三种显示器外壳方案
工业平板电脑和 HMI 旨在安装在面板中：装饰圈及其密封条密封前端，电子元件位于面板后方，并受到其外围电气箱的保护。通常有三种方式来提供该面板及防护措施：
- 在控制电气箱的门上。 显示器成为大型电气箱的操作界面，该电气箱还容纳电源、I/O 和接线端子。在配置有工业平板电脑的 NEMA4 Enclosure 壁挂式电气箱上，门板会根据您选择的 IMD 工业平板电脑的精确面板开孔进行激光切割，并在发货前进行去毛刺处理并安装好安装螺柱。
- 在 HMI 外壳中。 这是一种围绕单个显示器构建的薄型外壳，适用于安装在机械臂、支架或机器框架上的屏幕。我们的产品采用 304 不锈钢制造，可根据 IMD 工业平板电脑的需求，将开孔从 7 in 调整至 23.8 in；或者为配备支架的 IMD 触摸显示器及后置 IMD mini PC 提供方案，并配有带密封条的后盖、VESA 100 后部接口以及可选的操作面板条。
- 在定制电气箱中。 当显示器与其他设备共用一个外壳，或者尺寸不寻常时，会围绕布局绘制一个定制电气箱。
门式选项适用于作为控制面板一部分的显示器。HMI 外壳适用于必须安装在操作员站立位置、远离控制面板、且两者之间仅连接网络和电源线的显示器。
显示器开口与前密封
工业平板电脑通过其自带的密封条与安装板前端实现密封，并由后方的卡扣或螺柱进行固定。设备安装手册中的三个数值决定了其密封性能：
- 开孔尺寸与公差。 HMI 手册通常会提供带有严格单向公差的开孔尺寸，例如 +1 / -0 mm，或某些型号为 +0.5 / -0 mm。开孔过小会导致设备无法安装；开孔过大则可能导致密封条无法覆盖边缘。
- 面板厚度范围。 卡扣在指定的范围内工作，例如某 HMI 手册中提到的 1.6 至 5 mm。薄面板在夹紧时也可能会发生翘曲，且手册警告称，薄的安装墙可能需要加固。
- 夹紧扭矩。 一家制造商规定夹紧螺钉的扭矩为 2.3 至 2.6 N·m，“以实现良好的密封”，并警告说密封条为压缩式密封，因此不得使用密封化合物。
HMI 的前面额定值仅在安装后适用：一份手册指出，其前面额定值“在正确安装于电气箱时，适用于前面板”。密封条会老化，HMI 制造商建议按计划更换；有人建议至少每年一次。cutouts and HMI windows guide 提供了更多关于其他 HMI 开孔的信息。对于我们的 HMI 外壳和工业平板电脑门，开口是针对特定的 IMD 工业平板电脑进行开孔的，因此开孔与该单元匹配。
前端 IP65 的含义
IEC 60529 下的 IP65 代码包含两部分。第一位数字 6 表示防尘：无灰尘进入。第二位数字 5 表示防喷水：IPX5 测试使用 6.3 mm 喷嘴，以 12.5 L/min 的流量从 2.5 至 3 m 处喷水。IPX6 是 IP66 电气箱的“强力喷水”级别，使用 12.5 mm 喷嘴，流量为 100 L/min。因此，IP65-type 前面板可承受软管冲洗，但其测试强度低于 NEMA 4X-type / IP66 电气箱主体的标称等级。
在冲洗区域，这意味着：
- 冲洗屏幕和装饰圈；请勿将软管或喷枪直接对准显示器密封边缘。
- 近距离高温高压冲洗是一种不同的测试 (IPX9 或 IP69K)，显示器密封件和电气箱均未达到制造商标称的等级。请参阅 食品和饮料行业的冲洗电气箱。
- 最终组件的额定值取决于其最薄弱的部分。NEMA 的规则是，现场安装组件的额定值受限于其组件中最低的额定值，因此外壳上的每个电缆接头和开口都需要至少具有相同的额定值。
IP rating chart 解释了每一位数字以及 IP 代码与 NEMA 类型之间的关系。
VESA 安装还是面板安装？
面板安装式显示器密封在面板中，面板需要有固定装置。VESA 安装则是该问题的另一半：背面的标准孔距，使显示器或外壳能够安装在悬臂、底座、U 型支架或壁挂支架上。
VESA 平板显示器安装接口标准 (FDMI，常称 VESA 安装) 按显示器尺寸分为多个部分。第 D 部分涵盖对角线尺寸从 12 英寸到 22.9 英寸、重量高达 14 kg (30.8 lb) 的平板显示器。其中心安装孔为常见的方形图案：100 × 100 mm (MIS-D 100) 和 75 × 75 mm (MIS-D 75，适用于重达 8 kg 的显示器)，使用 M4 机用螺丝固定。更大尺寸显示器采用第 E 部分 (23 英寸到 30.9 英寸，高达 22.7 kg，六孔接口) 和第 F 部分 (31 英寸到 90 英寸，多孔接口)。
我们的 HMI 外壳具有 VESA 100 后置接口，因此包括显示器在内的整个密封外壳都可以安装在适配该模式的支架或臂架上。在订购支架前请进行两项检查：
- 重量。 请根据外壳加显示器的总重来评估机械臂的承重能力，而不仅仅是显示器本身，并确保在 VESA 部件的限制范围内。
- 电缆路径。 具有倾斜和旋转功能的机械臂需要设置电缆回路，以确保在行程末端不会拉扯电缆接头。
与任何等级额定电气箱一样，请通过其外部安装点固定外壳；NEMA 指出，许多等级额定电气箱需要电气腔体外部的安装方式。请参阅 电气箱安装指南。
来自 PC 的热量
工业平板电脑或背面带有迷你 PC 的触摸显示器是密封箱内的热源。在没有空气交换的情况下，热量通过箱壁散发，电气箱热传导指南采用以下关系式：散热量 = k x A x 温升，其中不锈钢的 k 约为 3.7 W/m²K。作为规模说明：一个具有 0.2 m² 暴露表面、温升控制在 15 °C 的外壳可散热约 11 W。薄型 HMI 外壳表面积很小，因此这是至关重要的核算项。
对于我们的电气箱，参考 CAD 提供了每种尺寸的外形尺寸、显示屏开口和后部接口；采用相同的方法可以得出各电气箱在支架或底座上密封安装（且所有面均暴露在外）时的散热量：
| 显示屏 | 外部 H x W x D | 显示屏开口 宽 x 高 | VESA | 电缆接头 | 10 K 下的发热量 |
|---|---|---|---|---|---|
| 7" | 188.7 × 253 × 94 | 212.8 × 148.5 | 100 × 100 | 2 | 6 W |
| 8" | 213 × 253.5 × 99.5 | 213.3 × 172.8 | 100 × 100 | 2 | 6 W |
| 10.1" | 221.6 × 321.6 × 88.5 | 276.5 × 176.5 | 100 × 100 | 2 | 8 W |
| 10.4" | 259 × 316 × 91.5 | 273 × 216 | 100 × 100 | 2 | 9 W |
| 11.6" | 244.3 × 356.3 × 95 | 316.4 × 204.4 | 100 × 100 | 2 | 9 W |
| 12" | 285 × 347 × 91.5 | 305.1 × 243.6 | 100 × 100 | 2 | 10 W |
| 12.1" | 255.3 × 358 × 88.5 | 316.5 × 214.3 | 100 × 100 | 2 | 9 W |
| 13.3" | 273.2 × 401.6 × 92 | 357.4 × 229 | 100 × 100 | 2 | 11 W |
| 15" | 328 × 407.8 × 98.6 | 363 × 283 | 100 × 100 | 2 | 13 W |
| 15.6" | 297 × 448 × 105 | 403 × 252 | 100 × 100 | 2 | 13 W |
| 17" | 373 × 442 × 98 | 397.6 × 328.6 | 100 × 100 | 2 | 16 W |
| 17.3" | 319 × 486 × 102 | 441 × 274 | 100 × 100 | 2 | 15 W |
| 18.5" | 335.4 × 514.5 × 102 | 470 × 290.9 | 100 × 100 | 2 | 16 W |
| 19" | 408 × 479 × 98 | 434.6 × 363.6 | 100 × 100 | 2 | 18 W |
| 19.1" | 360 × 514 × 98 | 469.6 × 315.6 | 100 × 100 | 2 | 17 W |
| 21.5" | 373 × 585 × 98 | 540.6 × 328.6 | 100 × 100 | 2 | 20 W |
| 23.8" | 404 × 634 × 102 | 589.8 × 359.8 | 100 × 100 | 2 | 23 W |
标称尺寸取自各尺寸的参考 CAD；最终尺寸以您的订单为准。散热：密封外壳在支架或底座上（所有面均暴露）在 10 K (18 °F) 温升下的散热量，k = 3.7 W/m²K。
将最后一列与工业平板电脑（或触摸显示器加微型 PC）数据手册中的功耗进行比较：在 25 °C 的室温基础上温升 10 K，意味着内部温度已达 35 °C，而 PC 制造商标称的工作温度才是关键限制。
- 将 PC 功耗与电气箱的散热能力进行比较，并确保内部温度保持在 PC 数据手册中制造商标称的工作温度范围内。
- 一家电气箱制造商的热力指南指出，电子元件的可靠性每超过约 72-75 °F (10 °C) 18 °F，就会减半，因此几度的温差至关重要。
- 不要添加与外界空气交换的风扇：除非其防护等级相同，否则会破坏密封性。
如果数值不匹配，请选择低功耗 PC，将 PC 移至主控制电气箱内并仅将显示器引至操作员处，或者改用更大的电气箱。电气箱散热计算指南提供了完整的方法，而 电气箱散热计算器可针对我们的任何外壳进行计算。关于工业平板电脑的端到端应用，为 30 W 工业平板电脑选择密封电气箱展示了热量实际上是如何积聚在外部表面的，以及如何测量实际的温升。
阳光、眩光和观看高度
在户外和天窗下，阳光会增加热量并降低屏幕可见度。一家外壳制造商的热传导指南指出，在美国大部分地区，峰值太阳辐射热负荷约为 97 W/ft²，其测试表明，遮阳罩可将温升减少 25%（仅顶部）至 56%（壁挂式遮阳罩）。请尽可能通过雨棚、遮阳罩或简单的朝向调整来为显示屏遮阳；如果您需要在定制外壳上加装遮阳罩，请在报价请求中提出；我们能否制造将在报价图纸上予以确认。
在室内，眩光主要取决于放置位置。OSHA 的计算机工作站指南建议将屏幕放置在顶线位于眼睛水平线或其下方，且与窗户垂直的位置。如果使用支架，这意味着要根据实际站立的操作员设置转轴高度，并将屏幕角度避开窗户和明亮的顶灯。
电缆引入与维护
进入电气箱的每根电缆（电源、以太网、USB、条码扫描器）都必须通过保持密封性的开口。使用防护等级至少与电气箱一致、且尺寸适配每根电缆直径的电缆接头；尽可能从下方引入电缆，使水流从入口处流走而非进入内部。在内部预留一段冗余线长，以便在拆卸后盖时不会拉扯连接器，并使用带有应力消除功能的连接器。
尽量减少开孔数量：每一个额外的开口都意味着需要维护的密封件。当 PC 运行 HMI 软件时，通常一根网络电缆和一根电源电缆就足够了。有关螺纹类型、孔径和电缆接头扭矩，请参阅 开孔与电缆接头指南。
选择显示器与外壳
从显示器开始。HMI 外壳页面根据每个外壳所配置的 IMD 工业平板电脑进行筛选，尺寸范围为 7 in 至 23.8 in。如果您仍在选择电脑，请按屏幕尺寸、功耗和制造商标称的工作温度比较 industrial panel PCs，然后选择适用于该型号的开孔外壳。对于安装在控制面板门上的显示器，请选择带有该工业平板电脑配置的壁挂式电气箱。对于其他任何情况，例如双显示器、带有排按钮的显示器或不同的 HMI，请将开孔图纸随定制报价请求一并发送给我们；custom enclosure specification guide 列出了需要包含的内容。
我们的等级（制造商标称）。 安装显示屏后，NEMA4 Enclosure HMI 外壳具有 IP65-type 前密封，为制造商标称；未经 UL 认证。304 和 316L 不锈钢壁挂式电气箱的等级为制造商标称 NEMA 4X / IP66；未经 UL 认证。一旦添加开孔，成品电气箱的等级则取决于在每个开口处安装等级合适的组件和电缆接头。
常见问题
什么是 HMI 外壳？
围绕单个操作员显示屏（例如工业平板电脑或背面带有小型 PC 的触摸显示器）构建的密封外壳，以便将显示器安装在远离主控制面板的悬臂、支架或机器上。
IP65 工业平板电脑防水吗？
IP65 前面板在正确安装时具有防尘和防喷水功能。其制造商标称不适用于近距离高温高压冲洗，因此请冲洗屏幕，而非将喷枪对准密封件。
HMI 外壳使用哪种 VESA 孔位？
我们的产品背面带有 VESA 100，即 VESA MIS-D 的 100 × 100 mm 孔距，因此它们适用于为此孔距制造的标准悬臂和支架。请按外壳和显示器的总重量来选择支架的承重等级。
工业平板电脑在密封电气箱中会过热吗？
如果其功耗超过了外壳通过壁面散发热量的能力，则可能无法满足要求。请将功耗与表面散热能力进行比较，避免阳光直射，并保持在 PC 的制造商标称工作温度范围内。
能否为现有的显示器定制 HMI 外壳？
我们的标准 HMI 外壳已针对 IMD 工业平板电脑开孔。若使用其他显示屏，请随定制报价请求一并发送其开孔图纸，我们将为其切割开口。
来源
- VESA，平板显示器安装接口 (FDMI) 概览（B 至 F 部分，尺寸和重量范围）
- Wikipedia，“平板显示器安装接口” (MIS-D 75 和 100 孔位模式、重量、M4 螺钉；源自 VESA FDMI v1 rev 1)
- IEC 60529 第 2.2 版，电气箱提供的防护等级 (IP 代码)：IP6X、IPX5 和 IPX6 测试条件
- NEMA, "NEMA 常见问题：电气箱" (Q15 最薄弱环节, Q16 外部安装)
- Pro-face GP4000 系列硬件手册（开孔公差、面板厚度、翘曲、密封条更换、正面防护等级）
- Rockwell Automation, PanelView 5510 / Plus 7 不锈钢安装（卡扣扭矩、压缩密封条）
- Hammond Manufacturing，加热选择 (不锈钢的 k 值)
- nVent HOFFMAN, Spec-00488, 热管理 (可靠性、太阳负荷、遮阳罩)
- nVent HOFFMAN, Spec-01113, 壁挂式遮阳罩测试
- OSHA eTool，计算机工作站：显示器（顶线位于眼睛水平线或其下方，与窗户垂直）
