O que é um PC incorporado? Como funciona em equipamentos industriais

Um PC incorporado é um computador configurado para funcionar como parte de uma máquina ou de um sistema mais vasto. Este executa o software do equipamento e realiza tarefas como interfaces de operador, recolha de dados, comunicação entre dispositivos e processamento local. O seu processador, memória, armazenamento e ligações são selecionados tendo em conta essas tarefas.

Pode encontrá-lo atrás do ecrã tátil de uma máquina de embalagem, no interior de um terminal de autoatendimento ou num armário que recolhe dados de produção. Pode funcionar sem ecrã, ligar-se a um monitor separado ou fazer parte de um PC de painel integrado.

“O termo ”incorporado» descreve a função do computador. Por si só, não garante um sistema de refrigeração sem ventoinha, uma construção à prova de água ou uma temperatura de funcionamento específica.

PC incorporado vs. sistema incorporado: qual é a diferença?

Um sistema incorporado é o conjunto mais abrangente de hardware e software que executa funções definidas no interior de um dispositivo. Pode utilizar um microcontrolador, um processador dedicado ou uma plataforma de PC. Um PC incorporado é uma forma de proporcionar capacidade de computação no âmbito desse sistema.

Um controlador de sensores simples pode necessitar apenas de um microcontrolador e de firmware. Um terminal que execute uma aplicação Windows, que mantenha registos de produção e que se ligue a vários periféricos pode necessitar de uma plataforma de PC. Os microcontroladores também podem executar sistemas operativos; a distinção relevante reside no software, na capacidade de processamento, na memória e no suporte de interfaces de que a aplicação necessita.

O que faz um computador incorporado no interior de uma máquina?

Considere uma linha de embalagem com um ecrã tátil para o operador, um leitor de códigos de barras, uma impressora de etiquetas e um controlador lógico programável (PLC). O computador incorporado poderia executar a aplicação de interface e gerir as informações de produção, enquanto o PLC se encarrega da sequência de controlo da máquina.

Tarefa	O que o PC incorporado poderia fazer
Interface do operador	Mostrar o trabalho selecionado, a contagem de produção e os alarmes do controlador
Comunicação entre dispositivos	Receber dados de códigos de barras e enviar o conteúdo das etiquetas para a impressora
Registo de dados	Armazenar números de lote, registos de data e hora e resultados de produção
Processamento local	Comparar as informações digitalizadas com a encomenda ativa
Comunicação em rede	Trocar dados de tarefas e de produção com o sistema da fábrica

Por exemplo, o operador seleciona um trabalho no ecrã tátil. A aplicação para PC carrega os detalhes da encomenda. Quando um código de barras é lido, o software verifica se corresponde a essa encomenda. Uma correspondência pode desencadear um pedido de impressão e o registo da produção; uma não correspondência pode apresentar um erro e impedir a emissão da etiqueta. Estas respostas dependem da lógica programada da aplicação.

O ecrã tátil fornece os dados de entrada, o computador processa a informação e a impressora produz a etiqueta. Qualquer comando que afete o movimento da máquina passa pela interface de controlo definida, sendo as funções de segurança geridas pelo sistema de segurança da máquina.

Um quiosque utiliza uma configuração semelhante para coordenar a entrada de dados do utilizador e os periféricos. Um gateway de monitorização pode recolher dados sem ecrã, enquanto uma estação de visão processa imagens de câmara localmente.

Como é que os computadores incorporados são integrados no equipamento?

O computador pode ser fornecido sob a forma de uma placa, de um equipamento central fechado ou como parte de um terminal tátil.

Organização	Onde se encaixa	O que o fabricante do equipamento deve verificar
Computador de placa-mãe	No interior da própria caixa do equipamento	Suporte mecânico, alimentação, refrigeração, cablagem e validação do sistema completo
PC em caixa fechada	Numa superfície de montagem adequada, no interior ou junto à máquina	Espaço, espaço livre para arrefecimento, acesso aos conectores e passagem dos cabos
PC de painel industrial	No posto do operador, com o ecrã e o sistema informático integrados	Requisitos relativos aos ecrãs, profundidade de montagem, nível de proteção e acesso para manutenção

A integração ao nível da placa deixa o fabricante do equipamento responsável pela montagem, alimentação e refrigeração. Um equipamento central fechado requer menos montagem, mas continua a necessitar de validação após a instalação.

Um host independente pode servir um ecrã já existente ou funcionar sem qualquer ecrã. Um PC com ecrã tátil é útil quando a máquina necessita de uma interface tátil local num único conjunto. Para conhecer as vantagens e desvantagens detalhadas, consulte o nosso Guia comparativo entre Panel PC e Box PC.

Como definir os requisitos do seu PC incorporado

Comece pelo software e por uma lista dos dispositivos ligados. Em conjunto, estes elementos indicam quais são os requisitos que o computador deve cumprir antes de se selecionar um processador ou uma caixa.

Identificar o software e a carga de trabalho

O sistema operativo, a arquitetura do processador e os controladores suportados pela aplicação limitam as opções de hardware. Um terminal que apresenta o estado da máquina tem requisitos diferentes dos de um terminal que também processa imagens de inspeção.

Descreva as tarefas que são executadas em simultâneo e defina um requisito mensurável, como o tempo de resposta da interface ou o rendimento da inspeção. Isto proporciona ao fornecedor uma meta de desempenho útil e ao teste de amostragem uma condição clara para ser aprovado.

Listar todos os dispositivos ligados

No que diz respeito à linha de embalagem, o scanner, a impressora, o PLC e o ecrã têm, cada um, os seus próprios requisitos. O facto de um scanner aparecer no sistema operativo não significa que a aplicação receba e interprete os seus dados corretamente.

Registe os modelos dos dispositivos, as ligações e os controladores necessários. As ligações em série requerem normas e configurações elétricas compatíveis. Os protocolos de rede industriais podem exigir hardware, software ou licenças adicionais. O isolamento e a fixação dos conectores devem estar de acordo com as condições de instalação.

Descreva a instalação

Um computador compacto pode continuar a ser difícil de instalar quando se têm em conta as fichas e as curvas dos cabos. Um desenho deve indicar a posição de montagem, o acesso aos conectores e o espaço em torno das superfícies de arrefecimento.

Utilize a temperatura prevista no local onde a unidade está instalada, tendo em conta as fontes de calor próximas. Identifique também quais as peças que estão expostas a poeira, névoa de óleo ou água. Um armário protegido e um painel de comando exposto impõem requisitos diferentes ao invólucro do computador.

Definir o comportamento de alimentação e recuperação

A oferta disponível determina o intervalo de entrada necessário, mas a recuperação merece igual atenção. Após o restabelecimento da alimentação, o terminal de embalagem poderá ter de recarregar o trabalho correto e voltar a ligar-se à impressora antes de o trabalho ser retomado.

O facto de o arranque automático ocorrer por si só não significa que a recuperação esteja concluída. Defina o comportamento pretendido da aplicação e analise de que forma os registos que estão a ser gravados durante uma interrupção serão protegidos, incluindo a necessidade ou não de alimentação de emergência.

Plano de assistência e encomendas recorrentes

Um computador de substituição só é útil se o técnico conseguir restaurar a aplicação, as definições e as licenças. Estabeleça um procedimento de assistência e defina as responsabilidades relativas às atualizações de software e ao acesso remoto.

No caso de encomendas repetidas, é necessário acordar a configuração fornecida e a forma como as alterações de hardware serão comunicadas. A substituição de um processador ou de uma placa-mãe pode exigir verificações dos controladores e novos testes das aplicações, mesmo que o gabinete pareça idêntico.

O que verificar antes da implementação

Teste a amostra proposta com o software e os periféricos reais na instalação prevista, com as tampas e as portas do armário nas suas posições normais. Inclua a carga de trabalho mais intensa prevista e as temperaturas de funcionamento relevantes.

Verifique se:

• A interface e as tarefas de processamento cumprem os requisitos de desempenho acordados sob carga simultânea.
• Os dispositivos ligados permanecem disponíveis ao longo de todos os ciclos de produção.
• As temperaturas mantêm-se dentro dos limites adequados após o aquecimento do sistema.
• A aplicação e os periféricos recuperam-se conforme previsto após os testes de interrupção acordados.
• Uma unidade de substituição pode ser reparada seguindo o procedimento de assistência técnica documentado.

Guarde as condições de teste, os resultados, os detalhes do hardware e as versões do software para poder verificar encomendas futuras e atualizações de software.

Perguntas mais frequentes

Um PC incorporado pode substituir um PLC?

Algumas plataformas suportam o controlo a partir do computador, mas a sua substituição requer software de controlo adequado, E/S, desempenho em termos de temporização e gestão de falhas. Uma aplicação de interface comum não substitui um sistema de controlo da máquina ou de segurança validado.

Um PC incorporado pode executar o Windows ou o Linux?

Muitos são compatíveis, dependendo da plataforma do processador e do suporte disponível. Confirme a versão exata do sistema operativo, os controladores e a compatibilidade das aplicações para a configuração proposta antes de efetuar a encomenda.

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