wersja mobilna
Online: 593 Wtorek, 2016.12.06

Galeria produktów

Rynek - archiwum

Komputery przemysłowe

poniedziałek, 29 września 2014 13:09

IPC (Industrial PC) to urządzenia uniwersalne aplikacyjnie, które stosowane są w wielu typach aplikacji profesjonalnych. Nieraz są to zastosowania biegunowo odległe od przemysłu, takie jak choćby te w pojazdach szynowych czy wojsku, jednak we wszystkich łączą je podobne wymogi niezawodnościowe czy funkcjonalne. W kolejnych rozdziałach dokonujemy przeglądu związanej z nimi branży, rozpoczynając od omówienia najpopularniejszych typów urządzeń.

Jakie IPC sprzedają się w kraju?

Stworzenie listy najpopularniejszych komputerów przemysłowych jest o tyle trudne, że w zastosowaniach takich jak wymienione używane są urządzenia bardzo różnorodne, a ich dobór zależy od cech aplikacji, aktualnie dostępnych technologii i preferencji samych klientów. Poniżej przedstawiamy opinie dostawców dotyczące systemów komputerowych najczęściej dostarczanych lokalnym odbiorcom, ich rodzajów oraz architektur sprzętowych.

Najważniejsze dla kupujących cechy komputerów przemysłowych (w przypadku gdy kilka kategorii wymienionych jest wspólnie, wartość procentowa dotyczy każdej z nich)

Do najmniejszych gabarytowo komputerów należą miniaturowe systemy wbudowane, a więc urządzeń embedded. Przeznaczone są one do wykorzystania w większych systemach, które są projektowane przez nabywcę, i mają typowo postać niewielkiej, nieobudowanej płyty komputerowej. Stąd też pochodzi ich nazwa - Single Board Computer, czyli komputer jednopłytkowy.

Takimi SBC są m.in. moduły SOM (System-on-Module) oraz COM (Computer-on-Module), które zawierają zazwyczaj bezwentylatorowy układ procesorowy, graficzny, elementy pomocnicze, pamięć i interfejsy komunikacyjne. Do omawianej grupy zaliczyć można zarówno popularne komputery z rodziny PC/104, jak też różnego rodzaju wersje jednopłytkowe o wymiarach 3,5" i 5,25". Przemysł przyjął w tym zakresie wiele standardów związanych z wielkościami, z których najpopularniejszymi są m.in. EBX, EPIC, Nano-ITX oraz Pico-ITX.

Szczególną rolę, choć może bardziej w zakresie urządzeń elektronicznych, odgrywają komputery oparte na platformach open source - głównie wersje bazujące na procesorach ARM. Ostatnie lata przyniosły prawdziwy wysyp takich produktów i zaliczyć tu można choćby BeagleBoard czy popularny komputer Raspberry Pi.

Urządzenia embedded mogą też występować w wersjach obudowanych - np. do montażu na szynie DIN, aczkolwiek najbardziej popularne na polskim rynku automatyki, w przemyśle i transporcie są urządzenia kompaktowe, a więc typu Box PC. Są to właściwie gotowe do użycia systemy, których bazę stanowią zazwyczaj komputery jednopłytkowe. Montowane są one w niewielkich i wytrzymałych mechanicznie obudowach, które zapewniają ich odporność na drgania i wibracje oraz cechują się odpowiednio dużym stopniem ochrony, co pozwala na pracę w trudnych warunkach środowiskowych.

Oczywiście przemysł korzysta także z pełnowymiarowych komputerów, które bazować mogą na popularnych płytach głównych typu ATX. W przypadku omawianych zastosowań używane są jednak wersje odróżniające się od popularnych pecetów m.in. cechami związanymi z możliwościami pracy w niekorzystnych temperaturach i podwyższonej wilgotności oraz dostępnymi interfejsami. W takich komputerach jednak nie wszystkie podzespoły są typu przemysłowego. Integratorzy posługują się często elementami komercyjnymi, kupowanymi w popularnych hurtowniach komputerowych, aczkolwiek zwykle są to wersje lepsze, a nie te najtańsze.

Najpopularniejsze systemy operacyjne, które polscy odbiorcy wykorzystują w aplikacjach z komputerami przemysłowymi

W zastosowaniach profesjonalnych, takich gdzie wymagana jest największa wydajność obliczeniowa i duża liczba we/wy, używa się modułowych platform komputerowych. Charakteryzują się one daleko idącą standaryzacją pod względem mechanicznym oraz elektrycznym i występują zazwyczaj w postaci systemów kasetowych, w szczególności montowanych w szafach 19". Korzysta się w nich z platerów, do których podłączane są karty oraz moduły procesorowe, komunikacyjne i inne. Na rynku dostępne są różnego rodzaju platery i karty w standardach takich jak PCI, CompactPCI czy PCI Express. Ofertę uzupełniają duże i odporne środowiskowo urządzenia typu VME oraz PXI, które stosowane są m.in. w serwerach danych, systemach pomiarowo-testujących i aplikacjach specjalnych.

ZBIGNIEW PIĄTEK

BECKHOFF AUTOMATION

  • Co zmienia się w branży komputerów przemysłowych?

Rynek komputerów przemysłowych rozszerza się stale o nowe obszary zastosowań. Ciągła migracja automatyki w kierunku IT oraz wciąż rosnące wymagania klientów sprawiają, że w aplikacjach do tej pory "zarezerwowanych" dla klasycznych PLC firmy sięgają po rozwiązania z IPC. Idealną odpowiedzią na takie oczekiwania są urządzenia embedded. Właśnie przed nimi widzę największe pole ewolucji w najbliższych latach. Przyzwyczajenie do montażu na szynie DIN, a jednocześnie nieograniczona elastyczność rozbudowy oraz moc obliczeniowa, są coraz bardziej doceniane.

Innym motorem rozszerzania wykorzystania komputerów przemysłowych są również nowości przenikające z rynku rozwiązań PC czy popularnych ostatnio urządzeń mobilnych. Warto tu przytoczyć chociażby procesory Intel Atom, ARM czy najnowsze Core i3/i5/i7.

Typowa inercja obserwowana w minionych latach we wdrożeniach najnowszych architektur dostępnych na rynku w rozwiązaniach przemysłowych to już przeszłość. Dzisiaj wiodący dostawcy automatyki wprowadzają te rozwiązania praktycznie równolegle do ich premier rynkowych.

  • Czego od dostawców oczekują klienci?

Obserwując naszą branżę, trudno nie dostrzec, iż możliwość dostarczenia samego hardware'u nie jest często problemem. Dostępnych jest sporo rozwiązań OEM oferowanych pod różnymi markami pochodzącymi często z jednego źródła. Współczesny klient oczekuje jednak dostawy spójnego i kompletnego rozwiązania od jednego dostawcy. Serce dzisiejszych układów "PC based" to pracujący bezproblemowo tandem sprzęt plus oprogramowanie. Mówię tu zarówno o systemie operacyjnym czasu rzeczywistego, pozwalającym na pełny determinizm systemu sterowania, jak również o samym oprogramowaniu sterującym, które pełni funkcje klasycznego sterownika PLC/NC/CNC. Oczywiście w warstwie nadrzędnej wymagana jest pełna integracja z systemem SCADA zainstalowanym na tej samej platformie, co układ sterujący.

Jeżeli chodzi o architekturę sprzętową, to w branży IPC od dawna dominował Intel i tak też jest obecnie. Generacje dostępnych na rynku procesorów zmieniają się dosyć szybko, a przemysł, choć w wielu obszarach konserwatywny, w tym przypadku dosyć chętnie korzysta z nowości. Kolejne układy to nie tylko większa wydajność za podobną cenę, ale też zazwyczaj niższe zużycie energii i mniej generowanego ciepła - a to jest kluczowe w wielu urządzeniach przemysłowych i systemach embedded.

Bieżąca koniunktura na polskim rynku IPC w ocenie dostawców

Jak sprzedają się IPC?

Podział w zakresie procesorów obejmuje dwie podstawowe grupy ich aplikacji - komputery o dużej wydajności obliczeniowej oraz urządzenia mniejsze, wbudowane, gdzie liczy się przede wszystkim energooszczędność i brak konieczności stosowania wentylatora. W ostatnim z przypadków od kilku lat najpopularniejsze są układy Intel Atom (obecnie najczęściej dwurdzeniowe), natomiast w komputerach o dużej wydajności na topie są procesory z serii Core (i3, i5 oraz i7).

Przemysł sięga też po starsze układy, nawet takie jak Intel Pentium, ale ze względu na dużą dostępność i zróżnicowanie nowszych procesorów dzieje się to coraz rzadziej. Maleje też rola firmy AMD, natomiast rośnie popularność układów ARM. Te ostatnie przyjęły się w wielu urządzeniach konsumenckich, w szczególności telefonach, i wraz z systemem Android stanowią w niektórych zastosowaniach doskonałą alternatywę dla klasycznego tandemu Windows-Intel czy urządzeń z Linuksem.

Cena proporcjonalna do funkcjonalności

Chcąc zebrać wymagania użytkowników i integratorów komputerów w postaci jednej listy, natrafia się na problem wynikający z tego, że aplikacje komputerów są bardzo różne, przez co stosuje się różne urządzenia oraz innych cech się oczekuje. O najważniejsze wymogi zapytała w jednym z badań rynku redakcja amerykańskiego magazynu " Control Design".

Badanie dotyczyło typowych komputerów przemysłowych, jak też wersji z wyświetlaczami (czyli komputerów panelowych), jednak warto przytoczyć tutaj uzyskane wyniki. Dla większości respondentów, którymi byli użytkownicy końcowi z branży przemysłowej, kluczowa była niezawodność i wytrzymałość komputerów. Aż 86% z nich wymieniło jako najistotniejsze kwestie odporności na ciężkie warunki środowiskowe, dla niewielu mniej liczył się duży zakres temperatur pracy.

Z kolei 77% respondentów uznało, że komputer musi cechować się odpornością na wstrząsy i wibracje. Jednocześnie około 40% odpowiedzi związanych było z brakiem części ruchomych, podobnie wiele z kompaktowymi wymiarami. Dla co trzeciego użytkownika liczyło się małe zużycie energii oraz jej niewielkie rozpraszanie podczas pracy w postaci ciepła, reszta informacji dotyczyła zaś preferencji względem wyświetlacza.

Wymogi polskich użytkowników komputerów przemysłowych są w dużym stopniu zbieżne z tymi wyżej wymienionymi. W regularnie przez nas przeprowadzanych badaniach rynku dwa czołowe miejsca na liście preferencji zajmowały niezawodność i cena (im "poważniejsze" zastosowanie komputera przemysłowego, tym więcej kupujący jest w stanie za oczekiwaną niezawodność zapłacić). Dopiero za nimi, choć wcale nie tak daleko, znajdowały się wymogi w zakresie możliwości obliczeniowych i komunikacyjnych, odporności środowiskowej, dostępności produktu oraz jego marki, a także kwestii ewentualnej rozbudowy czy poboru energii.

Wiele z nich wprost wynika z zastosowań komputerów (np. wysoki stopień ochrony, solidność obudowy, zastosowanie określonych interfejsów) i przekłada się na budowę samych urządzeń (użycie odpowiednich podzespołów, sposobów montażu, pokryć konformalnych, uszczelnień obudowy i złączy, itd.). Cechy te odróżniają jednocześnie urządzenia do zastosowań profesjonalnych od popularnych pecetów, sprawiając, że omawiany rynek jest specjalizowany i jednocześnie w pewien sposób niszowy. To ostatnie stanowi zaś istotną barierę dla firm z branży IT i integratorów systemów komputerowych obsługujących na co dzień klientów biznesowych, a promuje firmy specjalistyczne, mające doświadczenie w obsłudze naszej branży.

Na nowościach i integracji można zarobić

Dla użytkowników IPC z pewnością ważne są nowości. Oczywiście nie chodzi tu o funkcje, takie jak te znane z elektroniki przemysłowej, ale o te technologie i rozwiązania, które zwiększają wydajność i niezawodność pracy komputerów oraz ich funkcjonalność. Oprócz zmian w zakresie procesorów i oprogramowania, jednym z najważniejszych obszarów ewolucji komputerów przemysłowych jest ten związany z wykorzystywanymi nośnikami danych.

Czy komputery przemysłowe to urządzenia, na bazie których budować można ofertę firmy?

W tym przypadku coraz szerzej używa się pamięci i dysków Flash zamiast magnetycznych. Cechą charakterystyczną pamięci przemysłowych (i generalnie profesjonalnych) jest ich wykonanie w technologii SLC - droższej niż w przypadku popularnych pamięci MLC, ale też znacznie bardziej niezawodnej i długotrwałej.

Oczywiście "standardowe" dyski SSD są również stosowane w przypadku komputerów przemysłowych, szczególnie gdy potrzeba pojemności rzędu kilkuset GB, jednak właśnie pamięci Flash SLC zadomowiły się na dobre w przypadku urządzeń, gdzie wymagana jest niewielka pojemność do zainstalowania systemu operacyjnego, a duża trwałość sprawia, że dysk przestaje być jedną z najbardziej awaryjnych części komputera. Sposobem na zwiększanie niezawodności komputerów jest usuwanie z nich nie tylko elementów ruchomych (dyski, wentylatory), ale też wzmacnianie obudowy i tworzenie konstrukcji o wysokim stopniu ochrony (nawet IP69K).

Dostawcy komputerów przemysłowych

W przypadku urządzeń panelowych standardem są ekrany dotykowe, w tym coraz częściej panoramiczne, a same wyświetlacze charakteryzować się mogą płaskimi frontami, co pozwala na ich wykorzystanie w aplikacjach higienicznych. Część klientów, na co wskazują dostawcy IPC, szuka również komputerów umożliwiających wyświetlanie niezależnych informacji na kilku monitorach, dla wielu liczy się też możliwość wyświetlania obrazu w rozdzielczości Full HD.

Ważną nowością jest też wsparcie sprzętowo-programowe pozwalające na obsługę ekranów wielodotykowych. Jeżeli chodzi o inne technologie przenikające z rynku konsumenckiego oraz IT do branży komputerów przemysłowych, dostawcy najczęściej wymieniali te związane z procesorami i stosowaniem wydajnych obliczeniowo układów graficznych.

Użytkownicy komputerów chcą mieć również coraz częściej zdalny dostęp do swoich systemów, w tym wykorzystując urządzenia mobilne. Zdecydowanie rzadziej w odpowiedziach ankietowych pojawiały się natomiast kwestie komunikacji poprzez sieci przewodowe - są one raczej już czymś standardowym i trudno tutaj o rewolucyjne zmiany.

Do powyższego warto dodać jeszcze jedną kwestię, o której mówią właściwie wszyscy dystrybutorzy komputerów przemysłowych. W ankiecie redakcyjnej zapytaliśmy ich o to, na czym naprawdę zarabiają, prowadząc handel częściami komputerowymi. Chociaż największą procentowo grupę odpowiedzi stanowiły te dotyczące dostarczania samych komputerów, prawie tak samo dużym biznesem są dla wielu firm usługi oraz dostarczanie kompletnych systemów.

Te ostatnie składają się z wielu typowych elementów - płyt głównych, procesorów, pamięci, nośników danych, obudów z zasilaczami, wreszcie dostarczanego często w komplecie oprogramowania. Klienci poszukują zazwyczaj takich właśnie zestawów, a nie "gołej" płyty głównej z procesorem, a sam proces integracji w przypadku przemysłu jest inny niż w zakresie popularnych komputerów do zastosowań konsumenckich.

Zaproponowanie odbiorcy kompletnego systemu, który będzie spełniał jego wymogi, cechował się niezawodnością i wydajną pracą, a także rzeczywistą odpornością na występujące warunki i pełną kompatybilnością użytych podzespołów, wymaga wsparcia doświadczonego dostawcy. Doświadczenie to bierze się z już wykonanych aplikacji, jak też rozwiązywania wspólnie z klientami problemów eksploatacyjnych, które pojawiać się mogą przez lata użytkowania systemu komputerowego.

 

Powiązane artykuły

Komputery przemysłowe

Najlepsi w branży