KOMPUTERY PLATEROWE

Rys.2. Główne cechy urządzeń, na które zwracają uwagę klienci przy zakupie komputerów przemysłowych (źródło: ankieta redakcji APA)

Dla tańszych aplikacji wbudowanych właściwym rozwiązaniem są komputery wykorzystujące pasywne platery oraz karty procesorowe lub miniaturowe i subminiaturowe moduły w standardzie PC/104 i komputery "ciasteczkowe".

Rozwiązania wykorzystujące karty procesorowe zapewniają elastyczność, gdyż umożliwiają stosowanie wielu kart rozszerzeń pracujących w oparciu np. o magistralę PCI. Urządzenia te dostosowane są najczęściej do pracy w trudnych warunkach otoczenia, uwzględniając wibracje mechaniczne i różnego rodzaju zakłócenia elektromagnetyczne. Pozwalają one na zastosowanie standardowych rozwiązań wykorzystywanych w komputerach PC, a dzięki użyciu powszechnie dostępnych elementów ich serwis jest również ułatwiony.

Dzięki uznaniu standardu przez wielu producentów komputerów przemysłowych dostępna jest bardzo szeroka gama karta procesorowych, platerów i obudów. Daje to w efekcie rozwiązanie charakteryzujące się dużą elastycznością, a jednocześnie, dzięki zastosowaniu typowych rozwiązań układowych ze standardowych komputerów osobistych, możliwe jest wygodne tworzenie aplikacji.

Dostępne karty procesorowe wyposażone są w procesory o różnej mocy obliczeniowej – od procesorów czwartej generacji po najnowsze kilkurdzeniowe Pentium lub produkty innych firm, w szczególności procesory o niskim poborze mocy. Obecnie dostępne karty procesorowe wyposażone są zwykle w kilka interfejsów komunikacyjnych – co najmniej jeden interfejs sieci Ethernet (10/100 Mbps lub gigabitowy), szeregowy, USB, interfejsy dla pamięci masowych, SCSI i układy grafiki.

Obudowy komputerów platerowych występują w formie modułów 19" montowanych w stojaku, szafie lub przystosowanych do powieszenia na ścianie. Występują także jako moduły do wbudowania. Dzięki zastosowaniu wielosekcyjnych platerów możliwe jest zabudowanie do kilku jednostek procesorowych w jednej obudowie, które mogą pracować w układzie redundantnym lub niezależnie.

Niezwykła elastyczność tego rozwiązania powoduje, że komputery te znakomicie sprawdzają się w stacjonarnych systemach wbudowanych, gdzie nie ma ostrych wymagań co do gabarytów i pobieranej mocy, natomiast potrzebne są rozwiązania stosunkowo niedrogie, ale o dużych możliwościach obliczeniowych i łatwo serwisowalne. Ponieważ bardzo często istotnymi parametrami systemu wbudowanego są jednak małe gabaryty, waga i pobór mocy, zaprojektowano platformy sprzętowe w standardzie PC/104.

Krzysztof A. Kamiński, Guru Control Systems Jakie zmiany zachodzą w technologii komputerów przemysłowych? Rozwój komputerów przemysłowych postępuje znacznie wolniej niż w przypadku komputerów powszechnego użytku, bo i czas życia tych pierwszych jest o wiele dłuższy. Obserwuje się postępującą ich miniaturyzację, większą wydajność przy zmniejszonym poborze energii i zmniejszoną emisję ciepła. Coraz lepsze konstrukcje obudów ze zintegrowanym radiatorem umożliwiają eliminację wentylatorów, a pamięci masowe w technologii Flash pozwalają pominąć stosowanie dysków mechanicznych. Komputery panelowe i embedded w podstawowej konfiguracji wyposażane są przez producentów już nie tylko w sieć bezprzewodową WiFi, ale także modem GSM. Producenci coraz powszechniej dostarczają komputery z wlutowanym procesorem i pamięcią, rezygnując z podstawek dla tych elementów. Coraz częstsze jest też dostarczanie komputerów z preinstalowanym przemysłowym systemem operacyjnym typu embedded. W jakich aplikacjach w automatyce i poza nią komputery przemysłowe znajdują najczęstsze zastosowanie? Na co zwracają uwagę ich odbiorcy? Kompletne, obudowane kompaktowe komputery embedded stosowane są w krótkoseryjnych i jednostkowych konstrukcjach. Do konstrukcji rozwiązań produkowanych w wielkich seriach chętniej stosuje się same komputery jednopłytkowe ze względu na konieczność zmniejszenia kosztów. Do niedawna najważniejszym kryterium wyboru komputera przemysłowego była cena. Obecnie coraz częściej klienci zwracają uwagę na niezawodność, funkcjonalność, parametry techniczne i środow">

PCM-3372 firmy Advantech to moduł PC/104-Plus z procesorem VIA Eden V4, interfejsami VGA, LAN, USB, szeregowymi i wbudowaną podstawką pod Compact Flash (z tyłu płyty); cena – od około 1200zł

SOM-5780 z Advantech zawiera procesor AMD LX800-500MHz, wbudowane interfejsy LAN, USB oraz kontroler grafiki; cena – od około 1000zł

PC/104

Moduły PC/104 oraz PC/104-Plus (PC/104+) to kompaktowe komputery przemysłowe o wymiarach 90×96mm lub zmodyfikowanym 96×115mm. Pomimo że specyfikacja PC/104 ma już ponad 15 lat, cieszą się one dużą popularnością ze względu na możliwość łatwego rozszerzania funkcjonalności, niewielkie rozmiary oraz dostępność wielu produktów na rynku.

Płyty 3,5" i 5,25"

Komputery jednopłytkowe o wymiarach 3,5" i 5,25" stanowią platformy o wyższej mocy obliczeniowej niż PC/104, które mogą być stosowane w różnorodnych systemach wbudowanych. Bazują one najczęściej na procesorach Pentium (4, M) oraz Celeron M, coraz częściej również na Core 2 Duo.

Komputer jednopłytkowy 3,5" typu TF-GENE-8310 firmy Aaeon; urządzenie wyposażone jest w procesory Pentium M lub Celeron M, ma wbudowane interfejsy VGA, LVDS, 2×SATA, EIDE 2 porty szeregowe, 4×USB, czytnik CF i inne; cena – od 900zł (wersja z Celeron M)		NANO-7240 firmy IEI zawiera procesor bezwentylatorowy Intel Celeron 400MHz, zintegrowaną kartę graficzną, interfejs PC/104+ oraz złącza LAN, USB, szeregowe i inne; cena – około 900zł

EPIC

EPIC (Embedded Platform for Industrial Computing) to standard przemysłowy dla niewielkich wymiarów płyt komputerowych embedded. Pod względem rozmiarów są one większe od PC/104 i mniejsze od EBX, i wynosi 115×165mm. Umożliwia to ich łatwą rozbudowę poprzez wykorzystanie m.in. różnych interfejsów I/O.

Płyty komputerowe i karty procesorowe

Komputery przemysłowe tworzone mogą być na bazie płyt głównych (motherboards) typu ATX oraz kart procesorowych łączonych z wykorzystaniem pasywnego platera typu PICMG (backplane). Oprócz wymienionych poniżej urządzeń firmy tworzą też standardy dla systemów pozwalających na stworzenie komputerów przemysłowych (obudowa, karty, itp.), czego przykładem jest DinoBlade firmy IEI.

Płyty główne

Przemysłowe płyty główne, podobnie jak ich popularne odpowiedniki na rynku komputerów osobistych, tworzą zazwyczaj kompletny system do utworzenia komputera przemysłowego. Oferowane są one oprócz standardu ATX, również w popularnych wykonaniach Mini ITX, Micro ATX oraz LPX.

Pełnowymiarowe karty procesorowe

Karty procesorowe pełnej długości oferowane są w standardzie PICMG 1.0 (złącza PCI oraz ISA) i PICMG 1.3 (SHB-Express). Produkty dostępne na rynku bazują w dużej części na procesorach Pentium (wersje 4, M, III), Core 2 Duo i Core 2 Quad oraz Xeon i zawierają do dwóch interfejsów LAN (często gigabitowe), wbudowaną kartę VGA i obsługują FSB nawet do 1333MHz.

IMBA-X9654-R10 z IEI to płyta główna w standardzie ATX do procesorów Intel LGA 775 (Core 2 Quad/Duo, Pentium), cechująca się FSB o częstotliwości 1066MHz, interfejsem PCIe ×16, złączem Gigabit Ethernet i SATA II; cena – 980zł		Karta procesorowa PCA-5124 to nowość firmy Advantech; wykorzystano w niej procesory Core 2 Duo/Core 2 Quad, chipset Intel Q35, karta zawiera m.in. dwa interfejsy Gigabit Ethernet i bazuje na magistrali PCIe ×16; cena – 1300zł

Połówkowe karty procesorowe

Karty o zmniejszonych wymiarach w stosunku do poprzednio omawianych, bazują typowo na interfejsie PCI (na rynku dostępne są też te z ISA). Typowo cechują się mniejszą wydajnością i liczbą interfejsów niż pełnowymiarowe karty procesorowe, ale za to są tańsze i mają mniejsze wymiary.

Platery pasywne

Platery (backplanes) służą do tworzenia systemów komputerowych bazujących na kartach procesorowych. Pozwalają na łatwe połączenie kilku kart oraz późniejsze zmiany i rozbudowę systemu. Na rynku dostępne są platery m.in. w standardzie PCI Express, 64-bitowe PCI oraz rozwiązania jedno- i wielosegmentowe.

PCI-6886 produkcji Advantech zawiera procesor Intel Celeron M (w wersji bez cache L2), chipset 852GM+6300ESB i zintegrowaną dwukanałową kartę graficzną oraz interfejsy USB; cena – wersja podstawowa od 1000zł		PX-14S3-RS-R40 z IEI to popularny wśród polskich klientów plater PICMG typu mostek; zawiera 12 złączy PCI, dwa ISA; oferowany jest w cenie od 300zł

Platformy 19" / CompactPCI

CompactPCI to standard wywodzący się z telekomunikacji, którego użycie dotyczy również komputerów przemysłowych. Zazwyczaj są to komputery w postaci kart procesorowych montowanych w obudowach 19" z platerami CompactPCI.

VME

Versa Module European (VME) to system magistralowy, w którym wykorzystywane są komputery i karty rozszerzeń. Jego zaletą jest możliwość wykorzystania kilku komputerów, które mogą komunikować się między sobą oraz korzystać wspólnie z zainstalowanych kart I/O. Wymogi mechaniczne i elektryczne stawiane komponentom VME od samego początku miały na celu wysoką odporność na warunki środowiskowe i dużą niezawodność.

Karta procesorowa 6U CompactPCI o dużej wydajności – CT11 firmy GE Fanuc Intelligent Platforms; przeznaczona jest do stosowania z procesorami Intel Core 2 Duo, zawiera do czterech interfejsów Gigabit Ethernet, PCIexpress, chipset Intel 945GM; cena – około 6000zł		Komputer VR9 firmy GE Fanuc Intelligent Platforms z pokryciem komformalnym, oparty na procesorze Pentium M; wszystkie elementy – procesor, pamięć itp. – są wlutowane na stałe; cena 20 tys. zł

Komputery kompaktowe i inne produkty

Przemysłowy komputer kompaktowy to niewielkie urządzenie bazujące na jednym z wcześniej wymienionych standardów, które cechuje się zazwyczaj dużym stopniem ochrony obudowy i zwiększoną odpornością na drgania, co umożliwiać ma jego pracę w warunkach przemysłowych. W komputerach tego typu wykorzystuje się zazwyczaj jako radiator obudowę, mają one zewnętrzny zasilacz i wykorzystywane są, oprócz automatyki, także w układach diagnostycznych, kontroli dostępu, aplikacjach POS/POI, zastosowaniach mobilnych, Digital Signage i innych.

Komputery kompaktowe

Gotowe do użycia komputery przemysłowe stanowią popularny wśród polskich klientów produkt. Dostarczane są w formie obudowanej, mają zazwyczaj preinstalowany system operacyjny i mogą być uruchomione praktycznie zaraz po podłączeniu do systemu.

TF-AEC-6920 z Aaeon wyposażony jest w bezwentylatorowe procesory Core 2 Duo 1,6GHz lub Core 2 Duo 2,0GHz, 512MB RAM oraz złącze PCIe i PCI umożliwiające instalację pełnowymiarowych kart rozszerzeń; zawierają interfejsy: szeregowe, USB, podwójny Gigabit Ethernet oraz miejsce na wewnętrzny dysk twardy 2,5" SATA; średnia cena – 5000zł		PPC-5290GS/6614/ACE-4525AP/T-R firmy IEI – komputer panelowy z dotykowym ekranem TFT LCD o przekątej19", płytą główną POS- 6614 i zasilaczem ACE-4525AP; cena – od 4800zł

Komputery panelowe

Stanowią połączenie komputerów przemysłowych i paneli operatorskich. Komputery tego typu zazwyczaj wyposażone są w ekran dotykowy i charakteryzują się względnie dużą mocą obliczeniową. Więcej informacji o tej grupie produktów znaleźć można m.in. w raporcie APA poświęconym komputerom panelowym (styczeń 2007) i w planowanej drugiej edycji raportu (luty 2009).

POS / IBX

Rozwiązania do tworzenia stanowisk POS (Point-of-Sale) oraz POI (Point-of-Information) to popularna grupa urządzeń pojawiających się w ofercie dostawców komputerów przemysłowych. Tworzone mogą być w oparciu o standardy IBX, Mini -ITX, EmbeddedATX i inne; często dostarczane są jako gotowe systemy (w obudowie, z dyskiem itp.).

IBX-700 produkowany przez IEI; wykorzystano w nim procesor Intel Celeron 1GHz, wbudowaną pamięć DDR2 1GB, interfejsy VGA, USB, szeregowe oraz napęd DVD i dysk twardy 2,5"		Obudowa desktop/naścienna IPC-5120 z Advantech przeznaczona jest do płyt głównych w standardzie MicroATX i umożliwia zainstalowanie do 4 kart połówkowych (montaż od frontu); cena – od 670zł

Oferta uzupełniająca

Oprócz płyt, modułów komputerowych i gotowych urządzeń w obudowach, krajowi dostawcy komputerów przemysłowych oferują zazwyczaj elementy pozwalające na tworzenie przez klienta systemów komputerowych. Dotyczy to najczęściej sprzedaży obudów, zasilaczy, dysków twardych (w szczególności kart Compact Flash) oraz urządzeń do komunikacji z użytkownikiem – klawiatur, paneli itp. Rozszerzając asortyment kart procesorowych, oferują też często karty pomiarowe i akwizycji danych, służące do sterowania (np. silnikami) i inne.