Introdução

O equipamento industrial depende cada vez mais de interfaces gráficas para monitorização, diagnóstico e controlo de máquinas. Os modernos sistemas de automação, quiosques e equipamento de infra-estruturas dependem de monitores industriais como interface visual entre os operadores e os sistemas de controlo incorporados.

Ao contrário dos monitores de consumo concebidos para ambientes de escritório, os monitores industriais têm de funcionar de forma fiável em condições exigentes, como vibrações, variações de temperatura, exposição a poeiras e longos ciclos de funcionamento contínuo.

Para os engenheiros que desenvolvem equipamento industrial, o subsistema de visualização não é apenas um componente visual, mas também um elemento crítico da arquitetura da interface homem-máquina (HMI).

A seleção de um ecrã industrial adequado requer a avaliação de vários factores de engenharia, incluindo o desempenho do brilho, a nitidez ótica, a durabilidade ambiental, a integração mecânica e a disponibilidade durante o ciclo de vida.

O que é um monitor de ecrã industrial

Um monitor de ecrã industrial é uma unidade de visualização robusta concebida para integração em máquinas industriais, quiosques, equipamento de automação e sistemas de infra-estruturas inteligentes.

Estes ecrãs incluem normalmente:

• painéis LCD de nível industrial
• estruturas de fecho reforçadas
• vidro de proteção
• interfaces tácteis opcionais

Os monitores industriais ligam-se a sistemas informáticos externos, tais como:

• Controladores PLC
• PCs industriais
• módulos de computação incorporados

As interfaces de visualização comuns incluem:

• HDMI
• DisplayPort
• LVDS
• eDP

Diferente PCs de painel, Os monitores industriais não contêm hardware de computação incorporado. Esta arquitetura modular permite aos engenheiros separar os subsistemas de visualização e de computação, simplificando a manutenção e as actualizações a longo prazo.

Especificações principais dos monitores industriais

Os engenheiros que avaliam os ecrãs industriais têm normalmente em consideração vários parâmetros técnicos que determinam a compatibilidade do sistema e a fiabilidade operacional.

As especificações importantes incluem:

Estas especificações ajudam a determinar se um ecrã se pode integrar eficazmente em sistemas HMI industriais.

Tecnologias de painéis de ecrãs industriais

Os monitores de ecrã industriais utilizam principalmente tecnologias LCD concebidas para um desempenho previsível e uma longa disponibilidade do produto.

Ecrãs LCD TFT

Os painéis LCD com transístores de película fina continuam a ser a tecnologia de ecrã mais utilizada nos equipamentos industriais.

As vantagens incluem:

• disponibilidade estável da cadeia de abastecimento
• desempenho previsível a longo prazo
• consumo moderado de energia
• vasta gama de tamanhos e resoluções

Os ecrãs LCD TFT são normalmente utilizados em:

• painéis de controlo de automação
• IHMs de máquinas industriais
• interfaces de equipamentos incorporados

Ecrãs IPS

A tecnologia IPS (In-plane switching) melhora o desempenho do ângulo de visualização e a estabilidade da cor em comparação com os painéis LCD tradicionais.

Os ecrãs IPS são úteis em sistemas em que os operadores visualizam o ecrã a partir de diferentes posições, tais como grandes armários de controlo ou ecrãs de equipamento montados verticalmente.

Ecrãs OLED

A tecnologia OLED proporciona módulos de ecrã finos e de elevado contraste. No entanto, o funcionamento contínuo e as temperaturas elevadas podem reduzir a vida útil dos painéis OLED.

Por esta razão, Os ecrãs baseados em LCD continuam a ser a solução dominante nas interfaces de equipamentos industriais.

Tecnologias-chave em sistemas de visualização industrial

Várias tecnologias influenciam a legibilidade e a fiabilidade dos ecrãs industriais.

Colagem ótica

A colagem ótica elimina o espaço de ar entre o painel LCD e o vidro da tampa protetora utilizando uma camada adesiva transparente.

As vantagens incluem:

• redução das reflexões internas
• melhor legibilidade à luz solar
• maior resistência mecânica
• risco reduzido de condensação

A ligação ótica é normalmente utilizada em:

• expositores industriais para exterior
• expositores de equipamento para veículos
• máquinas industriais móveis

Design de retroiluminação de alto brilho

O brilho é um fator crítico na visibilidade dos ecrãs industriais.

Os requisitos típicos de luminosidade incluem:

Os ecrãs legíveis à luz do sol combinam retroiluminação LED de alto brilho com colagem ótica e revestimentos antirreflexo.

Tecnologias de interface tátil

Muitos monitores de ecrã industriais incluem capacidade tátil para apoiar a interação do operador.

Toque capacitivo projetado (PCAP)

Os sensores tácteis PCAP detectam alterações na capacitância através de uma grelha condutora incorporada no vidro.

As vantagens incluem:

• suporte multi-toque
• superfícies de vidro duradouras
• compatibilidade com luvas industriais

A tecnologia PCAP é amplamente utilizada em ecrãs tácteis industriais e terminais de equipamentos interactivos.

Tecnologia tátil resistiva

Os sensores tácteis resistivos detectam a pressão entre camadas condutoras.

As vantagens incluem:

• compatibilidade com stylus
• funcionamento fiável em ambientes adversos
• eletrónica de controlo simples

No entanto, o toque resistivo proporciona geralmente uma menor nitidez ótica em comparação com os sistemas PCAP.

Interfaces de ecrãs industriais

Os monitores industriais ligam-se aos sistemas informáticos através de várias normas de interface.

HDMI

O HDMI é amplamente utilizado em computadores industriais modernos e sistemas incorporados.

DisplayPort

O DisplayPort suporta uma maior largura de banda e distâncias de cabo mais longas.

LVDS

O LVDS é normalmente utilizado em sistemas de ecrãs incorporados em que o ecrã se liga diretamente a uma placa-mãe.

eDP

O DisplayPort incorporado (eDP) é cada vez mais utilizado nas modernas plataformas informáticas incorporadas, porque proporciona uma comunicação eficiente de alta velocidade entre o ecrã e o controlador.

A seleção de uma interface adequada depende da arquitetura do sistema e dos requisitos de comprimento do cabo.

Factores de desempenho ótico

A legibilidade dos ecrãs em ambientes industriais depende de vários parâmetros ópticos.

Relação de contraste

Um contraste mais elevado melhora a legibilidade em condições de iluminação intensa.

Reflexo e brilho

Os revestimentos antirreflexo e antirreflexo reduzem o reflexo da iluminação ambiente.

Transmissão de vidro de proteção

O vidro de proteção melhora a durabilidade mas reduz ligeiramente a transmissão de luz.

Os engenheiros devem equilibrar o desempenho ótico e a proteção mecânica.

Considerações de engenharia para a integração de ecrãs industriais

Os ecrãs industriais devem ser avaliados no contexto do sistema global da máquina.

Condições ambientais

O equipamento industrial pode expor os ecrãs a:

• vibração
• pó
• produtos químicos
• humidade
• variação de temperatura

As gamas de funcionamento típicas dos ecrãs industriais são -20°C a 60°C.

Integração mecânica

Os ecrãs industriais podem ser instalados utilizando:

• montagem em painel
• Montagem VESA
• integração em estrutura aberta
• instalação do chassis

A montagem em painel permite superfícies frontais seladas adequadas para armários de controlo ou quiosques.

Arquitetura do sistema

Os ecrãs industriais funcionam normalmente no âmbito de uma arquitetura de sistema HMI de maiores dimensões.

Algumas máquinas utilizam computadores externos ligados a monitores de ecrã.

Outros integram hardware de computação e de visualização em sistemas HMI baseados em PC de painel.

Disponibilidade do ciclo de vida

O equipamento industrial permanece frequentemente em serviço durante muitos anos.

As plataformas de visualização industrial oferecem normalmente:

• Disponibilidade de painéis de 5-10 anos
• interfaces eléctricas estáveis
• dimensões mecânicas coerentes

Isto ajuda a reduzir o risco de reconcepção do equipamento OEM.

Design de expositores industriais para exterior

Os ambientes exteriores introduzem requisitos de conceção adicionais.

Legibilidade à luz solar

Expositores exteriores exigem tratamentos de alto brilho e antirreflexo.

Gestão térmica

Os ecrãs de alto brilho geram mais calor e podem exigir estruturas de arrefecimento passivas.

Proteção do ambiente

Os expositores de exterior devem resistir à exposição aos raios UV, à humidade e aos ciclos de temperatura.

Aplicações típicas de monitores de ecrã industriais

Os monitores de ecrã industriais são utilizados em muitas categorias de equipamento.

Sistemas de automação industrial

As HMIs das máquinas apresentam os parâmetros do processo, os alarmes e o estado do sistema.

Postos de carregamento de veículos eléctricos

A infraestrutura de carregamento depende de ecrãs industriais legíveis à luz do sol para a interação com o utilizador.

Terminais self-service

Os quiosques públicos exigem ecrãs capazes de funcionar continuamente.

Sistemas de infra-estruturas inteligentes

Os exemplos incluem terminais de estacionamento, sistemas de transporte e equipamento de controlo de acesso.

Quando os monitores de ecrã industriais são uma boa opção

Os monitores industriais são adequados quando a arquitetura do sistema separa a plataforma de computação da interface de visualização.

Os cenários típicos incluem:

• Máquinas com controlo PLC
• sistemas de controlo distribuídos
• equipamento industrial incorporado

O equipamento personalizado pode também integrar Módulos de ecrã tátil OEM adaptados à conceção do armário.

Conclusão

Os monitores industriais são componentes essenciais nas interfaces de máquinas modernas. Proporcionam uma comunicação visual fiável entre os operadores e os sistemas de controlo industrial.

Ao selecionar um ecrã industrial, os engenheiros devem avaliar o brilho, o desempenho ótico, a durabilidade ambiental, a integração mecânica e a disponibilidade durante o ciclo de vida.

Tratar o ecrã como parte da arquitetura global da HMI melhora a usabilidade do sistema, a fiabilidade e a capacidade de manutenção a longo prazo.

FAQ

O que é um monitor de ecrã industrial?

Um monitor de ecrã industrial é um dispositivo de ecrã robusto concebido para ser integrado em máquinas e equipamentos de infra-estruturas que operam em ambientes adversos.

Que luminosidade é necessária para ecrãs industriais legíveis à luz solar?

Os ecrãs exteriores requerem normalmente uma luminosidade superior a 1000 nits combinados com colagem ótica e revestimentos antirreflexo.

Os ecrãs industriais incluem sempre a capacidade de toque?

Não. Alguns monitores industriais são utilizados apenas para visualização e não incluem interfaces tácteis.

Durante quanto tempo estão disponíveis os ecrãs industriais?

As plataformas de visualização industriais permanecem normalmente disponíveis para 5-10 anos para suportar longos ciclos de vida dos equipamentos.