Von der Schiene an die Maschine

Was der Bahntechnik „recht“ ist, muss der Industriesteuerung doch „billig“ sein. Diese Überlegung führte beim Nürnberger Embedded-PC-Hersteller MEN zum Aufbau einer Panel-PC-Reihe. Die Basis dieser Display-Computer bildet ein ESMexpress-Modul mit Intel Atom-CPU.

Was der Bahntechnik „recht“ ist, muss der Industriesteuerung doch „billig“ sein. Diese Überlegung führte beim Nürnberger Embedded-PC-Hersteller MEN zum Aufbau einer Panel-PC-Reihe. Die Basis dieser Display-Computer bildet ein ESMexpress-Modul mit Intel Atom-CPU.

Ursprünglich als Infotainment-Computer für den öffentlichen Personenverkehr in Bahn, Bus und Flugzeug entwickelt, hat der Display-Controller Eigenschaften, die auch für Industriesteuerungen mit rauen und ausfallkritischen Anforderungen interessant sind. Die Basis bildet die Intel-Atom-Plattform – im Kern keine neue Erfindung, aber aufgrund der Kombination aus Rechenleistung, Stromverbrauch, Größe, Temperaturbereich und Preis eine kleine Revolution für industrielle Steuerungen.

Bisher war es in der Automation beispielsweise nur mit Kompromissen möglich, eine Steuerung bei Raumtemperaturen bis 85 °C zu betreiben. Dazu musste entweder auf eine relativ schwache CPU zurückgegriffen werden oder auf CPU-Architekturen, die kein Windows unterstützen. War beides nicht möglich, blieb bislang nur die Option, eine leistungsstarke Intel-Plattform aktiv zu kühlen – was wiederum im Widerspruch zu den ausfallkritischen Aspekten wie Überhitzung bei einem defekten Lüfter steht.

Wenn es heiß wird

Den Konflikt löst die Atom-CPU-Familie von Intel, die bei einer Taktfrequenz bis 1,6 GHz in der Leistungsklasse einer Pentium-M-CPU liegt und dabei weniger als 5W Verlustleistung erzeugt. Dennoch ist es nicht trivial, aus den einzelnen bis 85°C spezifizierten Baugruppen ein komplettes System für den gleichen Temperaturbereich aufzubauen – vor allem, wenn der Betrieb lüfterlos erfolgen soll. Hier muss das Kühlkonzept konsequent auf der sogenannten „Conductive-Cooling“-Technologie (Wärmeleitung) basieren.

Die Steuerungselektronik der Display-Computer sitzt deshalb direkt hinter dem Bildschirm. Dies ermöglicht eine effektive Weiterleitung der Abwärme von der Elektronik und des Displays über die rückseitigen Kühlrippen. Mit einer Gesamt-Verlustleistung von 20W ist das System für eine Betriebstemperatur von – 40 °C bis +70°C ausgelegt, beziehungsweise für 15 Minuten bis +85°C entsprechend der Temperaturklasse Tx der Bahnnorm EN 50155. Generell liegt die Abweichung der Gehäusetemperatur von der Raumtemperatur bei maximal 15°C.

Flexibel zeigt sich der Panel-PC darüber hinaus bei der übergeordneten Ansteuerung der Displays sowie der Montage. Bei Client-Server-Applikationen können die Bildinhalte in Hardware – und damit verzögerungsarm – über den integrierten Ethernet-Switch zum nächsten Display-Computer weitergeleitet werden. Das spart bei Visualisierungslösungen in weitläufigen Anlagen Platz und Kosten für die bislang notwendige sternförmige Verkabelung der Displays zum Visualisierungs-Server. Neben der Montage an der Wand oder einem Tragarm können je zwei Systeme auch direkt nebeneinander oder Rücken an Rücken montiert werden. Diese Doppel-Displays benötigen nur einen Rechner-Kern. Dezentral angeordnete Bildschirme lassen sich per DVI-D ansteuern. Schließlich ermöglicht ein Dongle, auf dem die jeweilige Konfiguration gespeichert ist, die einfache Verwaltung der Panel-PCs bei Systemerweiterungen oder einem Gerätetausch. sk