Leistungsoptimierte Intel-Atom-Technologie im industriellen Einsatz

Um dieses Spektrum an Applikationen abdecken zu können, bietet Siemens eine neue skalierbare Industrie-PC-Familie an. Diese Rechnerplattform basiert auf der neuesten Intel-Atom-CPU-Generation und erweitert das bestehende IPC-Produktportfolio nach unten um zwei Gerätetypen. Kompakte Lösungen im Schaltschrank lassen sich mit dem Nanobox-PC realisieren, welchen es mit unterschiedlichen Ausstattungsvarianten in verschiedenen Bauformen gibt. Der Nanopanel-PC bietet mit seinen neuen Widescreen-Fronten die Basis für hochauflösende Visualisierungslösungen schon ab 7\“-Displaydiagonale. Neueste Intel-Atom-Technologie reduziert Verlustleistung Die neueste Intel-Atom-Prozessor-Generation mit der Plattformbezeichnung Tunnelcreek wurde gezielt auf die Optimierung des Verhältnisses von Performance zu Verlustleistung hin entwickelt. Es stehen vier CPU-Typen mit der Typbezeichnung E620/640/660/680 zur Verfügung. Der Controller Hub EG20T vereinigt in sich Funktionen der bisher üblichen North- und Southbridge. Er stellt zusammen mit der CPU eine kompakte 2-Chip-Lösung dar, deren Leistungsaufnahme bei zusammen nur 4,2W beginnt. Dies reduziert die Verlustleistung im Schaltschrank und entlastet zusätzlich die Stromversorgung desselben. Zur weiteren Verringerung der Leistungsaufnahme steht die dynamische Leistungsanpassung SpeedStep zur Verfügung, welche die Prozessor-internen Spannungen und Frequenzen lastabhängig steuert. Für längere Pausen kann der PC zusätzlich heruntergefahren werden. Aus diesem Zustand lässt er sich mit der Wake-on-LAN-Funktion fernbedient wieder \’zum Leben erwecken\‘. Gemeinsame Rechnerplattform für verschiedenste Anwendungen Die neuen Nanobox-PCs Simatic IPC227D und die neuen Nanopanel-PCs Simatic HMI IPC277D ermöglichen verschiedenste Konstellation – und das lüfterlos und absolut wartungsfrei. Egal ob der Rechner und das Display eine Einheit bilden sollen, oder ob man mit abgesetztem Monitor arbeitet, mit dem Box-PC im Schaltschrankinneren (bei einer Auflösung von bis zu 1920×1200), oder ganz ohne Anzeigeeinheit. Die gemeinsame Hardware-Basis ermöglicht die Verwendung gleicher Treiber, gleicher Software und letztlich auch gleicher Teststrategien. Selbst die Hardware-Diagnose ist bei allen Varianten vollkommen durchgängig realisiert. Diese erfolgt mittels der im Lieferumfang enthaltenen und installierten lokalen Diagnosesoftware oder der optional erhältlichen Software Simatic IPC DiagMonitor für die vernetzte Ferndiagnose. Zur schnellen Übermittlung von Prozess- und Fertigungsdaten oder von Fernwartungsdaten an eine Leitwarte oder Servicestelle in einem Netzwerkverbund sind zwei schnelle Intel-Gigabit-Ethernet-Schnitt­stellen vorhanden. Deren Teaming-Funktionalität ermöglicht eine Netzwerkredundanz und damit eine hohe Verfügbarkeit des Netzwerkes. Alternativ ist über diese Schnittstellen auch der Betrieb von Profinet mit Real-Time-Funktionalität möglich. Abhängig vom Speicherbedarf können der Nanobox-PC und Nanopanel-PC mit von außen zugänglichen CompactFlash-Karten (CF) mit bis zu 8GByte ausgestattet werden. Für die schnelle Verarbeitung von massenspeicherintensiven Anwendungen, wie z.B. Datenbanken, ist optional ein Solid-State-Drive mit 50GByte erhältlich. Um höchste Fehlerfreiheit und Systemverfügbarkeit zu gewährleisten, ist diese SSD in Single-Level-Cell-Technologie (SLC) aufgebaut. Wird noch mehr Speicherkapazität benötigt, kann beim Nanobox-PC auch auf eine 250GByte-Festplatte zurückgegriffen werden. Box-PC zum optimierten Einbau im Schaltschrank Grundvoraussetzung dafür, einen Box-PC optimal in den Schaltschrank integrieren zu können, ist, dass dieser sämtliche Schnittstellen und Bedienelemente auf einer Seite vereinigt. Nur so ist lediglich einmal der Anschlussbereich für die anzuschließenden Stecker, die Kabel und deren Mindestbiegeradien vorzusehen. Zusätzlich ist es wichtig, dass der Anwender zwischen verschiedensten Montagemöglichkeiten auswählen kann. Abhängig vom verwendeten Schaltschrank oder Umgehäuse lassen sich für den Nanobox-PC Simatic IPC227D vier verschiedene Montagemöglichkeiten konfigurieren: die Hutschienen-, Wand-, Buch- oder die Seitenmontage. Für eine maximale Flexibilität werden vom Nanobox-PC sämtliche Einbaulagen unterstützt. Dies wurde durch lüfterloses Design bei geschlossenem und kompaktem Gehäuse ab ca. einem Liter Volumen erreicht. Der Verzicht auf Lüftungsöffnungen hat zusätzlich den Vorteil, dass keine Luft durch das Gerät strömt und so kein Staub hineingezogen wird. Dies ist speziell für Applikationen von Vorteil, bei denen extrem viel Staub oder Flusen entstehen. Z.B. dort, wo Papier oder Karton bewegt wird, oder bei Prozessen, bei denen mit Wolle oder Stoffen hantiert wird. Bei diesen Umgebungsbedingungen würde sich ein Gerät mit Lüftungsöffnungen sehr schnell mit Schmutz zusetzen und gegebenenfalls sogar eine Brandgefahr darstellen. Konfiguration zur Anpassung an die Applikation Den Nanobox-PC gibt es in verschiedenen Ausstattungsvarianten, um ihn an die jeweilige Zielapplikation anzupassen. So ist für den Einsatz als frei programmierbares Gateway oft die Basisvariante ausreichend. Hierzu kann es sinnvoll sein, die COM-Schnittstelle anstatt als RS232, in RS485- oder Standard-CAN-Ausführung auszuwählen. Werden für Datensammel- und Datenmonitoring-Aufgaben zusätzliche COM-Schnittstellen benötigt, kann eine Gerätevariante mit drei zusätzlichen seriellen RS232-Schnittstellen bestellt werden. Sind für Steuerungsaufgaben Ein- bzw. Ausgänge z.B. für Türkontakte, Lichtschranken, Relais oder Hupen notwendig, dann kann ein Gerät mit zusätzlichen, je vier digitalen 24V-Ein- und -Ausgängen, konfiguriert werden. Falls eine andere Erweiterung erforderlich sein sollte, so steht eine Variante mit einem Standard-PCIe-Erweiterungssteckplatz zur Verfügung. Hierbei können Erweiterungskarten bis zu einem Leistungsbedarf von 5W lüfterlos entwärmt werden. Panel-PC mit hochauflösenden Widescreen-Fronten Ist neben dem Rechnerkern zusätzlich eine Anzeige-/ bzw. Bedieneinheit notwendig, kommt der Nanopanel-PC Simatic HMI IPC277D zum Zuge. Mit seinen neuen industrietauglichen Widescreen-Fronten mit Touch-Bedienung und hochauflösenden Displays, ab 800×480 Pixel Auflösung lassen sich selbst mit den kleinen Displaydiagonalen von 7\“ bzw. 9\“ vielfältige Visualisierungsaufgaben realisieren. Für Applikationen mit erhöhter Komplexität steht ein Gerät mit 12\“-Displaydiagonale und 1280×800 Pixel Auflösung zur Verfügung. Allen Ausführungen gemein ist die große Brillanz durch die hohe Helligkeit von ca. 400cd/m2. Zudem die gute Ablesbarkeit aufgrund des Ablesewinkels von bis zu 170° horizontal und vertikal. Um eine hohe Robustheit zu erzielen, sind alle Fronten in Aluminium-Druckguss realisiert. Wird besonderer Wert auf energieeffizienten Betrieb gelegt, so wirkt hier, neben den genannten Vorteilen des Rechnerkerns, insbesondere die LED-Hintergrundbeleuchtung. Durch deren hundertprozentige Dimmbarkeit lässt sich auch hier der Strombedarf an den jeweiligen Betriebszustand anpassen und sich so die Gesamtleistungsaufnahme optimieren. Remanenz zur Erhöhung der Systemverfügbarkeit Durch einen Netzausfall oder die Betätigung des Not-Aus-Schalters an der Maschine/Anlage dürfen wichtige Prozessdaten nicht verloren gehen. Um hier den Betrieb schnell und ohne Datenverlust wieder aufnehmen zu können, sind Remanenzlösungen in die Industrie-PCs integriert. Die Steuerungssoftware WinAC RTX kann 128kByte in den optionalen Remanenzspeicher sichern. Die Visualisierungssoftware WinCC RT Advanced kann in einem remanenten Meldepuffer die HMI-Meldungen ohne Gefahr vor Datenverlust abspeichern. Dieser Meldepuffer ist als zusätzliche Partition (32MByte) auf dem Flash-Massenspeicher realisiert. Einschaltfertige Software-Bundles zur schnellen Inbetriebnahme Sowohl der Nanobox-PC als auch der Nanopanel-PC bieten ein flexibles und durchgängiges Software-Konzept. Für Anwendungen, bei denen der Kunde das Betriebssystem selbst aufspielen will, beispielsweise Linux, werden beide Industrie-PCs gänzlich ohne Software angeboten. Will der Kunde die Vorteile eines vorinstallierten, vorkonfigurierten und aktivierten Betriebssystems nutzen, so können sowohl Windows Embedded Standard 2009 als auch Windows XP-Professional ausgewählt werden. Zukünftig stehen auch Windows Embedded Standard 7 und Windows 7 im Angebot. Sollen die Geräte auch für Steuerungsaufgaben verwendet werden, so kann der Software-Controller Simatic WinAC RTX auf dem Gerät vorinstalliert und vorkonfiguriert geliefert werden. Hier ist auch die fehlersichere Variante WinAC RTX F möglich. Für die Realisierung von Visualisierungsaufgaben kann die HMI-Software Simatic WinCC RT Advanced mit dazu bestellt werden – auch sie wird vorinstalliert und vorkonfiguriert geliefert. Fazit Bei den Nano-IPCs von Siemens mit Intel-Atom-Prozessoren werden die Rechnerkern-spezifischen Eigenschaften um eine Vielzahl an zusätzlichen Funktionalitäten ergänzt. Damit steht eine Industrie-PC-Familie zur Verfügung, die die ganze Bandbreite der Anforderungen an PC-basierter Automatisierung im unteren Leistungssegment abgedeckt.