技术文章

2023-03-28

选择工业平板电脑的实用指南

工业平板电脑是专为严苛的环境所设计，集成高分辨率触控显示和运算能力于一体的工业电脑。在工业现场端很常见的应用是人机界面 (HMI)，透过工业平板电脑担任操作者与自动化机台的沟通桥梁。近年来也因为工业平板电脑的效能及技术提升，衍生了更多的新型应用如数据搜集分析、生产流程图像化、预防性监测维护等。这些新衍生的功能带动了人机界面 (HMI) 的市场规模，根据 Allied Market Research 一份全球性的市场调查显示，全球人机界面 (HMI) 市场到 2031 年预估市场规模将高达 108 亿美元，而 2022 至 2031 年的年复合成长率 (CAGR) 为 10.8%。

除了人机界面 (HMI) 应用外，工业平板电脑也被使用在生活常见的交互式信息服务亭 (KIOSK)，主要做为无人商店或自助服务的自动化多媒体服务平台。透过工业平板电脑提供运算效能，串接周边设备以提供票务、金流、签到、自助订购等服务。而依据另一市调机构 Grand View Research 的报告指出 KIOSK 的全球市场规模在 2021 年来到 284.5 亿美元，其中超过 45% 是由硬件部分 (扫描仪、读卡器、打印机、镜头或平板电脑) 所贡献。由此可知工业平板电脑无论在工业环境或是日常生活中的应用都占有一席之地。

挑选工业平板电脑的九大关键

面对越来越多的工业平板需求，在挑选合适的工业平板电脑有九大关键因素需要考虑：

尺寸：选择的第一步是决定面板尺寸，必须先了解想要呈现的内容与复杂度，如是否为基础信息、系统讯息、图像化信息还是多媒体影音呈现等，或是使用的应用软件来决定屏幕的大小、分辨率与显示比例。

触控选项：工业平板电脑具有两种触控选项：电阻式触控和电容式触控两种，可依据应用与场合来挑选触控方式。电阻式面板通常作单点触控使用，它利用指尖的压力来控制输入，由于可以戴着手套使用，是许多自动化设备人机界面 (HMI) 的理想选择。电容式面板利用人手指电流感应来进行输入，并可多点触控进行缩放、拖拉等动作，适合交互式信息服务亭 (KIOSK) 和娱乐系统 (infotainment system)。

亮度：工业平板电脑安装在室内还是室外决定了亮度的选择。一般来说，室内所需 LCD 背光亮度约在 200 – 300 nits，而安装在户外的背光亮度要求非常高，约在 500 - 1500 nits。如果安装在阳光直射下使用，就必须选择高亮度阳光下可读屏幕，以确保操作员或受众能接收到屏幕上清晰的信息。

效能：因应智能工厂兴起，未来的人机界面 (HMI) 有更多重功能和智能化新颖应用，需搭载高效能处理器，如机器视觉、数据采集、语音识别、浏览 CAD 图档、感测，甚至营造视觉临场感的 AR、VR 应用。有些仅需做为简单信息显示终端，如呈现生产信息、仓库管理，只需要一般效能、低功耗、高性价比的处理器。

有无风扇：在工厂应用中，是否需要安装风扇需要考虑多种因素。如果环境中存在大量粉尘，粉尘容易影响风扇的运作，进而影响系统的稳定性，可选用密封型无风扇平板电脑来避免这些问题。如果是高运算需求的应用，则具备特别散热结构设计的宽温、无风扇工业平板电脑是更好的解决方案，不需要在系统上开散热孔或安装风扇，避免了粉尘进入系统的风险。总之，安装风扇与否，必须综合考虑应用环境、运算需求和散热效果等多重因素。

IP 等级：在工业环境中，许多机器和设备会面临不同的威胁，例如灰尘、振动、高低温、湿气、化学品、水等，这些因素都可能影响机器设备的运作和安全性。为了确保能够在恶劣环境下正常运作，需要使用符合不同防护等级的产品。IP (防护等级, Ingress Protection)，是一种通用的国际标准，用于测试和评估产品的防尘和防水能力，并确定其防护等级。IP 等级通常由 IP 编码表示，由两个数字组成，分别表示产品的防尘等级和防水等级。IP 第 1 个数字表示防尘、防固体异物侵入的等级，最高等级为 6，第二个数字指的是对水或液体的防护系数，最高等级为 8，可以在指定条件下承受近距离的高温高压水柱冲击。可依据应用环境的需求挑选不同防护等级的工业平板电脑。

强固设计：在严苛的工业环境中使用工业平板电脑需要坚固的设计，包括具有高硬度、防刮擦的玻璃屏幕 (表面硬度 > 7H)、广泛的工作温度范围和能够承受高度震动和冲击。此外，还需要考虑到安装在控制机箱内与其他设备的电磁兼容性，需要在硬件设计上做出良好的保护。

扩展性：面对不同应用或未来新颖的智能化应用，弹性的扩展性可使工业平板电脑发挥更多的作用。一般的工业平板电脑具备 Mini PCIe、PCI/PCIe 等多种扩展选项，可以面对多种不同应用需求。透过这种灵活的设计，使用者可以扩展无线传输、I/O 及功能，以实现传输数据和控制多种周边设备。

安装方式：最后则是依据安装的设备或环境来决定安装方式。常见的安装方式包括面板安装 (Panel Mount)、开放式架构 (Open Frame)、VESA 安装和机架式安装 (Rack Mount)。将工业平板电脑安装在控制机箱的门上或在机台出厂前需要安装平板电脑，面板安装或开放式架构是较佳的选择。若要将平板电脑安装在悬臂架或墙壁上则可使用标准的 75/100mm VESA 支架进行安装。如果要将平板电脑安装在服务器机架中，机架式安装方式是合适的，可以使用附有机架安装挡板或金属框架的配件进行安装。

德承工业平板电脑

德承 Display Computing – CRYSTAL 产品线旗下拥有三款工业平板电脑系列，除了以 CDS 专利模块化设计著称外，其丰富的规格选择、工业强固性与国际认证成为众多客户指名选择的优势。

尺寸規格齊全：德承工业平板电脑拥有三大系列，包含一般工业环境所需要的工业平板电脑 (CV-100/P 系列)、户外高亮度应用的阳光下可视平板电脑 (CS-100/P 系列) 以及能与设备机台快速整合的开放式架构平板电脑 (CO-100/P 系列)。工业平板电脑系列尺寸从 8.4” 到 24”，显示比例从 4:3 到 16:9。企业可根据所需的运算效能选择搭载不同等级的 Intel® Atom®、Pentium® 或 Core™ 处理器。触控方式提供多点电容式 (P-CAP) 或单点电阻式 (Resistive) 触控方式。阳光下可视平板电脑系列则以高达 1600 nits 的高亮度的背光显示屏幕著称，在户外阳光下屏幕依然清晰可读。而开放式架构平板电脑则以一体式架构与专利的可调式安装支架，有效简化现场安装步骤与客制化程度而备受青睐。

CDS 专利技术：德承工业平板电脑具备德承专属的 CDS 专利设计 (Convertible Display System，Patent No. M482908) 。从使用者角度出发，灵活满足未来升级需求，无论是更新面板或是系统效能提升，只需换置单一组件即可达成。提供不同特性的显示屏模块 (如 CV-100、CS-100、CO-100 系列)，可自由搭配嵌入式电脑模块 (P2000 及 P1000 系列) 或显示器模块 (M1000 系列) 组成工业平板电脑或工业触控显示器。CDS 提供灵活的模块化设计，可保有现场易于维护及未来升级性。

工业强固设计：德承工业平板电脑使用工业级组件，提供工业级的可靠度。面板外框由铝压铸合金组成，屏幕表面硬度高达 7H (限 P-CAP 机种)，前面板 IP65 防水防尘，机身为无风扇设计，可持续运作于 -20°C 至 70°C 的极端环境中。电源方面支持 9 - 48VDC 宽压输入，同时提供多重保护机制，例如：过电压保护 (OVP)、过电流保护 (OCP)、静电保护 (ESD) 及浪涌保护 (Surge Protection)。这些设计让德承工业平板电脑非常适用在严苛的工作环境下，可有效避免因电流不稳而造成机器损坏。

扩展性：德承工业平板电脑本身具备丰富 I/O 及功能，但针对额外不同需求或功能，可藉由 M.2、Mini PCIe 以及 PCI/PCIe 扩展槽进行扩展，满足安装 4G/LTE 无线通信模块、I/O 卡、数据采集卡、运动控制卡等扩展应用。此外，基于德承专属的 CFM (Control Function Module) 模块，可选配扩展 PoE 及 IGN 功能。省去额外配置的时间与费用，可使整个系统建置成本降低。

国际认证：德承工业平板电脑除了通过产品本身必须具备的安全性认证外，也各自陆续通过许多非强制性认证*，如安全性的 UL、防水防尘 IP65 等级、抗震动/冲击能力 (IEC 60068-2-27、IEC 60068-2-64) 等认证、工业环境的 EMC 检测标准 (EN61000-6-2 及 EN61000-6-4) 等。