Nowe generacje komputerów SIMATIC IPC BX-39A i PX-39A (PRO)

Zastosowanie komputerów przemysłowych bywa przeróżne. W zależności od wymagań użytkowników mogą one pełnić funkcje systemu wizualizacji (w tym klasy SCADA), gateway’a między różnymi przemysłowymi sieciami komunikacyjnymi, kolektora danych czy sterownika programowego (w przypadku oferty Siemensa jest to S7-1500 Software Controller). Opisywane w tym artykule komputery to następcy najbardziej popularnych rodzin SIMATIC IPC, czyli Panel PC 477E i Box PC 427E (tzw. Microbox). Co ciekawe, właśnie te modele przy odpowiedniej konfiguracji mogą pełnić wszystkie wymienione powyżej funkcje.

Zacznijmy od wydajności

W nowych generacjach komputerów dla aplikacji budżetowych i niewymagających zbyt dużej mocy obliczeniowej mamy do dyspozycji najnowszej generacji dwurdzeniowe procesory klasy Celeron. Dla aplikacji potrzebujących większej mocy możemy wybrać procesory klasy Xeon różnych wydajności – cztero-, sześcio- lub ośmiordzeniowe. Porównując same tylko CPU, zmiana generacji na nowszą przyspiesza wydajność komputera 4-5 razy. Wszystkie te procesory miały swoją premierę w końcówce 2022 r. Wprowadzenie do oferty nowych komputerów z najnowszymi procesorami w tak krótkim czasie po ich premierze pokazuje, jak ściśle Siemens współpracuje z czołowymi dostawcami nowoczesnych komponentów elektroniki, takimi jak Intel, już na etapie projektowania swoich produktów.

Drugim elementem świadczącym o wydajności nowych komputerów jest pamięć RAM. Mamy tu do dyspozycji wersje od 4 do 32 GB typu DDR4 (3200 MHz). Dodatkowo, dla pojemności 16 i 32 GB dostępna jest wersja z korekcją zapisu i odczytu danych ECC, dobrze znaną z rozwiązań dla branży IT.

W starszej generacji tych komputerów montowano dyski SSD na złączu SATA. W komputerach BX-39A i PX-39A również są to dyski SSD, ale typu NVMe na złączu M.2. Dzięki tej zmianie zyskujemy około sześciokrotny wzrost prędkości zapisu i odczytu do dysku komputera.

Możliwości komunikacyjne

Rodzaj CPU, ilość pamięci RAM oraz rodzaj i pojemność dysku twardego to podstawowe parametry praktycznie każdego komputera. Jednak w przypadku modeli przemysłowych równie ważną funkcjonalnością pozostaje komunikacja. Bez rozbudowanych możliwości komunikacyjnych nawet najbardziej wydajny sprzęt nie byłby w stanie sprostać wymaganiom aplikacji przemysłowych. Komputery BX/PX-39A są wyposażone w cztery interfejsy Ethernet z niezależnymi adresami IP.

Dla użytkownika to olbrzymia korzyść, w postaci możliwości odseparowania różnych segmentów sieci komunikacyjnych Ethernet. Przykładowo, jeżeli zadaniem takiego komputera jest zbieranie danych z maszyn wyposażonych w różne układy sterowania, to na jednym porcie sieciowym możemy uruchomić komunikację poprotokole SIMATIC S7, na drugim np. Modbus/TCP, a na trzecim połączenie z systemem nadrzędnym w danym zakładzie produkcyjnym. Dodatkowo, pozostaje nam czwarty port do lokalnego podłączenia się inżyniera w celach serwisowych.

Czasami komunikacja za pomocą protokołu Ethernet to za mało. Wtedy z pomocą przychodzi opcja rozszerzenia komputerów Box PC BX-39A o dwie karty typu PCI-Express, zaś komputer Panel PC PX-39A można rozbudować o jedną kartę PCI-E. IPC z naszej oferty są urządzeniami w pełni otwartymi, więc to, jaką kartę rozszerzeń zastosujemy, zależy tylko i wyłącznie od wyobraźni projektanta lub od potrzeb aplikacji. Mogą być to karty rozszerzeń zarówno do komunikacji w sieci Profibus, jak i dowolnej innej.

Przykładowo, jeden z naszych klientów potrzebował z komputera Microbox stworzyć czteromonitorową stację kliencką systemu WinCC SCADA. Komputer miał już na pokładzie dwa interfejsy DisplayPort, więc na złączu PCI-E zastosowano dodatkową kartę graficzną z dwoma wyjściami DisplayPort.

W niektórych aplikacjach wymaganiem jest skorzystanie z komunikacji trochę starszego typu, za pomocą interfejsu szeregowego. Na takie aplikację Siemens też jest gotowy. Dlatego nawet najnowszej generacji komputery są wyposażone w interfejsy RS232/485/422. W zależności od potrzeb aplikacji rodzaj interfejsu definiuje się w BIOS-ie komputera.

Jak już wspomniano, nowością w tej generacji komputerów jest zastosowanie złączy M.2 dla dysków SSD. To jednak nie koniec innowacji. Wewnętrzne złącze M.2 można również wykorzystać do zastosowania innych modułów komunikacyjnych (np. dla sieci CAN) lub modułów do sztucznej inteligencji, takich jak Google Coral.

Niezawodność

Większość klientów, z którymi rozmawiam na temat komputerów przemysłowych, największą wagę przykłada do ich niezawodności. Niektórzy mówią wprost: "Chcę ten komputer skonfigurować, zainstalować, uruchomić na obiekcie, a później zapomnieć o nim na najbliższe kilka lat – ma po prostu działać 24/7/365".

Nie ukrywam że właśnie dzięki tej niezawodności marki Siemens SIMATIC IPC zdobyliśmy wiele ciekawych projektów. Poza samym przystosowywaniem wszystkich naszych komputerów do pracy w warunkach przemysłowych, w reżimie 24/7 wprowadzamy również rozwiązania poprawiające niezawodność w coraz niższych/tańszych segmentach portfolio SIMATIC IPC. Tak jak już wspomniałem, dyski twarde w nowych rodzinach BX-39A/PX-39A są montowane na złączach w standardzie M.2, co ze względu na ich małe rozmiary pozwoliło na uzyskanie miejsca w obudowie na dwa dyski tego typu. W chwili pisania tego artykułu dostępne były konfiguracje zarówno w wersji Box PC, jak i Panel PC z dwoma dyskami SSD M.2 (do wyboru 256 GB lub 512 GB). Niebawem pojawi się również opcja konfiguracji tych dysków w macierzy RAID1, a więc z punktu widzenia klienta pozwalająca na uodpornienie aplikacji na wypadek awarii jednego z dysków. Tego typu rozwiązania poprawiające niezawodność są dostępne w naszej ofercie od wielu lat, jednak tym razem oferujemy pierwszą generację komputerów typu embedded o tak dużej wydajności, chłodzonych w sposób pasywny (bez wentylatorów), z tego rodzaju stopniem zapewnienia niezawodności pracy.

Panele PC, czyli operator powinien coś widzieć

Wszystkie możliwości konfiguracyjne opisane do tej pory w tym artykule dotyczą zarówno komputerów Box PC, jak Panel PC. Podejście Siemensa zakłada, że w zależności od potrzeb aplikacji użytkownik może zastosować Box PC ewentualnie połączony z monitorem IFP lub komputer typu Panel PC, w takiej samej konfiguracji sprzętowej, ale od razu z matrycą dotykową Multitouch. Dla aplikacji wymagających systemu wizualizacji bezpośrednio na maszynie lub w jej bliskich okolicach komputery PX- 39A z wbudowaną matrycą zapewnią operatorowi wygodną i ergonomiczną możliwość współpracy z maszyną. Panele PC z nowej generacji są wyposażone w szklane matryce panoramiczne w rozmiarach od 15 do 24 cali, wszystkie w rozdzielczości Full HD. Komputery i inne urządzenia z matrycami multitouch z portfolio Siemens SIMATIC mogą być obsługiwane w rękawiczkach, co jest często warunkiem bezwzględnie wymaganym przez działy BHP firm produkcyjnych.

Dla systemów pracujących w środowisku wymagającym częstego mycia i dezynfekcji – takich, jak branża spożywcza, browarnicza czy farmaceutyczna – dość wygodną cechą naszych matryc jest możliwość mycia ich bez konieczności wyłączania urządzenia. Firmware tych matryc wyposażono w system wykrywania procedury mycia ekranu środkami chemicznymi oraz "przecieraniem szmatką".

Nie mam miejsca na szafkę pulpitową, czyli gdzie użyć PX-39A PRO

W przypadku niektórych linii produkcyjnych czy maszyn problematycznym tematem jest kwestia miejsca na szafkę pulpitową dla interfejsu HMI dla operatora. Dla tego typu wymagań Siemens od lat ma w swojej ofercie systemy HMI i IPC typu PRO. Rozszerzenie PRO oznacza stopień ochrony IP 65 tak na front, jak i tył urządzenia operatorskiego. Tego typu rozwiązania są dostępne zarówno dla paneli HMI Comfort (wkrótce również dla paneli Comfort Unified), monitorów IFP (Industrial Flat Panel), urządzeń ITC (Industrial Thin Client), jak też komputerów typu Panel PC. Nowa generacja PX-39A jest dostępna również w wersji PRO. Są to panele PC do montażu na stopie lub na ramieniu montażowym. Dla aplikacji wymagających nie tylko matrycy dotykowej, ale też mechanicznej aparatury pulpitowej – takiej jak lampki, przyciski, przełączniki kluczykowe czy przycisk stopu awaryjnego – dostępne są odpowiednie rozszerzenia (również na Profinet i Profi-Safe), umożliwiające montaż takiej aparatury. W rozszerzeniach tych możemy także zainstalować złącza USB, wyprowadzenie interfejsów RJ 45, czy też czytniki kart ID do logowania operatorów do systemu wizualizacji.

Sposoby montażu

Różne aplikacje wymagają różnych sposobów montażu komputerów zarówno typu Box, jak i Panel PC. BX-39A oferuje montaż na standardowej szynie typu DIN, montaż naścienny, a także montaż pionowy. W przypadku Paneli PC możliwy jest montaż na elewacji szafy zarówno w poziomie, jak i w pionie. Dla aplikacji mniej przemysłowych, czyli niewymagających wysokiego stopnia ochrony urządzenia, dosyć wygodnym może okazać się montaż na złączu VESA 100, które dostępne jest na tylnej ściance Paneli PC PX-39A. Przykładem wykorzystania tej opcji są aplikacje zrealizowane przez jednego z naszych klientów w Polsce, w magazynach ubrań jednej z wiodących marek odzieżowych.

Następne kroki

SIMATIC IPC to marka sprawdzona na rynku polskim i światowym. Firmy realizujące projekty dla naszych polskich klientów, jak i zagranicznych na całym świecie, dzięki zastosowaniu komputerów z naszej oferty mogą szczycić się aplikacjami na najwyższym poziomie technologicznym oraz w pełni niezawodnymi. BX-39A i PX-39A to komputery, które są następcą znanych i sprawdzonych rodzin IPC starszych generacji. Możliwości, jakie stwarzają dla użytkowników, sięgają dużo dalej niż możliwości ich poprzedników. To, co nas czeka w najbliższej przyszłości, to wprowadzenie wspomnianych już dysków w macierzy RAID1, które w tym segmencie komputerów są całkowitą nowością. Niebawem pojawi się też możliwość obsługi programowego sterownika, czyli S7-1500 Software Controller (w tym wersja Fail-Safe i Technologiczna).

W kolejnych etapach rozwoju na pewno rozszerzeniu ulegną możliwości zastosowania na tych komputerach platformy SIMATIC Industrial Edge, która stanowi kolejny milowy krok w kierunku digitalizacji w przemyśle.

Michał Urliński Ekspert ds. Rozwoju Sprzedaży Kierownik Produktu SIMATIC IPC

Siemens Sp. z o.o.