Coffrets IHM pour panel PC et écrans tactiles

Trois façons de loger un écran

Les panel PC et les IHM sont conçus pour être montés dans un panneau : la lunette et son joint assurent l'étanchéité de la face avant, et l'électronique est située derrière le panneau, protégée par le coffret qui l'entoure. Il existe trois méthodes courantes pour fournir ce panneau et cette protection :

• Dans la porte d'un coffret de commande. L'écran devient l'interface opérateur d'un coffret plus large qui contient également des alimentations, des E/S et des borniers. Sur un coffret mural en NEMA4 Enclosure acier inoxydable avec la configuration panel PC, la porte est découpée au laser selon l'ouverture exacte du panel PC IMD que vous choisissez, ébavurée et équipée de goujons de montage avant l'expédition.
• Dans un coffret HMI. Une coque mince construite autour d'un seul écran, pour un écran sur bras, un support ou un châssis de machine. Les nôtres sont en acier inoxydable 304, découpés pour un panel PC IMD de 7 po à 23.8 po, ou pour un moniteur tactile IMD avec un mini PC IMD sur un support à l'arrière, avec un couvercle arrière avec joint, un VESA 100 à l'arrière et une bande d'exploitation optionnelle.
• Dans un coffret sur mesure. Lorsqu'un écran partage un boîtier avec d'autres appareils, ou si la taille est inhabituelle, un coffret sur mesure est dessiné autour de la configuration.

L'option porte convient à un écran faisant partie d'un pupitre de commande. Le coffret HMI convient à un écran devant être situé là où se trouve l'opérateur, à l'écart du pupitre de commande, avec seulement des câbles réseau et d'alimentation entre les deux.

L'ouverture de l'écran et l'étanchéité frontale

Un panel PC assure l'étanchéité contre la face avant du panneau grâce à son propre joint, maintenu par des clips ou des goujons par l'arrière. Trois chiffres du manuel d'installation de l'appareil déterminent l'étanchéité :

• Taille de la découpe et tolérance. Les manuels HMI indiquent généralement la découpe avec une tolérance serrée et unilatérale, par exemple +1 / -0 mm, ou +0.5 / -0 mm sur certains modèles. Si elle est trop petite, l'unité ne rentrera pas ; si elle est trop grande, le joint pourrait ne pas couvrir le bord.
• Plage d'épaisseur du panneau. Les clips fonctionnent sur une plage définie, par exemple de 1.6 à 5 mm dans un manuel HMI. Un panneau mince peut également se déformer sous le serrage, et un manuel avertit qu'un mur d'installation mince peut nécessiter un renforcement.
• Couple de serrage. Un fabricant spécifie un couple de 2.3 à 2.6 N·m sur les vis de fixation « pour assurer une étanchéité adéquate » et avertit que le joint est un joint à compression, de sorte qu'aucun produit d'étanchéité ne doit être utilisé.

L'indice frontal d'un HMI ne s'applique que lors de l'installation : un manuel indique que son indice frontal s'applique « sur le panneau frontal lorsqu'il est correctement installé dans un coffret ». Les joints vieillissent, et les fabricants d'HMI recommandent de les remplacer périodiquement ; l'un d'eux préconise de le faire au moins une fois par an. Le guide des découpes et des fenêtres HMI contient plus d'informations sur les découpes pour d'autres HMI. Pour nos coffrets HMI et nos portes de panel PC, l'ouverture est découpée pour le panel PC IMD spécifique, de sorte que la découpe correspond à cette unité.

Signification de IP65 à l'avant

Un code IP65 selon la norme IEC 60529 comporte deux parties. Le premier chiffre 6 signifie étanche à la poussière : aucune pénétration de poussière. Le second chiffre 5 signifie protégé contre les jets d'eau : le test IPX5 utilise une buse de 6.3 mm délivrant 12.5 L/min de 2.5 à 3 m. IPX6, le niveau « jets puissants » d'un coffret IP66, utilise une buse de 12.5 mm à 100 L/min. Ainsi, une face avant IP65-type supporte un rinçage au jet, mais il s'agit d'un test plus léger que celui auquel le corps d'un coffret NEMA 4X-type / IP66 est classé.

Dans les zones de lavage à haute pression, cela signifie :

• Rincez l'écran et la lunette ; ne dirigez pas de jet d'eau ou de lance directement sur le joint de l'écran.
• Un lavage à haute pression et à chaud à courte distance est un test différent (IPX9 ou IP69K), pour lequel ni le joint de l'écran ni le coffret n'ont d'indice déclaré. Voir les coffrets de lavage à haute pression pour l'industrie agroalimentaire.
• L'ensemble fini est classé selon sa pièce la plus faible. La règle de NEMA stipule que l'indice d'un ensemble installé sur site est limité par l'indice le moins sévère de ses composants ; ainsi, chaque presse-étoupe et chaque ouverture sur le coffret doit présenter au moins le même indice.

Le tableau des indices IP explique chaque chiffre et la relation entre les codes IP et les types NEMA.

Montage VESA ou montage sur plaque ?

Un écran à montage sur panneau se scelle dans un panneau, et le panneau nécessite un support. Un montage VESA est l'autre moitié de ce problème : un schéma de perçage standard à l'arrière qui permet à un écran ou un boîtier d'être fixé sur un bras, un piédestal, une lyre ou un support mural.

La norme VESA Flat Display Mounting Interface (FDMI, souvent appelée montage VESA) comporte des sections selon la taille de l'écran. La partie D couvre les écrans plats de 12 po à 22.9 po de diagonale pesant jusqu'à 14 kg (30.8 lb). Ses fixations centrales sont les modèles carrés habituels : 100 × 100 mm (MIS-D 100) et 75 × 75 mm (MIS-D 75, pour les écrans jusqu'à 8 kg), fixés avec des vis mécaniques M4. Les écrans plus grands passent à la partie E (23 po à 30.9 po, jusqu'à 22.7 kg, interfaces à six trous) et à la partie F (31 po à 90 po, interfaces multi-trous).

Nos coffrets HMI possèdent un montage VESA 100 à l'arrière, de sorte que l'ensemble du boîtier scellé, écran inclus, se monte sur un bras ou un support conçu pour ce montage. Deux vérifications à effectuer avant de commander le bras :

• Poids. Évaluez la capacité du bras pour le boîtier plus l'écran, et non l'écran seul, et respectez la limite de la pièce VESA.
• Chemin de câbles. Les bras qui basculent et pivotent nécessitent une boucle de câble qui n'exerce pas de traction sur les presse-étoupes en fin de course.

Comme pour tout coffret classé par type, fixez le boîtier par ses points de montage externes ; NEMA précise que de nombreux coffrets classés par type nécessitent un moyen de montage externe à la cavité électrique. Consultez le guide de montage du coffret.

Chaleur provenant du PC

Un panel PC, ou un écran tactile avec un mini PC derrière, constitue une source de chaleur à l'intérieur d'un boîtier étanche. Sans échange d'air, la chaleur s'évacue par les parois, et les guides thermiques des coffrets utilisent la relation chaleur dissipée = k x A x élévation de température, avec k d'environ 3.7 W/m²K pour l'acier inoxydable. À titre d'illustration : un boîtier avec 0.2 m² de surface exposée, maintenu à une élévation de 15 °C, dissipe environ 11 W. Les boîtiers HMI minces ont peu de surface, c'est donc la vérification qui compte.

Pour nos coffrets, le fichier CAO de référence indique les dimensions extérieures de chaque taille, l'ouverture de l'écran et l'interface arrière ; la même méthode permet de déterminer la chaleur dissipée par chacun lorsqu'il est scellé sur un bras ou un socle, avec toutes les faces exposées :

Dimensions nominales issues du CAO de référence de chaque taille ; les dimensions finales sont confirmées lors de votre commande. Chaleur : ce que le boîtier scellé évacue sur un bras ou un piédestal (toutes les faces exposées) pour une élévation de 10 K (18 °F), k = 3.7 W/m²K.

Comparez la dernière colonne avec la consommation électrique du panel PC (ou du moniteur tactile plus du mini PC) indiquée dans sa fiche technique : une hausse de 10 K par rapport à une pièce à 25 °C signifie déjà 35 °C à l'intérieur, et la température de fonctionnement classée du PC est la limite à respecter.

• Comparez la consommation électrique du PC avec la capacité de dissipation thermique du boîtier, et maintenez la température intérieure dans les limites de la température de fonctionnement classée du PC indiquée dans sa fiche technique.
• Le guide thermique d'un fabricant de coffrets note que la fiabilité des composants électroniques est divisée par deux pour chaque 18 °F (10 °C au-dessus d'environ 72-75 °F, donc quelques degrés comptent.
• N'ajoutez pas de ventilateur qui échange l'air extérieur : cela compromet l'étanchéité, à moins qu'il ne possède le même indice de protection.

Si les chiffres ne concordent pas, choisissez un PC moins puissant, placez le PC dans le coffret de commande principal et ne déportez que l'écran vers l'opérateur, ou optez pour un coffret plus grand. Le guide de calcul de la chaleur du coffret présente la méthode complète, et le calculateur de chaleur du coffret l'exécute pour n'importe lequel de nos boîtiers. Pour un panel PC fonctionnant de bout en bout, dimensionner un coffret scellé pour un panel PC de 30 W montre où la chaleur se bloque réellement, à la surface extérieure, et comment mesurer l'élévation de température réelle.

Soleil, éblouissement et hauteur de vue

À l'extérieur et sous des lucarnes, le soleil ajoute de la chaleur et ternit l'écran. Le guide thermique d'un fabricant de coffrets situe la charge solaire de pointe à environ 97 W/pi² sur une grande partie des États-Unis, et ses tests ont montré qu'un pare-soleil réduit l'élévation de température de 25% (haut uniquement) à 56% (pare-soleil mural). Ombrez l'écran si possible, avec un auvent, une casquette ou simplement par l'orientation ; si vous avez besoin d'une casquette sur un boîtier sur mesure, demandez-le dans votre demande de devis ; la faisabilité est confirmée sur le plan du devis.

À l'intérieur, l'éblouissement est principalement une question de placement. Les directives de l'OSHA pour les postes de travail informatiques préconisent de placer l'écran de sorte que sa ligne supérieure soit au niveau ou en dessous du niveau des yeux, et perpendiculaire aux fenêtres. Sur un bras, cela signifie régler la hauteur de pivot pour les opérateurs qui se tiendront réellement sur place, et incliner l'écran à l'écart des fenêtres et des lumières vives au plafond.

Entrée de câbles et maintenance

Chaque câble entrant dans le coffret (alimentation, Ethernet, USB, lecteur de codes-barres) passe par une ouverture qui doit maintenir l'étanchéité. Utilisez des presse-étoupes dont l'indice est au moins égal à celui du coffret, dimensionnés selon le diamètre de chaque câble, et installez-les par le bas lorsque possible, afin que l'eau s'écoule des entrées plutôt que de s'y infiltrer. Prévoyez une boucle de service à l'intérieur pour que le capot arrière puisse être retiré sans tirer sur les connecteurs, et utilisez des connecteurs avec décharge de traction.

Limitez le nombre d'entrées : chaque ouverture supplémentaire est un joint de plus à entretenir. Un seul câble réseau et un câble d'alimentation suffisent souvent lorsque le PC exécute le logiciel HMI. Pour les types de filetage, les tailles de perçage et les couples de serrage des presse-étoupes, consultez le guide des découpes et des presse-étoupes.

Choix de l'écran et du coffret

Commencez par l'écran. La page des coffrets HMI filtre les produits selon le panel PC IMD pour lequel chaque coffret est configuré, de 7 po à 23.8 po. Si vous n'avez pas encore choisi l'ordinateur, comparez les panel PC industriels par taille d'écran, consommation électrique et température de fonctionnement classée, puis choisissez le coffret dont la découpe correspond à ce modèle. Pour un écran intégré dans la porte d'un pupitre de commande, choisissez un coffret mural avec la configuration panel PC correspondante. Pour tout autre usage, comme deux écrans, un écran avec une rangée de boutons-poussoirs ou un autre HMI, envoyez-nous son plan de découpe avec une demande de devis personnalisé ; le guide de spécification des coffrets sur mesure répertorie les éléments à inclure.

Foire aux questions

Sources

1. Aperçu de l'interface VESA, Flat Display Mounting Interface (FDMI) (Parties B à F, plages de tailles et de poids)
2. Wikipedia, "Flat Display Mounting Interface" (schémas MIS-D 75 et 100, poids, M4 vis ; selon VESA FDMI v1 rév. 1)
3. IEC 60529 Ed. 2.2, Degrés de protection fournis par les coffrets (indice IP) : conditions d'essai IP6X, IPX5 et IPX6
4. NEMA, "FAQ NEMA : Coffrets" (Q15 maillon faible, Q16 montage externe)
5. Manuel matériel de la série Pro-face GP4000 (tolérance de découpe, épaisseur du panneau, gauchissement, remplacement du joint, indice de protection frontal)
6. Rockwell Automation, installation en acier inoxydable PanelView 5510 / Plus 7 (couple de serrage du clip, joint de compression)
7. Hammond Manufacturing, sélection de chauffage (k pour l'acier inoxydable)
8. nVent HOFFMAN, Spec-00488, gestion thermique (fiabilité, charge solaire, pare-soleil)
9. nVent HOFFMAN, Spec-01113, test de pare-soleil mural
10. OSHA eTool, Postes de travail informatiques : Moniteurs (ligne supérieure au niveau ou en dessous des yeux, perpendiculaire à la fenêtre)