Gabinetes HMI para panel PC y pantallas táctiles

Tres formas de alojar una pantalla

Los panel PC y las HMI están diseñados para montarse en un panel: el bisel y su junta sellan la parte frontal, y la electrónica se ubica detrás del panel, protegida por el elemento que los encierre. Existen tres formas comunes de proporcionar ese panel y esa protección:

• En la puerta de un gabinete de control. La pantalla se convierte en la interfaz del operador de un gabinete más grande que también contiene fuentes de alimentación, E/S y terminales. En un gabinete de montaje en pared de NEMA4 Enclosure con la configuración de panel PC, la puerta se corta con láser para la abertura exacta del panel del panel PC de IMD que elija, se desbarba y se equipa con pernos de montaje antes de su envío.
• En un gabinete para HMI. Una carcasa delgada construida alrededor de una sola pantalla, para una pantalla en un brazo, un soporte o el bastidor de una máquina. Los nuestros son de acero inoxidable 304, cortados para un panel PC de IMD de 7 pulg a 23.8 pulg, o para un monitor táctil de IMD con un mini PC de IMD en un soporte detrás, con una cubierta trasera con junta, un VESA 100 trasero y una tira de operador opcional.
• En un gabinete personalizado. Cuando una pantalla comparte una carcasa con otros dispositivos, o el tamaño es inusual, se dibuja un gabinete personalizado alrededor del diseño.

La opción de puerta es adecuada para una pantalla que forma parte de un panel de control. El gabinete HMI es adecuado para una pantalla que debe estar donde se encuentra el operador, lejos del panel de control, con solo cables de red y alimentación entre ellos.

La abertura de la pantalla y el sello frontal

Un panel PC sella contra la parte frontal del panel con su propia junta, sujeto mediante clips o pernos desde la parte posterior. Tres números del manual de instalación del dispositivo determinan si sella:

• Tamaño de recorte y tolerancia. Los manuales de HMI suelen indicar el recorte con una tolerancia estrecha de un solo lado, por ejemplo, +1 / -0 mm, o +0.5 / -0 mm en algunos modelos. Si es demasiado pequeño, la unidad no encajará; si es demasiado grande, la junta podría no cubrir el borde.
• Rango de espesor del panel. Los clips funcionan en un rango establecido, por ejemplo, de 1.6 a 5 mm en un manual de HMI. Un panel delgado también puede deformarse bajo la sujeción, y un manual advierte que una pared de instalación delgada puede necesitar refuerzo.
• Par de apriete. Un fabricante especifica de 2.3 a 2.6 N·m en los tornillos de sujeción "para proporcionar un sellado adecuado", y advierte que la junta es un sello de compresión, por lo que no se deben utilizar compuestos selladores.

La clasificación frontal de un HMI se aplica solo según su instalación: un manual establece que su clasificación frontal se aplica "en el panel frontal cuando se instala correctamente en un gabinete". Las juntas envejecen y los fabricantes de HMI recomiendan reemplazarlas según un programa; uno dice al menos una vez al año. La guía de recortes y ventanas HMI contiene más información sobre recortes para otros HMI. Para nuestros gabinetes HMI y puertas de panel PC, la abertura se corta para el panel PC de IMD específico, por lo que el recorte coincide con esa unidad.

Qué significa IP65 en la parte frontal

Un código IP65 bajo IEC 60529 tiene dos partes. El primer dígito 6 significa estanco al polvo: sin ingreso de polvo. El segundo dígito 5 significa protección contra chorros de agua: la prueba IPX5 utiliza una boquilla de 6.3 mm que entrega 12.5 L/min desde 2.5 hasta 3 m. IPX6, el nivel de "chorros potentes" de un gabinete IP66, utiliza una boquilla de 12.5 mm a 100 L/min. Por lo tanto, un frente IP65-type soporta un enjuague con manguera, pero es una prueba menos rigurosa que la para la cual el cuerpo de un gabinete NEMA 4X-type / IP66 está clasificado.

En áreas de lavado a presión, esto significa:

• Enjuague la pantalla y el bisel; no dirija una manguera o lanza directamente hacia el borde del sello de la pantalla.
• El lavado a presión con agua caliente a corta distancia es una prueba diferente (IPX9 o IP69K), para la cual ni el sello de la pantalla ni el gabinete están clasificados. Consulte gabinetes de lavado a presión para alimentos y bebidas.
• El ensamblaje terminado está clasificado por su parte más débil. La regla de NEMA es que la clasificación de un ensamblaje instalado en campo está limitada por la clasificación menos severa de sus componentes, por lo que cada prensaestopas y abertura en el gabinete necesita al menos la misma clasificación.

La tabla de clasificación IP explica cada dígito y cómo los códigos IP se relacionan con los tipos NEMA.

¿Montaje VESA o montaje en panel?

Una pantalla de montaje en panel se sella dentro de un panel, y el panel necesita algo para sostenerlo. Un montaje VESA es la otra mitad de ese problema: un patrón de orificios estándar en la parte posterior que permite colocar una pantalla o carcasa en un brazo, un pedestal, un soporte tipo yugo o un soporte de pared.

El estándar VESA Flat Display Mounting Interface (FDMI, a menudo llamado montaje VESA) tiene secciones según el tamaño de la pantalla. La Parte D cubre pantallas planas desde 12 pulg hasta 22.9 pulg de diagonal con un peso de hasta 14 kg (30.8 lb). Sus montajes centrales son los patrones cuadrados habituales: 100 × 100 mm (MIS-D 100) y 75 × 75 mm (MIS-D 75, para pantallas de hasta 8 kg), fijados con M4 tornillos para máquinas. Las pantallas más grandes pasan a la Parte E (23 pulg a 30.9 pulg, hasta 22.7 kg, interfaces de seis orificios) y a la Parte F (31 pulg a 90 pulg, interfaces de múltiples orificios).

Nuestros gabinetes HMI tienen un VESA 100 trasero, por lo que todo el alojamiento sellado, incluida la pantalla, se coloca en un brazo o soporte fabricado para ese patrón. Dos comprobaciones antes de pedir el brazo:

• Peso. Elija un brazo con capacidad para la carcasa más la pantalla, no solo la pantalla, y manténgase dentro del límite de la parte VESA.
• Ruta del cable. Los brazos que se inclinan y giran necesitan un bucle de cable que no tire de los prensaestopas al final del recorrido.

Como con cualquier gabinete con clasificación de tipo, fije la carcasa por sus puntos de montaje externos; NEMA señala que muchos gabinetes con clasificación de tipo requieren un medio de montaje externo a la cavidad eléctrica. Consulte la guía de montaje de gabinetes.

Calor del PC

Un panel PC, o un monitor táctil con un mini PC detrás, es una fuente de calor dentro de una caja sellada. Sin intercambio de aire, el calor sale a través de las paredes, y las guías térmicas de los gabinetes utilizan la relación calor disipado = k x A x aumento de temperatura, con k de aproximadamente 3.7 W/m²K para acero inoxidable. Como ilustración de la escala: una carcasa con 0.2 m² de superficie expuesta, mantenida a un aumento de 15 °C, disipa aproximadamente 11 W. Las carcasas delgadas para HMI tienen poca superficie, por lo que esta es la verificación que importa.

Para nuestros gabinetes, el CAD de referencia proporciona las dimensiones exteriores de cada tamaño, la abertura de la pantalla y la interfaz trasera; el mismo método indica el calor que cada uno disipa estando sellado en un brazo o pedestal, donde todas las caras están expuestas:

Dimensiones nominales de la referencia CAD de cada tamaño; las dimensiones finales se confirman con su pedido. Calor: lo que el alojamiento sellado disipa en un brazo o pedestal (todas las caras expuestas) con un aumento de 10 K (18 °F), k = 3.7 W/m²K.

Compare la última columna con el consumo de energía del panel PC (o del monitor táctil más el mini PC) de su hoja de datos: un aumento de 10 K sobre una sala de 25 °C ya significa 35 °C en el interior, y la temperatura de funcionamiento clasificada del PC es el límite que cuenta.

• Compare el consumo de energía del PC con la capacidad de disipación del gabinete, y mantenga el interior dentro de la temperatura de funcionamiento clasificada del PC según su hoja de datos.
• La guía térmica de un fabricante de gabinetes señala que la confiabilidad de los componentes electrónicos se reduce a la mitad por cada 18 °F (10 °C) por encima de aproximadamente 72-75 °F, por lo que unos pocos grados importan.
• No añada un ventilador que intercambie aire exterior: esto rompe el sello a menos que tenga la misma clasificación.

Si los números no funcionan, elija un PC de menor potencia, mueva el PC al gabinete de control principal y lleve solo la pantalla al operador, o utilice un gabinete más grande. La guía de cálculo de calor del gabinete contiene el método completo, y la calculadora de calor del gabinete lo ejecuta para cualquiera de nuestros alojamientos. Para un panel PC trabajado de extremo a extremo, dimensionar un gabinete sellado para un panel PC de 30 W muestra dónde se queda atrapado realmente el calor, en la superficie exterior, y cómo medir el aumento de temperatura real.

Sol, deslumbramiento y altura de visión

Al aire libre y bajo tragaluces, el sol añade calor y reduce la visibilidad de la pantalla. La guía térmica de un fabricante de gabinetes sitúa la carga solar máxima en aproximadamente 97 W/ft² en gran parte de los Estados Unidos, y sus pruebas mostraron que un protector solar reduce el aumento de temperatura en un 25% (solo la parte superior) hasta un 56% (protector de montaje en pared). Sombree la pantalla donde sea posible, con un dosel, una cubierta o simplemente mediante la orientación; si necesita una cubierta en un gabinete de diseño personalizado, solicítelo en su solicitud de cotización; la posibilidad de fabricarlo se confirmará en el plano de la cotización.

En interiores, el deslumbramiento se debe principalmente a la ubicación. La guía de estaciones de trabajo informáticas de OSHA recomienda colocar la pantalla de modo que su línea superior esté a la altura de los ojos o por debajo, y perpendicular a las ventanas. En un brazo, esto significa ajustar la altura del pivote para los operadores que realmente estarán allí, y angular la pantalla lejos de las ventanas y de las luces brillantes del techo.

Entrada de cables y servicio

Cada cable que entra al gabinete (alimentación, Ethernet, USB, un escáner de códigos de barras) pasa a través de una abertura que debe mantener el sello. Utilice prensaestopas con una clasificación al menos igual a la del gabinete, dimensionados según el diámetro de cada cable, e introdúzcalos desde abajo siempre que sea posible, para que el agua escurra por las entradas en lugar de entrar en ellas. Deje un bucle de servicio en el interior para que la cubierta trasera se pueda retirar sin tirar de los conectores, y utilice conectores con alivio de tensión.

Mantenga el número de entradas pequeño: cada abertura adicional es otro sello que mantener. Un solo cable de red y un cable de alimentación suelen ser suficientes cuando el PC ejecuta el software HMI. Para tipos de rosca, tamaños de orificio y pares de apriete de prensaestopas, consulte la guía de recortes y prensaestopas.

Selección de la pantalla y el gabinete

Comience por la pantalla. La página de gabinetes HMI filtra por el panel PC de IMD para el cual está configurado cada gabinete, desde 7 pulg hasta 23.8 pulg. Si aún está eligiendo la computadora, compare paneles PC industriales por tamaño de pantalla, consumo de energía y temperatura de funcionamiento clasificada, luego elija el gabinete con el recorte para ese modelo. Para una pantalla en la puerta de un panel de control, elija un gabinete de montaje en pared con la configuración del panel PC. Para cualquier otra cosa, como dos pantallas, una pantalla con una fila de pulsadores o un HMI diferente, envíenos su plano de recorte con una solicitud de cotización personalizada; la guía de especificaciones de gabinetes personalizados detalla qué incluir.

Preguntas frecuentes

Fuentes

1. VESA, descripción general de la Interfaz de Montaje de Pantalla Plana (FDMI) (Partes B a F, rangos de tamaño y peso)
2. Wikipedia, "Flat Display Mounting Interface" (patrones MIS-D 75 y 100, pesos, tornillos M4; de VESA FDMI v1 rev 1)
3. IEC 60529 Ed. 2.2, Grados de protección proporcionados por los gabinetes (Código IP): condiciones de prueba IP6X, IPX5 y IPX6
4. NEMA, "Preguntas frecuentes de NEMA: Gabinetes" (Q15 eslabón más débil, Q16 montaje externo)
5. Manual de hardware de la serie Pro-face GP4000 (tolerancia de recorte, espesor del panel, deformación, reemplazo de la junta, clasificación frontal)
6. Rockwell Automation, PanelView 5510 / Plus 7 instalación en acero inoxidable (par de apriete del clip, junta de compresión)
7. Hammond Manufacturing, selección de calefacción (k para acero inoxidable)
8. nVent HOFFMAN, Spec-00488, gestión térmica (confiabilidad, carga solar, protectores solares)
9. nVent HOFFMAN, Spec-01113, prueba de protector solar de montaje en pared
10. OSHA eTool, Estaciones de trabajo informáticas: Monitores (línea superior a la altura de los ojos o por debajo, perpendicular a la ventana)