Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Vestavné systémy v průmyslové automatizaci

Vestavné systémy v průmyslové automatizaci

Vestavět počítač přímo do určitého zařízení, které má být tímto počítačem řízeno nebo s ním má komunikovat, přináší několik výhod současně. Ať jde o již existující zařízení, jež je počítačem vybaveno dodatečně, nebo o návrh úplně nového zařízení, vestavné počítače vyžadují mnohem méně prostoru pro montáž a znatelně zmenšují množství kabeláže. Společně se zařízením tvoří kompaktní celek, což je vhodné jak z funkčního, tak estetického hlediska.

Pro to, aby bylo možné použít vestavné počítače v různých podmínkách, existuje mnoho různých rozměrových standardů, z nichž každý má svou specifickou výhodu. Jeden z nejvýznamnějších světových výrobců počítačových komponent pro použití v průmyslu, firma IEI Technology Corp., má ve své nabídce celou škálu základních procesorových desek v mnoha výkonových i rozměrových variantách, což umožňuje snadný výběr pro určitý typ aplikace.

Mini-ITX

Jeden z nejnovějších, ale již velmi rozšířených standardů, je rozměr mini-ITX. Jsou to desky o rozměru 170 × 170 mm, které se uchytily také ve spotřební sféře v oblasti malých počítačových stanic. Ovšem desky pro průmyslové použití mají mnohem delší dobu dostupnosti, lepší technickou podporu a jsou vybaveny rozhraními vhodnými pro průmyslové aplikace. Standard mini-ITX patří v oblasti vestavných systémů k těm rozměrově větším; hlavní výhodou je, že na nich lze použít jak velmi výkonné čipové sady pro nejnovější a nejvýkonnější typy procesorů, tak také procesory s malou spotřebou. Tyto desky společnost IEI označuje Kino.

5,25" SBC

Další formátem vestavných systémů je rozměr 5,25" SBC (146 × 203 mm). Produktová řada těchto desek od společnosti IEI je nazývána Nova. V nabídce je široké spektrum typů rozdílných jak z hlediska výkonu, tak použitých rozhraní.

Tab. 1. Přehled dodávaných formátů

Název

Popis

mini-ITX

Desky formátu 170 × 170 mm, navržené s ohledem na co nejmenší spotřebu, a proto obvykle s pasivním chlazením. Používány jsou ve spotřební elektronice (domácí kina apod.), v průmyslové automatizaci např. pro zobrazovače a jednotky HMI.

5,25” EBX SBC

Desky ve formátu 203 × 146 mm mají stejný rozměr jako např. 5,25” pevný disk nebo mechanika CD-ROM. V průmyslové automatizaci se obvykle používají ve verzi bez větráku. Využití najdou jak v HMI, tak v řídicích úlohách nebo v zabezpečovacích systémech.

EPIC

Desky mají formát 165 × 115 mm. Předností je možnost rozšíření o množství I/O a expanze pomocí desek formátu PC/104 nebo PC/104 Plus. Počítá se i s podporou budoucích standardů, např. PCI Express, Express Card atd. Na rozdíl od 3,5” SBC umožňují instalaci výkonných procesorů a čipových sad. V automatizaci najdou uplatnění v zařízeních pro sběr dat, zpracování obrazu, pro řízení komunikačních sítí nebo v úlohách regulace polohy a pohybu (motion control).

3,5” Biscuit

SBC

Desky formátu 145 × 102 mm mají stejný rozměr jako 3,5” disketa. Součástky jsou na jedné straně desky, na druhé straně jsou konektory a rozšiřující sloty. Využívají se pro jednodušší úlohy, např. pro řízení strojů, v automatizaci technických zařízení budov nebo v zabezpečovací technice.

PC/104

Jde o velmi malé desky (96 × 90 mm), které se na první pohled vyznačují tím, že mají pouze “dlouhé” konektory pro sběrnice ISA nebo PCI. Jsou vhodné jako rozšiřující moduly, např. pro sestavy ve formátu EPIC nebo 3,5” SBC. Kromě PC/104 se 104pinovým konektorem a sběrnicí ISA existuje ještě varianta PCI-104 se 120pinovým konektorem pro sběrnici PCI a verze PC/104 Plus s oběma typy rozhraní. Použití v průmyslu nacházejí v řídicí, měřicí a komunikační technice, při zpracování dat, obrazových informací apod. Se sběrnicí PCI je lze použít i v časově náročných úlohách.

EPIC

Jeden z mladších formátů se nazývá EPIC (Embedded Platform for Industrial Computing), produktová řada u společnosti IEI se nazývá Nano (obr. 1). Rozměry jsou 165 × 115 mm, takže desky jsou menší než předchozí. Hlavní předností desek EPIC je to, že konektory jsou umísťovány na jedné straně desky. To snižuje spotřebu kabeláže a zjednodušuje montáž. Přitom rozměry ještě umožňují použití výkonných čipových sad.

3,5" SBC

Ještě menším formátem je standard 3,5" SBC (146 × 102 mm). Zde již konstruktéři narážejí na technické hranice, a tudíž jsou tyto desky vybavovány především procesory se slabším výkonem i spotřebou. Přesto jde, právě pro malé rozměry, o velmi populární řadu vestavných desek, u IEI známých pod typovým označením Wafer. Jejich výhodou je také umístění hlavních rozhraní na jedné straně desky.

PC/104

Jedním z nejmenších světově používaných formátů je PC/104, popř. PCI-104 (96 × 90 mm). Zde jsou desky již tak malé, že je možné jako základ počítače použít pouze jednočipové systémy. Ostatní rozhraní jsou sendvičově spojována do funkčních celků.

Software a příslušenství

Je zřejmé, že nabídka je opravdu široká. Samozřejmostí je úplná kompatibilita s běžnými operačními systémy (Windows, Linux), ale i speciálními operačními systémy pro vestavné aplikace (Windows XP Embedded, Windows CE.Net). V nabídce jsou také produkty s procesory RISC. Vestavné systémy buď lze do zařízení zabudovat přímo na distanční sloupky, nebo jsou v nabídce různé malé skříňky, které vytvářejí kompaktní celek a umožňují snadné připojení jednotek pevných disků apod. Aby bylo možné tyto systémy připojovat na různá napájecí napětí, vyvinula firma IEI Technology unikátní miniaturní zdroje a zdrojové moduly pro vestavné počítače, včetně možnosti zálohování napájení (obr. 3).

Dodavatel v ČR

Oficiálním distributorem těchto produktů na českém trhu je firma Elcom IPC, která nabízí prodejní i technickou podporu na nejvyšší úrovni.

Ing. Dušan Vavrečka,
ELCOM IPC, s. r. o.

Obr. 1. Vestavný počítač Nano formátu EPIC v šasi EBC-2100
Obr. 2. Vestavný počítač na 3,5“ desce Wafer 8522
Obr. 3. Stejnosměrný zdroj IDDUPS se zálohováním akumulátorovými bateriemi

ELCOM IPC, s. r. o.
Hasičská 53
700 30 Ostrava-Hrabůvka
tel.: +420 595 700 340-9
fax: +420 595 700 304
e-mail: ipc@elcomgroup.eu
http://www.elcomgroup.eu

Příspěvek lze ve formátu PDF stáhnout zde