摘要:做了十年工业现场设备,我见过太多设计完美的车间现场数据采集终端,一到现场就水土不服。本文把这些年踩过的坑、摸出来的设计和选型要点整理出来,给做项目的同行参考。
最毁终端的不是灰尘油污,是你想不到的振动干扰
前年接了个汽配冲压车间的项目。一开始图省事,选了标称工业级的平板终端,IP65防护,价格还便宜。三个月坏了八台。
老板脸都绿了。我蹲在冲压线旁边摸了整整三天,关机的时候手里都麻麻震。翻选型表才发现,我们只盯着IP防护等级核对,完全漏了振动测试要求。
按照GB/T 2423.56-2018工业设备振动测试标准,冲压、锻打这类车间的振动是10-2000Hz的宽频随机振动,加速度能到2g以上。普通工业终端的结构设计,只扛得住固定频率的小幅振动,遇到宽频冲击,用不了多久PCB板焊点脱焊、接线端子松脱,直接歇菜。
后来怎么改?放弃了原来的硬安装,改用橡胶阻尼垫做悬浮式安装,所有PCB板全部涂了一层硅基阻尼胶吸收振动,端子从原来的螺钉式换成了弹簧自锁式。改完之后两年多,只坏过一台,还是被叉车撞的。

说实话,很多新手做选型,上来就问防护多少,价格多少,根本不关心现场的振动环境。这就是第一个大坑。
九成终端离线故障,根源都在电源设计
不说你可能不信,我遇到过最奇葩的故障:焊接车间的终端,一到夜班焊机全开,就每隔半小时自动离线一次,天亮焊机停了,它又自己恢复正常。
查了半个月,换了网关换了主板,最后才查到是电源的浪涌吸收不够。车间里大功率设备启停,电压波动、浪涌脉冲能把普通开关电源的输出冲得乱七八糟,MCU时不时就复位,可不就离线了么。
这里给个硬标准,车间现场用的采集终端,电源输入必须满足两个要求:第一,支持AC 85V-265V宽压输入,应对电网电压波动;第二,浪涌防护必须达到IEC 61000-4-5 等级4,也就是共模4kV、差模2kV,少一点都别用。
还有接线的坑,很多现场接线工图方便,把终端的24V直流信号线和动力电缆绑一起走线。动力线的感应耦合干扰,能让采集的模拟量数据跳得比过山车还厉害,你查破头都找不到原因。我现在做项目,接线要求强制分离,信号线和动力线间距至少保持30cm,走不同线槽,钱不白花。

不过话说回来,现在很多终端厂商都把电源模块外包,省成本用最便宜的模块,参数虚标,拿到现场一用就露馅。选型的时候别嫌麻烦,一定要拆开看一眼浪涌吸收电路有没有做,别光看参数表写的。
人机交互不是花架子,不合适操作工真会砸了你终端

我之前去一个客户现场验工,看见好几个终端的屏幕都裂了,操作工在旁边骂,说点半天点不动,还不如原来的纸质台账。
一问才知道,设计的时候为了好看,选了超薄电容屏,冬天车间冷,操作工戴两毫米厚的棉纱劳保手套,电容屏根本识别不到触摸。更绝的是,安装高度装到了一米八,操作工大多一米六左右,每次录数据都得踮脚,没半年安装架就晃松了,屏幕不裂才怪。
做车间用的终端,别学消费电子那套花里胡哨的。我现在做设计,几个硬要求:固定工位的终端,屏幕一定要支持戴手套触摸,电阻屏或者改良的工业电容屏都行,别弄什么高颜值窄边框,2mm厚的钢化玻璃盖板,边角做圆角R处理,摔一下碰一下都没事。屏幕亮度,露天车间必须到700cd/㎡以上,室内车间也不能低于500cd/㎡,不然太阳一晒啥都看不见,最好加个光敏电阻自动调光,夜班不用晃眼睛。
安装高度也有讲究,站着操作的话,屏幕中心离地面1.2米到1.4米,刚好是 most 人手自然伸出的高度,不对,是大多数人手自然伸出的高度,用着舒服,就不会瞎晃了。
还有无线选型,很多客户上来就要5G无线,说高端。说实话,车间里全是钢结构,厚钢筋混凝土隔墙,5G信号绕不过去,死角多的很,固定工位老老实实走有线千兆网,成本低一半,稳定性高十倍,除非是AGV这类移动设备,不然真没必要凑无线的热闹。
做车间现场数据采集终端,哪有什么颠覆性的黑科技。所有稳定运行的设备,都是把现场的每个小细节抠出来,一个个解决掉堆出来的。你去车间蹲三天,问问操作工哪里用着不舒服,比你在办公室改十版设计图有用多了。