Trên thị trường, sự đa dạng của các giao diện máy người (HMIs) hoặc bảng điều khiển người vận hành với nhãn "bền bỉ" đã làm cho việc hiểu ý nghĩa thực sự của bền bỉ trở nên khó khăn. Có nhiều chỉ số, tiêu chuẩn và quy định được tham khảo, nhưng chúng ta nên hiểu chúng như thế nào?

"Bền bỉ" ngụ ý rằng một sản phẩm cần được xây dựng chắc chắn và bền bỉ, thiết kế để hoạt động trong môi trường khắc nghiệt. HMI thực sự bền bỉ đã được kiểm tra và chứng nhận để hoạt động trong điều kiện ẩm ướt, bụi bặm, cực nóng hoặc cực lạnh, độ rung động cao và/hoặc môi trường nguy hiểm.

Mục đích của các chỉ số, tiêu chuẩn và quy định về bền bỉ là đảm bảo rằng thiết bị sẽ:

• Hoạt động đúng cách trong thời gian dài trong môi trường nó được triển khai vào.
• Không gây ra bất kỳ vấn đề liên quan đến an toàn nào.

Trong ngành công nghiệp, những gì được coi là bền bỉ đối với một số người có thể không đủ để đáp ứng yêu cầu của người khác. Các tiêu chuẩn và quy định về bền bỉ khác nhau trên quốc tế và cũng phụ thuộc vào các yếu tố cụ thể, bao gồm điều kiện vận hành và quy định của từng quốc gia.

NHU CẦU VỀ BỀN BỈ TRONG THIẾT BỊ HMIs

Trang thiết bị có thể hoạt động tốt trong một môi trường sạch và kiểm soát được khí hậu, nhưng nhanh chóng gặp sự cố trong môi trường bẩn và ngoài trời. Điều này đặt ra nhu cầu phải chỉ định các thành phần, thiết bị và máy tính dựa trên môi trường hoạt động của chúng. HMIs (màn hình cảm ứng máy người) được tích hợp trong quy trình này.

HMIs là màn hình cảm ứng được tích hợp vào máy móc hoặc hệ thống máy tính để truyền đạt ý muốn của người vận hành.

Tất cả các HMIs được thiết kế và sản xuất dựa trên môi trường triển khai. Để đáp ứng nhu cầu, chúng ta cần xem xét các lớp HMIs sau đây theo thứ tự độ bền:

Quá trình lựa chọn được tối ưu hóa thông qua việc hiểu nơi sử dụng sản phẩm. Môi trường triển khai càng khắc nghiệt, các thành phần và công nghệ càng phải bền bỉ hơn. HMIs không chỉ được thiết kế cho các tình huống cực đoan, mà còn được kiểm tra và chứng nhận.

Dưới đây là những vấn đề thiết kế và kiểm tra quan trọng của các HMIs bền bỉ.

Nhiệt độ
Một trong những vấn đề quan trọng nhất là phạm vi nhiệt độ hoạt động và bảo quản kéo dài. Hơn một nửa số ứng dụng yêu cầu HMI bền bỉ có khả năng hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cực nóng và/hoặc cực lạnh. Ví dụ, ở các cánh đồng dầu ở Trung Đông và các mỏ ở Nam Mỹ, nhiệt độ thường vượt quá 50°C. Trong khi đó, ở Canada và Nga, nhiệt độ có thể lên đến -30°C trong thời gian kéo dài.

Độ ẩm, mưa và tuyết
Độ ẩm là yếu tố quan trọng đối với HMIs. Ngay cả một lượng nhỏ độ ẩm, mưa hoặc tuyết cũng có thể gây hư hỏng linh kiện điện tử và làm giảm tuổi thọ của thiết bị. Do đó, các HMI bền bỉ phải được kiểm tra và chứng nhận để chịu được sự xâm nhập của nước.

Bụi và hạt
Bụi và hạt làm hại cho thiết bị điện tử và ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của HMI. Đặc biệt, các nhà máy chế biến thực phẩm, nhà máy nhiệt điện và nhà máy giấy có thể tạo ra bụi ở nồng độ có thể gây cháy nổ. Do đó, HMI bền bỉ không được tạo ra các tia lửa có thể gây cháy nổ với vật liệu nhỏ phân.

Độ chống rung
Đối với HMIs, rung cơ học của các máy móc và thiết bị mà nó được cài đặt có thể gây ra sự quá tải tần số rung động cộng hưởng và vấn đề với vỏ máy. HMIs tiêu chuẩn cơ bản không trải qua hoặc ít nhất kiểm tra độ chống rung. Bảng điều khiển HMI bền bỉ được kiểm tra với các phương pháp khác nhau bao gồm kiểm tra dạng sóng và kiểm tra ngẫu nhiên (kiểm tra mật độ phổ tần số gia tốc hoặc công suất).

Chống sốc
Sự sốc xảy ra khi một HMI bị rơi, va chạm hoặc đập. Tùy thuộc vào mức độ sốc, màn hình HMI có thể bị vỡ; bảng cảm ứng bị hỏng một phần hoặc hoàn toàn không hoạt động; linh kiện điện tử bị hỏng hoặc lỏng; hoặc seal bị tổn hại. HMIs bền bỉ được thiết kế để chịu được độ sốc hợp lý dựa trên môi trường hoạt động đích.

Ánh sáng mặt trời
Trong các ứng dụng ngoài trời, khả năng đọc hoặc hiển thị của màn hình HMI tiêu chuẩn sẽ khó khăn hoặc không thể trong điều kiện ánh sáng mặt trời trực tiếp. LED Backlight của HMI bền bỉ đủ sáng để cho phép đọc HMI trong ánh sáng mặt trời trực tiếp. Một HMI tiêu chuẩn có độ sáng màn hình từ 300-500 cd/m²; ngược lại, một màn hình HMI bền bỉ sẽ được triển khai trong môi trường ánh sáng mặt trời trực tiếp yêu cầu đèn nền từ 1.000 cd/m² trở lên. Ánh sáng mặt trời trực tiếp trên HMI mang lại nhiệt độ cao hơn và tác động gây hại của tia tử ngoại (UV). Đây là một lý do quan trọng vì sao HMIs bền bỉ được thiết kế để hoạt động trong khoảng 60°-70° C và bao gồm một lớp phủ UV đặc biệt.

Vấn đề nguồn điện
Môi trường ngoài trời thường có nguồn điện không ổn định và nguy hiểm đối với thiết bị điện tử. Các cú sốc tải, đảo chiều cực và đỉnh sóng có thể gây ra hỗn loạn điện cho HMIs tiêu chuẩn. Nhưng một HMIs bền bỉ lại được thiết kế để có thể hoạt động với điều kiện nguồn điện không đáng tin cậy hoặc không đồng nhất.

Tương thích điện từ
HMIs phải có khả năng chống một mức độ nhiễu từ điện từ nhất định để hoạt động đúng cách. Chúng cũng không được phát ra nhiễu từ điện từ có thể ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị điện gần kề. HMIs bền bỉ sẽ chịu được sự xảy ra xạ điện tĩnh (ESD) cao hơn và dung thứ bức xạ cao hơn.

THẾ GIỚI CỦA SỰ BỀN BỈ

Một số ngành yêu cầu nhiều thiết bị điện tử và máy tính của họ đáp ứng các đặc tính bền bỉ nhất định. HMIs bền bỉ thường được triển khai ngoài trời, dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp, vào các tình huống nguy hiểm và cháy nổ, cũng như trong môi trường bẩn, ẩm ướt và/hoặc ăn mòn. Cũng trong các ứng dụng cực kỳ khắc nghiệt, ví dụ như trên các tàu đâm băng, HMI bền bỉ có thể được sử dụng trên boong tàu và đáng tin cậy giải quyết các nhiệm vụ hình ảnh trong tuyết và lạnh cực. Các ngành công nghiệp thông thường yêu cầu HMIs bền bỉ bao gồm:

• Dầu và khí (khoan, tinh chế, xử lý, phân phối)
• Nước và nước thải
• Giấy và bột giấy
• Hóa chất
• Hàng hải và cảng biển
• Mỏ
• Nông nghiệp (lưu trữ, xử lý, tinh chế)
• Dệt may
• Giao thông vận tải
• Sản xuất và phân phối năng lượng (than, sinh học, thủy điện, gió, năng lượng mặt trời)

Những nhà sản xuất sản xuất HMIs bền bỉ nhận thức về các yêu cầu đặc biệt đòi hỏi của các ngành công nghiệp này. Họ sẽ đảm bảo rằng sản phẩm tổng hợp đáp ứng các yêu cầu kiểm tra và chứng nhận về độ bền. HMIs bền bỉ sẽ hoạt động được trong những điều kiện khắc nghiệt mà HMIs tiêu chuẩn không thể, với độ đáng tin cậy cao và hiệu quả. Trong khi có một số môi trường trong nhà đòi hỏi HMIs bền bỉ (bụi, rung động cao, ẩm ướt), nhưng môi trường ngoài trời là điều chỉnh nhu cầu các tính năng đặc biệt không có trong các HMIs tiêu chuẩn sẵn có.

Việc chứng nhận rất quan trọng trong hầu hết các ứng dụng loại bền. Trong đoạn công nghiệp sản xuất công nghiệp, việc chứng nhận chỉ định và quy định yêu cầu điện, cơ học, khí thải, môi trường, yêu cầu an toàn và điều kiện lắp đặt và sử dụng chấp nhận được. Thông thường, việc chứng nhận cụ thể cho từng ngành công nghiệp, từng quốc gia và/hoặc các tiêu chuẩn toàn cầu đã được thiết lập nơi sản phẩm sẽ được lắp đặt và vận hành.

KẾT LUẬN

Bền bỉ không chỉ đơn giản là cứng cáp hoặc bền. Một HMI bền bỉ phải bền bỉ đến cốt lõi - được thiết kế, kiểm tra và chứng nhận để hoạt động trong môi trường ẩm ướt, bụi bẩn, nhiệt độ cực, ánh sáng mặt trời trực tiếp, rung động cao, nguồn điện không đáng tin cậy và môi trường nguy hiểm. Ngành dầu và khí, khai thác mỏ, nước và nước thải và ngành hàng hải đòi hỏi các HMIs đã được chứng minh ở mức cực đoan. Các HMIs phải được kiểm tra và chứng nhận theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt nhất trên thế giới.

Quá trình thiết kế, kỹ thuật, kiểm tra và chứng nhận HMIs bền bỉ là một năng lực cốt lõi. Những công ty xây dựng HMIs bền bỉ hiểu về các ngành và môi trường mà HMIs sẽ triển khai vào. Họ muốn sản phẩm của mình được đáng tin cậy và hoạt động trong nhiều năm. "Kiểm tra sớm, kiểm tra thường xuyên" không chỉ là một ngạn ngữ, mà còn là cốt lõi của văn hóa của những nhà sản xuất này.