česky english Vítejte, dnes je středa 08. prosinec 2021

Průmyslová PC: systémy pro Industry 4.0

DPS 2/2016 | Součástky - články
Autor: Mario Klu, Rutronik

Hlavní hnací silou pokračující automatizace na technologické úrovni jsou průmyslové, případně vestavěné PC. Jako alternativa k vlastnímu vývoji jsou v současnosti na výběr mnohostranné kompletní systémy. Otázka „Vyrábět, nebo koupit?“ tak vyvstává nejen na úrovni desek, ale také na systémové úrovni.

Pro hotový systém etablovaného výrobce vestavěných počítačů hovoří v první řadě kratší lhůta realizace a prodeje na trhu a podstatně nižší náklady na vývoj. Další pozitivní aspekt se ukáže, pokud jsou PC využita v zařízení ve výrobě. Pokud dojde k systémové poruše nebo výpadku, musí být vlastní řídicí systémy založené na PC často náročně analyzovány na úrovni součástek a jednotlivé komponenty musí být vyměněny, zatímco kompletní systém lze většinou nahradit ihned celý. Tak vznikají častokrát enormní náklady především při výpadku výroby. Průmyslové PC je naproti tomu zpravidla mechanicky jednoduše spojeno s celkovým systémem a lze ho jednoduše nahradit výměnným modelem. Navíc lze závadu analyzovat bez nepříznivého vlivu na provoz zařízení a lze tak zjistit, které jednotlivé komponenty způsobily poruchu. Tak se podstatně snižují náklady na servis a údržbu.

PC v kompaktním boxu

Jako řídicí systémy jsou vhodná kompletní, hotová panelová PC nebo kombinace z PC v boxu s monitorem rovněž ve vlastní skříni. PC v boxu jsou kompaktní systémy většinou bez chlazení větrákem, přičemž jsou navrženy i pro velmi náročná prostředí. Lze je integrovat na systémové úrovni bez nároků na vývoj, které by stály za řeč. Různé systémy vyzkoušeného designu splňují požadavky řady nejrůznějších průmyslových aplikací.

Tyto počítače jsou k dispozici jako řešení založená na principu ARM, s centrálními jednotkami CPU Intel ATOP až po vysoce výkonná řešení s procesory Intel Core i7. Chlazení je vždy řešeno dostatečným dimenzováním a optimalizováním až na úroveň použitých součástek a s ohledem na předpokládanou oblast využití – tím zaručují bezpečnou funkci PC i v nejnáročnějších prostředích.

K použití „mimo box“ se dodávají kompaktní PC s operačním systémem instalovaným předem již ve výrobě, a dokonce se specifickými zákaznickými obrázky nebo aplikačním softwarem. To snižuje náklady na manipulaci při výrobě zařízení na minimum a umožňuje výměnu systémů na každém místě použití na světě.

Průmyslová PC systémy pro Industry 4.0

S PC v boxu lze snadno realizovat také aplikace HMI. Na rozdíl od desky s rozhraním LVDS se PC nemusí nacházet v blízkosti displeje. To přináší vyšší pružnost především u větších zařízení.

Panelová PC pro aplikace HMI/MMI

Panelová PC přicházejí již s integrovaným displejem na čelní straně. K dispozici jsou displeje TFT s diagonálou 3,5" až 19" a jsou k dodání také v kombinaci s nejrůznějšími dotykovými technologiemi. S malými úpravami nabízejí levné řešení pro celou řadu designů.

Výrobci jako třeba Advantech si v oblasti systémů tohoto druhu udělali již dobré jméno a sází na PC přizpůsobené specificky podle potřeby zákazníků. Na základě vlastních jednotlivých řešení realizují tito výrobci koncepce PC v boxu k řízení zařízení až po průmyslový server Cloud ke zpracování dat. Protože všechny komponenty jsou dlouhodobě k dispozici, je možné použití systému po celá léta beze změny.

Systémy s 19" obrazovkami nabízejí místo pro mnoho rozšiřujících karet

U systémů o velikosti 19" se základními deskami a u počítačů o jedné desce k zasunutí do slotu je ještě vlastní hlavní deska v podobě zásuvné karty. Vedle ní mohou uživatelé umístit více dalších rozšiřujících karet než u normy ATX. Systémy o velikosti 19" jsou k dispozici v provedení barebone – to znamená bez centrální jednotky CPU, paměti, úložiště a operačního systému – nebo jako kompletní systémy se standardními hlavními deskami nebo základními deskami s kartami procesorů PICMG, operačním systémem a obrázky specifickými pro daného zákazníka. Všechny zde používané komponenty většinou pocházejí z portfolia příslušného výrobce systému, který je podrobuje jednotlivě i společně zapojené důkladnému testování. Tím si výrobce zařízení ušetří náročné testy kompatibility na úrovni komponent a může se zaměřit na zásuvné karty a jejich spolupráci s platformou a jejím softwarem.

Systémy specifické pro aplikace

Pro osobní dopravu a přepravu obecně jsou na trhu dokonce PC v boxu, které se dokážou vypořádat i s kolísajícím vstupním napětím v palubní síti autobusů a nákladních automobilů. Tato technologie „řízení zapalování“ zajišťuje integrální provozní činnost systémů v těchto scénářích.

Pro námořní a pobřežní aplikace jsou na výběr panelová PC, která jsou cíleně specifikována k použití při drsné mořské atmosféře na lodích a jachtách s krytím IP65. Pro trh s přepravou existují řešení kompatibilní s normou EN 50155, mimo jiné také příruční počítače, tablety a počítače v terminálech.

Kompletní řešení pro lékařskou oblast například pro pacientské monitory nebo komunikační systémy nemocničních lůžek přicházejí již včetně všech potřebných schválení a povolení. Také pro trh POS/POI jsou k dispozici speciálně vyvinutá hotová řešení vybavená také čtečkami karet.

Použití na celém světě

Další kladný bod kompletních systémů: Většinou jsou vybaveny všemi povoleními a schváleními, která jsou na celém světě potřeba – například CE, UL apod. Výrobce zařízení si tak ušetří náklady na certifikace pro své rozmanité cílové trhy. Tím se také zjednodušuje používání vestavných PC v zařízeních a jejich zasílání na výměnu v případě závady.

Aby PC bylo pro zákazníka něčím víc než jen cizím řešením, obdrží ve většině případů při dokončení zakázky závěrečnou úpravu se skladbou barev, logem zákazníka, nálepkami a obalem podle hlavního designu výrobce zařízení.

Ať se výrobci zařízení rozhodnou pro takovýto kompletní systém, nebo vlastní řešení, ve společnosti Rutronik obdrží všechny potřebné komponenty, a nejen to, také kompletní systémy, u kterých odpadá vývoj i přizpůsobování. Odborníci na desky i PC vybavují každou variantu rozsáhlou projektovou analýzou a poradenstvím.

Průmyslové PC versus spotřebitelské PC

Na rozdíl od spotřebitelských systémů / systémů SoHo (Small Office / Home Office) se průmyslové a vestavné počítače vyznačují možnostmi využití v rozšířeném teplotním rozsahu od až –40 °C až po +85 °C a vyšší robustností.

Disponují vyšším počtem rozhraní, mimo jiné takovými, které v segmentu koncových zákazníků již dávno nejsou k dispozici; mezi taková rozhraní patří například sériová rozhraní RS232/ RS422/RS485, paralelní rozhraní, PS/2 a starší sběrnice jako ISA a PCI. Navíc jsou průmyslová/vestavná PC a jejich komponenty déle k dostání, protože většina výrobců zaručuje dostupnost těchto systémů po dobu delší než pět let s „pevným kusovníkem“ a spolehlivým procesem EOP/PCN.

Partneři

eipc
epci
imaps
ryston-logo-RGB-web
mikrozone
mcu
projectik