Cổng USB có mặt trên gần như mọi thiết bị điện tử và là cách nhanh nhất để cắm thêm một thứ gì đó vào máy tính. Trong tủ điện của nhà máy, chính sự tiện lợi đó lại tạo ra hai vấn đề: đầu cắm tuột do rung và thẻ nhớ mang từ ngoài vào. Bài viết trình bày cổng USB máy tính công nghiệp Advantech dùng vào việc gì, số cổng trên từng dòng máy và cách kiểm soát cổng này.
USB trong tủ điện khác USB trên bàn làm việc ở chỗ nào
Đầu cắm không có cơ cấu khoá. Cổng nối tiếp có hai vít, cổng mạng có lẫy nhựa, còn cổng USB chỉ giữ bằng ma sát. Ở nơi có rung liên tục, đầu cắm nới dần cho tới lúc mất tiếp xúc. Thiết bị biến mất khỏi hệ điều hành mà không kèm cảnh báo, và người vận hành chỉ biết khi số liệu ngừng cập nhật.
Chiều dài dây bị giới hạn. Chuẩn USB nhắm tới khoảng cách vài mét. Trong tủ điện thì đủ, nhưng khi cần đưa một thiết bị ra cách máy vài chục mét thì phải chuyển sang đường truyền khác, thường là cổng nối tiếp RS-485 hoặc cổng mạng.
Cổng USB là đường vào của phần mềm độc hại. Một chiếc thẻ nhớ mang từ nhà tới, cắm vào trạm thao tác để chép ảnh chụp màn hình, đủ để đưa mã độc vào mạng sản xuất. Đây là đường lây phổ biến ở những hệ thống vốn không nối ra Internet.
Nguồn cấp trên cổng có giới hạn. Cổng USB cấp dòng ở mức thấp. Thiết bị ăn dòng lớn cắm chung một cổng qua bộ chia sẽ hoạt động chập chờn, và lỗi kiểu này rất khó chẩn đoán vì thiết bị vẫn nhận đủ điện để hiện tên trong hệ điều hành.
Các thế hệ USB và ý nghĩa với thiết bị công nghiệp
| Thế hệ | Tốc độ lý thuyết | Việc thường dùng trong nhà máy |
|---|---|---|
| USB 2.0 | 480 Mb mỗi giây | Bàn phím, chuột, thiết bị đọc mã vạch, khoá phần mềm, bộ chuyển sang cổng nối tiếp |
| USB 3.0, sau đổi tên thành USB 3.2 Gen 1 | 5 Gb mỗi giây | Camera công nghiệp giao tiếp USB3 Vision, ổ cứu hộ, sao lưu ảnh hệ điều hành |
| USB Type-C | Tuỳ tốc độ mà chân cắm mang theo | Chủ yếu là dạng đầu cắm, xuất hiện dần trên thiết bị đo cầm tay đem vào xưởng |
Với phần lớn máy tính đặt trong tủ điện, tốc độ cổng không phải là thứ quyết định. Số lượng cổng, vị trí cổng trên thân máy và khả năng cố định dây mới là các yếu tố quyết định lúc lắp đặt. Ngoại lệ đáng kể là trạm dùng camera giao tiếp qua USB3 Vision, khi đó cổng phải là USB 3.0 và nên là cổng riêng chứ không đi qua bộ chia.
Số cổng USB trên các dòng máy Advantech
| Model | Cổng USB theo tài liệu hãng | Ghi chú lắp đặt |
|---|---|---|
| ARK-3520P | Sáu cổng USB 3.0, kèm tám cổng COM, khe PCI hoặc PCIe x4, hai khay ổ 2,5 inch tháo rời, bộ nhớ DDR4 tới 32 GB, nguồn vào 9 đến 36 V | Số cổng lớn nhất trong nhóm, hợp với trạm phải cắm nhiều thiết bị cầm tay cùng lúc |
| UNO-2484G | Bốn cổng USB 3.0, bốn cổng Gigabit, bốn cổng RS-232/422/485, một HDMI và một DisplayPort, khe mPCIe kích thước đầy đủ | Thiết kế không cáp bên trong và đầu nối vào ra có khoá, giảm rủi ro lỏng khi rung |
| ARK-2250L | Bốn cổng USB 3.0 và hai cổng USB 2.0, bốn cổng RS-232/422/485, vào ra số 8 bit, khay ổ SATA 2,5 inch và khe mSATA | Tách được thiết bị chậm sang cổng USB 2.0, giữ cổng USB 3.0 cho ổ sao lưu |
| AIIS-5410P | Có khoang gắn khoá phần mềm dạng USB bên trong máy kèm chốt giữ, ngoài ra có bốn cổng Gigabit cấp nguồn qua mạng cho camera | Khoá phần mềm nằm trong thân máy nên không bị va hoặc rút nhầm khi thao tác trong tủ |
| IPC-610H | Cổng USB và PS/2 truy cập từ mặt trước, cửa trước có khoá, thân rack 4U nhận tới 15 card mở rộng | Cổng mặt trước tiện cho bảo trì, cửa khoá lại chặn được người không phận sự cắm thiết bị |
| UNO-1150GH | Hai cổng USB, một cổng RS-232 và hai cổng RS-232/422/485, hai cổng 10/100Base-T, thẻ CompactFlash bên trong | Máy gá thanh DIN cho tủ hiện trường, số cổng vừa đủ cho việc bảo trì |
Ba việc cổng USB thực sự làm trong tủ điện
Giữ khoá phần mềm. Nhiều phần mềm điều khiển và phần mềm xử lý ảnh cấp bản quyền bằng một khoá cứng cắm cổng USB. Khoá này phải nằm nguyên chỗ suốt vòng đời máy, nên vị trí tốt nhất là khoang bên trong thân máy chứ không phải cổng ngoài.
Cập nhật và cứu hộ. Cài lại hệ điều hành, nạp bản vá, khôi phục ảnh đĩa sau khi thay ổ. Đây là lý do không nên khoá cứng toàn bộ cổng USB: khi ổ hỏng lúc nửa đêm, kỹ thuật viên tại chỗ cần một đường vào.
Đấu thiết bị nhập liệu. Thiết bị đọc mã vạch, đầu đọc thẻ nhân viên, bàn phím công nghiệp. Nhóm này cắm rút thường xuyên nên nên đưa ra cổng mặt trước hoặc cổng gắn trên cánh tủ, không để phía sau thân máy. Cách bố trí trạm thao tác cạnh máy gia công được nêu chi tiết ở bài kết nối máy CNC với máy tính công nghiệp.
Kiểm soát cổng USB về mặt an ninh
Cách làm thực tế gồm bốn lớp. Lớp thứ nhất là cơ khí: đặt máy trong tủ có khoá, chỉ đưa ra ngoài đúng số cổng cần dùng. Lớp thứ hai là cấu hình: chặn thiết bị lưu trữ trong khi vẫn cho phép bàn phím và thiết bị đọc mã, thay vì tắt toàn bộ cổng. Lớp thứ ba là nhật ký: ghi lại thời điểm và định danh của thiết bị được cắm vào, để khi có sự cố còn truy được. Lớp thứ tư là quy định vận hành: cấp sẵn thẻ nhớ của nhà máy cho việc chép số liệu, thay vì để mỗi người dùng thẻ riêng.
Bốn lớp này không cần đầu tư thêm phần cứng. Phần lớn nhà máy dừng ở lớp thứ nhất, trong khi lớp thứ hai và thứ tư mới là phần cắt được đa số rủi ro.
Chọn thiết bị theo nhu cầu cổng USB
Ba câu hỏi cần trả lời trước khi chốt model. Thứ nhất, có thiết bị nào bắt buộc dùng USB và chạy liên tục hay không; nếu có, phải tính tới cách cố định dây ngay từ khi thiết kế tủ. Thứ hai, trạm này có camera giao tiếp USB3 Vision hay không; nếu có thì cần cổng USB 3.0 riêng. Thứ ba, ai được phép cắm thiết bị vào máy này; câu trả lời quyết định máy nên đặt sau cửa tủ có khoá hay đặt ngoài để thao tác nhanh.
Máy hộp nhiều cổng chọn trong nhóm máy tính không quạt, ví dụ ARK-3520P hoặc UNO-2484G. Trạm cần tách cổng nhanh và cổng chậm dùng ARK-2250L. Trạm đặt trong phòng điều khiển với cổng truy cập từ mặt trước và cửa khoá dùng thân máy IPC-610H trong danh mục máy tính công nghiệp dạng tủ.
Phần kiến thức nền về cách đọc bảng cổng khi so sánh cấu hình có tại bài cấu hình máy tính công nghiệp trên IPC247. Khi cần lọc model theo số cổng USB, số cổng nối tiếp và cách gá, dùng công cụ chọn máy theo số cổng.
Câu hỏi thường gặp về cổng USB trên máy tính công nghiệp
Vì sao không nên dùng đầu USB rời để cắm thiết bị chạy thường xuyên trong tủ điện?
Đầu cắm USB giữ bằng ma sát chứ không có vít hay lẫy khoá. Trong tủ điện có rung, đầu cắm nới dần rồi mất tiếp xúc, và thiết bị biến mất khỏi hệ điều hành mà không có cảnh báo nào. Thiết bị chạy thường xuyên nên đấu qua cổng nối tiếp có vít, cổng mạng có lẫy, hoặc dùng dây USB có khung giữ cáp bắt vào thân máy.
USB 3.0 có gây nhiễu cho thiết bị khác trong tủ không?
Có trường hợp xảy ra. Tín hiệu USB 3.0 phát ra nhiễu ở dải tần lân cận băng tần 2,4 GHz, nên một dây USB 3.0 kém chất lượng đi sát ăng-ten của mô-đun không dây có thể làm giảm chất lượng sóng. Cách xử lý thông thường là dùng dây có bọc chống nhiễu và tách đường dây USB khỏi đường ăng-ten trong tủ.
Khoá phần mềm dạng USB nên cắm ở đâu?
Nên cắm vào khoang bên trong máy nếu model có sẵn khoang này, thay vì cắm ra cổng ngoài. Khoá cắm bên ngoài dễ bị va vào khi thao tác trong tủ, dễ bị rút nhầm và là món hay mất nhất khi bàn giao ca. Một số dòng máy của Advantech có sẵn khoang gắn khoá bên trong kèm chốt giữ.
Có nên khoá toàn bộ cổng USB trên máy đặt ngoài xưởng không?
Nên khoá theo nhóm chứ không khoá tất cả. Chặn thiết bị lưu trữ nhưng vẫn cho phép bàn phím, chuột và thiết bị đọc mã là cách cân bằng thông dụng. Khoá toàn bộ sẽ khiến việc cứu máy tại chỗ khi hỏng ổ trở nên rất khó, còn mở toàn bộ thì mỗi chiếc thẻ nhớ mang từ nhà tới đều là một đường lây nhiễm.
Máy tính công nghiệp cần bao nhiêu cổng USB là đủ?
Đếm theo thiết bị thật rồi cộng thêm một cổng dự phòng cho việc bảo trì. Một trạm thao tác điển hình cần một cổng cho thiết bị đọc mã, một cổng cho khoá phần mềm và một cổng trống để cắm ổ cứu hộ. Máy gom số liệu trong tủ thường chỉ cần hai cổng, vì phần lớn thiết bị đấu qua cổng nối tiếp hoặc cổng mạng.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
