PC
Computer

industriële PC

Een industriële pc (kortweg IPC ) is een computer die wordt gebruikt voor industriële taken. In engere zin gaat het om computers die lijken op een IBM-compatibele pc en in het bijzonder kunnen worden gebruikt met software voor dergelijke apparaten.

Typische gebieden zijn proces visualisatie , robotica , industriële automatisering , test en bankjes voor de industrie en veiligheid technologie en kwaliteitsborging . Een industriële pc moet aan speciale eisen voldoen in vergelijking met kantoorapparatuur (kantoor-pc’s) en is meestal bijzonder robuust, bijvoorbeeld. B. tegen omgevingsinvloeden of elektromagnetische interferentie en in het algemeen ontworpen grotendeels fail-safe.

Conventioneel ontworpen pc’s hebben veel voordelen door massaproductie. B:. Hoge mate van standaardisatie – zowel in termen van hardware en software -, flexibiliteit, brede waaier van randapparatuur en software , gunstige prijs. Het resultaat was de wens om ze te gebruiken voor automatisering. Vanwege de hoge flexibiliteit van een PC voor bediening, programmering, visualisatie, langetermijnarchivering en simulatie processen kunnen worden gebruikt en, naast de traditionele industriële regelaars of PLC combineren.

Vereisten

Hardwarevereisten

Een algemene classificatie van de verschillende eisen wordt aangegeven door de mate van bescherming .

Ruwe omgeving

In een industriële omgeving, dat wil zeggen in de industrie of in de buitenlucht, moet de elektronica tegen externe invloeden zoals stof, vuil, extreme temperaturen en vochtigheid beschermd (IP 64). Dit wordt vooral bereikt door aangepaste behuizingen met hoge dichtheid en speciale filters in de koelventilatoren. Op dezelfde manier moeten alle plug-in-verbindingen robuust en stevig naar buiten zijn ontworpen.

In nog sterkere invloed elektronica moet worden hermetisch worden afgesloten, zodat een in de processor koeling plaats van ventilatoren met verse buitenlucht tot gesloten systemen met warmtepijpen en soortgelijke factoren, bijvoorbeeld als een warmteput (dus bepaald buitenwanden van de behuizing passieve koeling ) is noodzakelijk passen.

Als de omgeving sterke elektromagnetische interferentie (EMC) produceert, moet het systeem worden afgeschermd. Dit leidt ook tot speciaal elektrisch afgedichte behuizingen en connectoren, mogelijk met extra onderdrukkingselementen in toevoerleidingen.

Als de omgeving extreme mechanische schokken of trillingen veroorzaakt, moeten de behuizingen en connectoren opnieuw robuust zijn. Bovendien kan het nodig zijn om zoveel mogelijk te ontkomen aan bewegende mechanische componenten, met name ventilatoren en harde schijven . Zoals hierboven, kan men de ventilatoren vervangen door passieve koelsystemen; een harde schijf onlangs door een solid-state schijf .

Toetsenborden zijn ook mechanisch nogal gevoelig. Ze worden daarom vaak vervangen door touchscreens , die ook de muis vervangen door dezelfde , waarbij de toepassingssoftware slechts in geringe mate moet worden aangepast. Zie ook met Panel PC.

Gevoelige omgeving

Omgekeerd kan het ook gebeuren dat de omgeving zelf bijzonder gevoelig is voor elektromagnetische of mechanische storingen, bijvoorbeeld in speciale meetapparatuur. Afgeschermde behuizingen en steekverbindingen worden hier op een bijzonder goede manier gebruikt, zoals hierboven, alleen om te voorkomen dat de interferentie naar buiten ontsnapt.

Als de omgeving gevoelig is voor mechanische schokken of trillingen, moet u de hierboven beschreven ventilatorvrije en schijfloze varianten gebruiken.

In sommige gebieden (bijv. In de chemische industrie) moeten ook afzonderlijke voorschriften worden nageleefd (bijv. Explosiebeveiliging ) waarvoor een speciale inkapseling van de IPC-behuizing vereist is.

Energie-inname

Om ervoor te zorgen dat de omgeving niet wordt gestoord door een verhoogde warmteontwikkeling van de elektronica, kan het nodig zijn om aandacht te besteden aan een bijzonder energiezuinig ontwerp. Om dit te doen, gebruiken ze technieken die worden gebruikt in notebooks en laptops, zodat het energieverbruik met ongeveer de helft kan worden verminderd.

Ruimtelijke beperktheid

In sommige toepassingen moet alle elektronica in een extreem kleine ruimte worden ondergebracht. Er zijn bijvoorbeeld complete pc’s voor montage op DIN-rail en behuizing, omdat ze anders worden gebruikt voor embedded systemen .

Betrouwbaarheid

Van een industrieel gebruikte computer wordt een bijzonder lange levensduur verwacht zonder software- of hardwarefout. Aan de kant van de hardware worden dus robuuste componenten gebruikt, in de software wordt vaak beslag gelegd op speciaal geoptimaliseerde Linux- distributies.

Onderhoud

Veel IPC-operators hechten veel waarde aan onderhoudsgemak en geven de voorkeur aan systemen met een eenvoudige toegankelijkheid en het laagst mogelijke aantal slijtageonderdelen (bijv. Ventilatoren). Harde schijven kunnen bijvoorbeeld binnen enkele seconden worden vervangen door de huidige systemen. Daarnaast wordt de leverancier geselecteerd op basis van de vraag of hij op lange termijn de beschikbaarheid van de apparaten en reserveonderdelen kan garanderen. Voor de IPC-gebruiker die grote hoeveelheden gebruikt, bijvoorbeeld in een assemblagelijn, met overwegend identieke software, is het belangrijk om hetzelfde moederbordtype met dezelfde chipset te behouden, zelfs na een paar jaar , omdat een andere chipset vaak een nieuw geheugenimage vereist (afbeelding ) vanwege andere apparaatstuurprogramma’svereist. Als gevolg van de snelle overstap naar meer en meer krachtige systemen, moeten de fabrikanten van de IPC daarom grotere opslaginspanningen uitvoeren voor producten die al zijn stopgezet dan conventionele pc-fabrikanten.

Softwarevereisten

Algemene informatie over de software

Gemeenschappelijke vereisten zijn:

  • lange levensduur zonder softwarefouten;
  • Verwerking van procesgegevens in real time ;
  • Integratie van procesrandapparatuur.

Er zijn twee versies als een industriële pc als automatiseringsapparaat wordt gebruikt:

  1. PC met automatiseringsdeel als hardware (bijv. PCI-plug-in-kaart) in dezelfde behuizing, communicatie via een gemeenschappelijke bus. Voldoet aan real-time mogelijkheden in strikte zin.
  2. PC met automatisering onderdeel als software op industriële hardware. Real-time mogelijkheden vereisen soms compromissen, waarbij onderscheid wordt gemaakt tussen “zachte real-time” en “harde real-time”.

Besturingssystemen

Omdat de hardware structureel gerelateerd is aan commerciële personal computers, kunnen de populaire besturingssystemen zoals Microsoft Windows en Linux worden gebruikt. Het grote voordeel hiervan is dat u kunt terugvallen op een brede basis van beschikbare softwareoplossingen en ontwikkeltools. In het bijzonder, op het gebied van Linux, is er ook de mogelijkheid om dankzij het opensource-karakter eigen wijzigingen en optimalisaties in te voeren die ook het besturingssysteem-niveau kunnen aanpassen aan het toepassingsgebied.

Executies

De hardware van een industriële pc verschilt meestal van een conventionele pc . Vaak zijn veel lagere prestaties voldoende omdat de besturing van industriële machines geen hoogwaardige processoren vereist. Op het gebied van procesvisualisatie worden echter krachtige processors en grafische oplossingen, in het bijzonder multi-schermsystemen, gebruikt.

Sommige bedrijven produceren IPC’s met een modulair ontwerp. Dit betekent dat de conventionele moederbord ( moederbord ) via een backplane ( backplane ) en een sleuf CPU vervangen. Een voordeel hierbij is dat de IPC in verschillende variaties kan worden verkregen. In het bijzonder is het gebruik van een groter aantal uitbreidingskaarten voor het besturen van randapparatuur dan op conventionele moederborden mogelijk. Conventionele moederborden hebben z. Bijvoorbeeld, vaak slechts vier tot zes PCI- slots, met IPC’s op de juiste bruggen tien of meer mogelijk, zelfs indien nodig plug-in kaarten voor de ISA-Bus ondersteund.

Op de slot CPU zitten alle componenten die ook op een moederbord te vinden zijn. Er zijn onder meer ten minste één processoraansluiting , evenals een slot voor het hoofdgeheugen , aansluitingen voor harde schijven en andere schijven, meestal een VGA- chip en ten minste één netwerkcontroller .

Het busbord is een uitbreiding van de slot-CPU. Hierop rijden de bussen. Het maximale aantal is meestal 20 slots en kan worden aangepast aan de klantspecifieke vereisten vanwege de verscheidenheid aan backplane-achtergronden. De meest populaire bussen voor slot-CPU’s zijn PICMG 1.0 (PCI / ISA), PCISA of PCI Express (PICMG 1.3).

De behuizing van een industriële pc is meestal ontworpen voor installatie in een 19-inch kast . Er is ook Box PC – compacte en robuuste industriële pc voor universeel gebruik (bijv. In de schakelkast , bedieningspaneel, enz.) – en paneel-pc – robuuste industriële pc met beeldschermen.

Voor mobiele data-acquisitie in het veld, logistiek, in de service of in de horeca worden steeds mobielere industriële computers gebruikt. [1]

Vanwege het meer uitgebreide ontwerp, speciale vereisten (bijvoorbeeld uitgebreid temperatuurbereik), materialen van hogere kwaliteit, evenals de naleving van vele goedkeuringen, richtlijnen en normen, is de prijs van een industriële pc hoger dan die van een normale pc in het kantoorgedeelte.

Gerelateerde gebieden

Als de compatibiliteit met pc’s geen doorslaggevende rol speelt, kan de hardware nog doelgerichter worden geoptimaliseerd. Nogmaals, van de software kant, bijvoorbeeld, kun je nog steeds Linux varianten gebruiken, die op hun beurt dan erg aangepast zijn aan de taak.

In de overgrote meerderheid van de gevallen vertaalt dit zich in oplossingen die veel compacter en kleiner zijn dan een volwaardige industriële pc, die wordt aangeduid als embedded pc’s of embedded systemen .

Literatuur

  • Berthold Bitzer: Process Visualization met de Industrial PC , Würzburg 1991, ISBN 3-8023-0486-1
  • Manfred Holder, Bernhard Plage, Gerhard Weber: De industriële PC in de automatiseringstechniek , Heidelberg 1999, ISBN 3-7785-2715-0

Individuele proeven

  1. Spring omhoog↑ ICP iEi | MODAT-532 – Industriële PDA met barcodescanner | Industriële computers en componenten van IEI. Betreden op 23 maart 2017 .