X86 je CISC architektura široce používána ve vestavných počítačích. Na rozdíl od počítačů s architekturou RISC, které jsou určeny pro specifické průmyslové aplikace s minimalizovanou spotřebou energie, jsou x86 kompatibilní počítače často využívány pro provozování komplikovanějších úloh v různých typech průmyslových aplikací. Mnoho uživatelů při výběru x86 kompatibilního počítače zohledňuje hardwarovou specifikaci (například typ CPU nebo kapacitu paměti). Pro splnění požadavků různých průmyslových aplikací je ale vhodné volit x86 počítač s výbavou přizpůsobenou konkrétní aplikaci, tak aby mohl plnit úlohu hlavního řídicího systému. V důsledku toho může být výběr x86 vestavného počítače pro průmyslové aplikace poněkud složitější. V tomto článku budeme diskutovat faktory, které byste měli zvážit při výběru optimálního typu x86 průmyslového vestavného počítače pro různé typy průmyslových aplikací.
Široký rozsah provozních teplot
Protože vestavné počítače s architekturou x86 musí často nepřetržitě provádět složitější průmyslové úlohy v nepříznivých podmínkách, je důležitý výběr počítače s potřebným rozsahem provozních teplot. Pro redukci spotřeby energie a dobrý odvod tepla je důležitý promyšlený hardwarový návrh. Z pohledu vývojářů se jedná o poměrně náročný úkol, protože nároky na výkon potřebný k provozování komplexních aplikací jsou v rozporu s požadavky na minimalizaci zahřívání.
Vývojáři mohou použít několik metod, pro ovlivnění teploty uvnitř vestavného počítače při plném zatížení CPU. Tyto metody zahrnují návrh optimálního rozmístění komponent v počítači, použití vhodného chladiče s dostatečnou účinností a instalaci tepelných trubic pro lepší odvod tepla. Použití systému BIOS pro dynamické omezování výkonu CPU, umožňuje snížení vyzařovaného tepla, ale snižuje výkon systému. Bez ohledu na použitou metodu je hlavním cílem udržet teploty systému v potřebných limitech při co nejvyšším výkonu v průmyslových aplikacích. Návrh vestavného počítače, který může pracovat jak v chladném, tak i teplém prostředí vyžaduje kompromis, protože vyšší účinnost chladícího systému může ztížit fungování počítače v nízkých teplotách. Jedním ze způsobů řešení je instalace vyhřívání, které udržuje ve vnitřním prostoru počítače potřebnou teplotu i při nízkých okolních teplotách.
Všechny vestavné počítače Moxa s širokým rozsahem provozních teplot jsou podrobovány 120-ti hodinovému teplotnímu testu zahrnujícímu i zapínání a vypínání systému při extrémních teplotách, čímž je zaručen stabilní provoz při teplotách -40°C až +75°C.
Připojení periferních zařízení
Protože použití počítačů s architekturou x86 zahrnuje široké spektrum rozličných průmyslových aplikací, je jejich důležitou vlastností podpora různých periferních zařízení. Nejběžnější způsob připojení periferních zařízení zejména v průmyslových aplikacích je sériová komunikace.
1. Sériová komunikace
RS-232, RS-422 a RS-485 jsou stále nejběžnější komunikační rozhraní, které se používají pro průmyslovou komunikaci a sběr dat. Jedním z hlavních úkolů, které musí vyřešit programátoři komunikačních aplikací je prevence ztráty dat během jejich přenosu. Jedním z užitečných nástrojů pro zajištění spolehlivé komunikace po lince RS-485 je patentovaná technologie Moxa ADDC. Mimo ni podporují vestavné počítače Moxa navíc i nestandardní komunikační ruchlosti nastavitelné libovolně v rozsahu 50 bps až 921.6 Kbps.
Při použití dvouvodičového rozhraní RS-485 je jedním z nejdůležitějších faktorů správné určení okamžiku pro zapnutí a vypnutí vysílače. Vzhledem k principu rozhraní RS-485 může mít v každém okamžiku pouze jeden uzel vysílač zapnutý. Proto musí uzel vysílač zapnout před vysíláním dat a vypnout ho po odeslání posledního datového bitu.
- Existují dvě metody pro zapínání a vypínání vysílačů
1. Použití RTS signálu pro ovládání vysílače (je nutno zjistit v aplikačním softwaru)
2. Použití funkce ADDC (Automatic Data Direction Control)
- ADDC zapíná a vypíná vysílač (automaticky hardwarově) přesně podle potřeby vysílání dat a není potřeba se touto problematikou zabývat v aplikačním softwaru
2. Ethernetové porty
TCP/IP protokol je současným standardem síťové komunikace a všechny počítače standardu x86 jsou vybaveny ethernetovým portem pro připojení do sítě nebo k jiným zařízením. Pouze počítače s více ethernetovými porty jsou schopny zajistit redundanci pro nepřetržité spolehlivé síťové připojení.
3. Digitální a analogové vstupy a výstupy
DI, DO, AI a AO rozhraní se běžně používají v mnoha typech průmyslových aplikací. Počítače s x86 architekturou, které mají tato rozhraní integrována, mohou sloužit jako samostatná řídicí jednotka.
4. Porty CAN
CAN-bus je rozhraní běžně používané v oblasti průmyslové automatizace pro propojení zařízení používajících s CAN open protokol.
5. Rozšiřující disky
Počítače s x86 architekturou potřebují velkou diskovou kapacitu pro ukládání dat a jejich zpracování. Nejčastěji používaná rozhraní pro rozšiřující disky jsou SD, USB, ATA nebo SATA. Volba počítačů podporujících tyto rozšiřující rozhraní usnadňuje pozdější upgrade diskové kapacity.
6. Modulární konstrukce
Požadavky průmyslových aplikací se liší v závislosti na prováděné úloze a podmínkách daného provozu. Flexibilní konstrukce, které se může jednotlivým aplikacím přizpůsobit, je optimálním řešením. Některé aplikace například potřebují více sériových portů a proto je pro ně výhodná možnost instalace rozšiřujících komunikačních karet. V jiných případech je potřeba připojit větší počet průmyslových zařízení s ethernetovou komunikací, proto je výhodná možnost rozšíření o víceportový LAN modul.
Pro vestavný počítač s modulární konstrukcí Moxa DA-682 je možno volit z nabídky 5 komunikačních modulů a univerzálního modulu pro PCI kartu.
Specifické certifikace pro průmyslové aplikace
Průmyslové aplikace vyžadují specifické certifikace zaručující bezpečnost a soulad s průmyslovými normami a předpisy. Při výběru x86 počítačů se ujistěte, že jsou pro ně dostupné všechny specifické certifikace v dané aplikaci vyžadované. Například v automatizaci distribuce elektrické energie je obvykle vyžadována certifikace podle normy IEC 61850-3 pro elektromagnetickou kompatibilitu, klimatickou odolnost a komunikaci. Další často vyžadovanou certifikací je DNV nutná pro počítače použité v námořních a pobřežních systémech.
Shrnutí
Při zvážení všech faktorů, které ovlivňují spolehlivý a efektivní provoz v průmyslových aplikacích, je volba ideálního x86 vestavného počítače komplikovaný úkol. Začlenění těchto požadavků do výběru vám může ušetřit hodně času:
- Široký rozsah provozních teplot
- Podpora různých typů rozhraní, jako jsou sériové porty, Ethernetové porty, DI/DO/AI/AO kanály, porty CAN a sloty pro rozšiřující moduly
- Modulární konstrukce pro přizpůsobení požadavkům různých aplikací a pozdější rozšiřování funkce
- Certifikace pro specifická průmyslová odvětví jako jsou IEC 61850-3 pro automatizaci distribuce elektrické energie nebo DNV pro námořní a pobřežní aplikace.
|
