในเครื่องจักรที่มีพื้นที่จำกัดได้ดี  หรือพื้นที่ที่มีขนาดจำกัด

3.Panel PC เป็นคอมพิวเตอร์เกรดอุตสาหกรรมที่รวมจอแสดงผล และระบบรองรับนิ้วสัมผัสหรือ Touch screen ขนาดจึงขึ้นกับขนาดของจอแสดงผลเป็นหลัก มีขนาดตั้งแต่ 8.4”, 10.4” 12.1” 15”, 17” และ 19”  มีจำนวน Slot น้อยหรือบางรุ่นไม่มีให้ใช้เลย  ด้วยน้ำหนักเบาจึงเหมาะสำหรับการติดตั้งใช้งานแบบติดผนัง (wall mounting) เหมาะสำหรับการใช้งานควบคุม  งานตรวจสอบและแสดงผล ที่ต้องการความสะดวกสบายโดยไม่ต้องใช้ Mouse & Keyboard ต่อเพิ่ม  

4.Fanless System คือคอมพิวเตอร์เกรดอุตสาหกรรมที่ไม่มีพัดลมระบายอากาศ  และกำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นมากในปัจจุบัน    เนื่องจากการออกแบบระบบระบายความร้อนที่ดีและการจัดการพลังงานภายใน   จึงเหมาะสำหรับการใช้งานแบบ out-door หรือ In-door ที่ อุณหภูมิสูงกว่า 55 องศาเซลเซียสขึ้นไป  ในบริเวณที่มีฝุ่นละออง  บริเวณเครื่องจักรที่มีการสั่นสะเทือนเป็นต้น  

5.PXI System เหมาะสำหรับงานวัดและการทดสอบแบบอัตโนมัติ เน้นความละเอียดและผลที่เชื่อถือได้สูงเป็นสิ่งสำคัญ  ไม่มีปัญหาความร้อนสะสมด้วยระบบระบายความร้อนที่ดี  ส่วนใหญ่จะใช้ในห้องทดลองเนื่องจากระบบ PXI ราคาค่อนค้างสูง

6.Military Grade  เป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมทางการทหาร  มีคุณสมบัติที่แข็งแรง ทนทานสูงกว่าคอมพิวเตอร์ทุกประเภทที่กล่าวมาทั้งหมด  มีการป้องกัน (IP) ขั้นสูงจึงเหมาะสำหรับการใช้งานเฉพาะเท่านั้น 

ส่วนโปรแกรมปฏิบัติการ Operating System สามารถติดตั้งด้วยได้ขึ้นกับคุณสมบัติของแต่ละรุ่น เช่น Windows XP pro, Window XP Embedded, Windows 7 Pro(32/64bit) , Windows 7 Embedded หรือ Windows 8.1Pro เป็นต้น    แต่อย่างไรก็ตามคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมเหมาะที่สุดสำหรับการใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม   หรือต้องทำงานอย่างต่อเนื่อง (24x7)  ควรจะใช้ Operating System ที่เป็น Embedded  ด้วยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุด

 

สิ่งที่แตกต่าง  Industrial Computer จาก Office PC หรือ Commercial PC ?

อย่างแรกคือคอมพิวเตอร์เกรดอุตสาหกรรมได้รับการออกแบบมาเพื่อนำไปใช้ในสถาวะแวดล้อมของโรงงานอุตสาหกรรม  หรือใช้งานภาคสนาม (Outdoor)   ที่มีสภาวะแวดล้อมพิเศษ เช่น อุณหภูมิสูง  มีฝุ่นละออง  มีค่าความชื้นสัมพัทธ์สูง  มีการสั่นสะเทือน  หรือระดับกระแสไฟฟ้าไม่คงที่   สามารถทำงานต่อเนื่องได้ดีโดยไม่ต้องปิดเครื่องพัก    มีอะไหล่สำรองในระยะยาว 5-8 ปี   เหล่านี้เป็นสิ่งที่ Office PC ไม่มี จึงไม่เหมาะที่จะนำมาใช้ในงานอุตสาหกรรม  เพราะไม่ได้ออกแบบมาเพื่อใช้งานในสภาวะแวดล้อมพิเศษแบบนี้

ก่อนที่จะเลือกใช้ PC (Industrial or Office PC) ของคุณ  ควรคำนึงถึงปัจจัยดังต่อไปนี้

   อุณหภูมิ: คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมสามารถทำงานที่อุณหภูมิมากกว่า 45องศาเซลเซียส ในขณะที่เครื่อง Office PC ควรจะทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า 35 องศาเซลเซียส

   ฝุ่นละออง: พัดลมระบายความร้อนเป็นตัวที่นำพาฝุ่นละอองจากข้างนอกเข้าสู่ตัวเครื่อง โดยปกติจะมีการติดตั้งตัวกรองดักฝุ่นก่อน ทำให้การถ่ายเทของอากาศสะอาดภายในตัวเครื่องสม่ำเสมอ ในขณะที่เครื่องคอมพิวเตอร์Office จะไม่มีการติดตั้งตัวกรองดักฝุ่น

   การสั่นสะเทือน: Hard Drive สามารถติดตั้งบนโช๊คอัพยางเพื่อลดการสั่นสะเทือน โดยมีอุปกรณ์พิเศษให้มาโดยเฉพาะ

   ความชื้น: สภาพแวดล้อมของเครื่องจักรกล (เครื่องบด, เครื่องกลึง, เครื่องจักร CNC ) มักจะให้ผลกระทบจากสารปนเปื้อนของเหลว ละอองน้ำ ไอน้ำ สารหล่อเย็น ทำให้ค่าความชื้นสัมพัทธ์สูงดังนั้นคอมพิวเตอร์ Office ไม่อาจทำงานได้

   แหล่งจ่ายไฟ: ในโรงงานจะพบว่าอันตรายจากกระแสไฟฟ้าประเภท Spikes, Surge, Transients และสัญญาณรบกวนจากแหล่งพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับมีโอกาสเกิดขึ้นตลอด   ดังนั้นแหล่งจ่ายจะต้องมีคุณสมบัติในการสามารถควบคุมการจ่ายกระแสไฟฟ้าเสถียรภาพคงที่ตลอดเวลา

   EMI: ความสามารถป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า โดยมีการออกแบบตามมาตรฐานที่ยอมรับในระดับสากล ทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่ได้รับความเสียหาย  ยังคงทำงานได้ตามปกติต่อเนื่อง

   IP (Ingress Protection) : ดัชนีแสดงความสามารถการป้องกันสิ่งแปลกปลอม ที่จะเข้าไปในอุปกรณ์นั้นๆได้ แบ่งเป็น ของแข็งและของเหลว ตัวเลขที่กำกับอยู่ด้านหลัง IP ตัวแรกจะบอกถึงระดับความสามารถที่จะป้องกันของแข็ง ส่วนตัวที่สองจะบอกถึงระดับความสามารถป้องกันของเหลว

   Expandability : คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมสามารถขยาย Slot ได้สะดวกกว่าเครื่องคอมพิวเตอร์ Office ทำให้สามารถรองรับ Interface Card ได้หลากหลาย 

   24x7: คือความสามารถในการทำงานต่อเนื่องโดยไม่ต้องปิดเครื่อง  หรือทำงานตลอด 24 ชั่วโมงเป็นระยะเวลานานตลอดสัปดาห์

   Long term support : คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมแต่ละรุ่นที่ผลิตออกจำหน่ายส่วนใหญ่จะมีอายุการใช้งาน 5 ถึง 10 ปี รวมถึงมีอะไหล่สำรองสามารถหาได้จากตัวแทนจำหน่ายทั่วโลก

   Less downtime: คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมออกแบบให้เข้าถึงได้ง่ายในการให้บริการบำรุงรักษา เพียงใช้เครื่องมือพื้นฐานก็สามารถเปลี่ยนอะไหล่ได้  ลดระยะเวลาที่เครื่องจักรต้องหยุดทำงานลง

   คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมมีให้เลือกตามลักษณะการติดตั้งใช้งานหลายแบบเช่น Panel PC ,Desktop , Wallmount หรือ 4U Rackmount 

สามารถนำคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมไปใช้งานอะไรได้บ้าง ?สามารถใช้ในกลุ่มอุตสาหกรรม  ได้แก่

   1.เก็บข้อมูลสำหรับการวัด การนับ การควบคุมกระบวนการทางสถิติและการควบคุมเครื่องจักรอัตโนมัติ

   2. ติดตั้งเป็นเครื่องเดียว(Stand-alone) หรือการเก็บควบคุมเป็นกลุ่ม (Network controller)

   3. อุปกรณ์ควบคุมการลำเลียง การควบคุมการเคลื่อนไหว (Motion control)

   4. กระบวนการผลิต  เครื่องจักรผลิตสินค้า

   5. ระบบอัตโนมัติงานในโรงงานทั่วไป

สามารถนำเครื่องคอมพิวเตอร์ PC Office ประยุกต์ใช้ในงานอุตสาหกรรมได้หรือไม่ ?

ตามทฤษฎีอาจะทำได้   แต่ความจริงแล้วอาจจะมีข้อเสียและสร้างปัญหาในระยะเวลาอันสั้น ในการใช้เครื่องคอมพิวเตอร์PC Office หรือแม้แต่การใช้ "คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรม" ที่ไม่มีคุณสมบัติไม่ตรงกับการใช้งาน   ดังนั้นควรตระหนักถึงจุดประสงค์และข้อจำกัดที่ต้องคำนึงได้แก่ การติดตั้งร่วมกับเครื่องจักร  Office PC และ DAQ Card ไม่สามารถทำงานร่วมกันได้เสมอไปความเหมาะสมสำหรับสภาวะแวดล้อมแบบโรงงาน(อุณหภูมิ ความชื้น  ฝุ่นละออง การสั่นสะเทือน)ระดับการปกป้องอันตรายหรือ IP Rating  ระบบไฟฟ้า

คอมพิวเตอร์ Office PC ที่ไม่ได้รับรองมาตรฐาน CE, FCC, UL / CSA ฯลฯ  คงไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานตรวจวัดตามที่ต้องการความถูกต้องตาม มาตรวิทยา    ข้อคำนึงที่สำคัญจะต้องมองถึงปัญหาที่จะเกิดทางวิศวกรรมไฟฟ้าเพื่อมั่นใจได้ว่าการวัดค่าที่ละเอียดมากๆ  จะไม่ได้รับผลกระทบจนคลาดเคลื่อนจนนำไปใช้งานไม่ได้  

คอมพิวเตอร์ราคาถูก reliability จะต่ำเพราะชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ตัวเก็บประจุไฟฟ้าทั่วไปเมื่อมีความร้อนนานๆทำทำให้ electrolyte ด้านในแห้ง  เป็นผลทำให้เกิดการลัดวงจรภายใน (short circuit) ที่เป็นสาเหตุหลักทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์เสียหายจนใช้งานไม่ได้  ชิ้นส่วนข้อต่อต่าง  เช่น connector คุณภาพต่ำเมื่อใช้ต่องานจะเกิด short insertion ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลไม่ต่อเนื่อง