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S.I.E System Industrie Electronic: Nach kundenspezifischen jetzt auch Standard-IPCs

Im vergangenen Jahr hat System Industrie Electronic (S.I.E) erstmals Standard-IPCs vorgestellt. Zur embedded world kommen zwei weitere Geräte hinzu. Rudolf Dippler, Head of R&D des Kompetenzbereichs »Embedded Computing Technologies« (ECT) von S.I.E, beschreibt die IPC-Strategie des Unternehmens.

»1-HE-19-Zoll-IPCs  arbeiten immer noch vielerorts  als Steuerungsrechner  und werden das auch  in Zukunft tun.« Bildquelle: © S.I.E
Rudolf Dippler, S.I.E: »1-HE-19-Zoll-IPCs arbeiten immer noch vielerorts als Steuerungsrechner und werden das auch in Zukunft tun.«

Markt&Technik: Der Kompetenzbereich ECT am S.I.E-Standort Maisach westlich von München ist seit kurzem auch mit Standard-IPCs am Markt vertreten. Worum handelt es sich dabei, und was ist diesbezüglich auf der embedded world zu erwarten?
Rudolf Dippler: Wir haben im Jahr 2015 sieben Standardprodukte neu vorgestellt, und zwar vier Box-IPCs und drei 19-Zoll-IPCs. Auf der embedded world präsentieren wir zwei weitere Geräte zur Abrundung unseres Standard-angebots: einen flachen Embedded-Box-IPC und einen Hutschienen-IPC, der auch als Tischgerät dienen kann. Ausgelegt sind die beiden Neuen für Automatisierungs-, Steuerungs-, Multimedia- und Security-Anwendungen.

So mancher Experte prognostiziert den 19-Zoll-IPCs keine rosige Zukunft. Wie schätzen Sie die derzeitige und zukünftige Bedeutung solcher Geräte ein?
Die 19-Zoll-IPCs sind Klassiker und wurden tatsächlich schon oft totgesagt. Ich bin aber der Überzeugung, dass sie weiterhin in großen Stückzahlen laufen werden. Wir bieten jeweils ein Gerät mit 1, 2 und 4 HE an. Zur embedded world werden wir unsere 19-Zoll-IPCs teilweise auf Intel-Prozessoren in »Skylake«-Mikroarchitektur umstellen. Wichtig auch bei 19-Zoll-IPCs ist ein gutes Temperatur-Management: Unsere Geräte sind normalerweise für Betriebstemperaturen bis 45 °C ausgestattet, kommen aber je nach Kundenkonfigura-tion auch mit 50 °C zurecht. Meist stehen die Geräte in 19-Zoll-Schränken oder -Racks; sie sind aber auch in ungekühlten Server-Räumen und in Produktionshallen zu finden. Alle unsere IPCs, auch die Rack-Geräte, entsprechen mindestens der Schutzarzt IP20; teilweise liegen sie deutlich höher.

Zu den sieben Standard-IPCs von S.I.E gehört auch ein 1-HE-19-Zoll-Gerät. Welche Anwendungen gibt es heute noch für diese »Pizzaboxen«?
1-HE-19-Zoll-IPCs werden heutzutage kaum mehr in Server-Farmen eingesetzt; sie arbeiten aber immer noch vielerorts als Steuerungsrechner und werden dies auch in Zukunft tun. Typische Anwendungen sind Messsysteme mit mehreren Geräten, die im Rack gestapelt werden. Geeignet sind 1-HE-19-Zoll-IPCs auch für mobile Einsätze in Kleinbussen oder Lieferwagen, etwa als Basis von Messsystemen für Mobilfunk-Basisstationen. Sie steuern dabei das betreffende Messsystem nicht nur, sondern haben gegebenenfalls auch Mess-Software integriert. An die vorhandenen USB-Schnittstellen werden dann Mobiltelefone angehängt, etwa um deren Luftschnittstelle zu prüfen.
Ein kritisches Thema bei derart flachen Systemaufbauten ist die Kühlung. Wir haben das Problem aber gut gelöst: Es sind geräuscharme 40-mm-Lüfter eingebaut, und der standardmäßige »Core-i7-4770TE«-Prozessor verbraucht relativ wenig Strom.

In welchen Anwendungen sehen Sie dann die Box-IPCs Ihres Unternehmens hauptsächlich?
Raue Umgebung, nahe bei der Maschine und enge Platzverhältnisse. Die maximale Betriebstemperatur von 45 °C oder gegebenenfalls 50 °C gilt auch für sie. Den Hutschienen-IPC, den wir auf der embedded world vorstellen, sehen wir vor allem in Anwendungen wie Steuerungstechnik, Multimedia, Security oder Schnittstellenwandler. Wir bieten unsere Box-IPCs in zwei Kategorien an: erstens für geringere Performance und Verlustleistung, ausgestattet mit Intel-Atom-Prozessor und passiver Kühlung; zweitens für höhere Performance, ausgerüstet mit aktiver Kühlung und Intel-Prozessoren in »Haswell«- oder demnächst auch »Skylake«-Mikroarchitektur. Bei den »Haswell«-Prozessoren handelt es sich um Desktop-Prozessoren mit Mobile-Kern – wir haben uns für sie entschieden, weil Intel keine gesockelten Mobile-Prozessoren mehr anbietet. Sie zeichnen sich aber ebenfalls durch eine geringe Verlustleistung aus.

Bietet S.I.E keine IPCs mit ARM-Prozessoren an?
Mit ARM-Prozessoren statten wir nur manche der an unserem Stammsitz im vorarlbergischen Lustenau entwickelten HMI-Systeme aus. Für die an unserem Standort in Maisach entwickelten Standard-IPCs haben wir ausschließlich x86-Prozessoren von Intel vorgesehen.

Warum?
Wir können mit Systemen auf Intel- und Microsoft-Basis flexibler für unsere Kunden agieren, vor allem auch in Sachen Peripherie. Bei ARM-basierten Lösungen wird vorrangig Standard-Linux und Android unterstützt. Der Anwender generiert seine Treiber und Applikationen selbst. Intel hat Standard-Treiber schon integriert, wohingegen ich bei ARM keine Ansteuerungs-Software für irgendwelche Boards bekomme. Und die Applikationen muss ich selbst programmieren. ARM-Prozessoren sind vor allem bei hohen Gerätestückzahlen interessant, weil sie kostengünstig sind und wenig Verlustleistung produzieren. Sie verursachen im Vergleich aber einen höheren Software-Entwicklungsaufwand.

Welchen Formfaktoren entsprechen die Mainboards der Standard-IPCs von S.I.E?
Wir verbauen Mainboards in drei verschiedenen Formfaktoren: Mini-ITX, Micro-ATX und ATX. Es handelt sich dabei um genormte Architekturen mit festgelegten Befestigungspunkten und Schnittstellen. Mini-ITX-Mainboards haben einen Steckplatz für Zusatzkarten und eignen sich daher auch für 1-HE-19-Zoll-IPCs. Wir haben Mini-ITX-Mainboards dort und in unseren Box-IPCs integriert. Micro-ATX-Mainboards verfügen über vier Kartensteckplätze und bieten sich deshalb für 19-Zoll-IPCs mit 2 HE an. Mit immerhin sieben Karten-Slots ausgestattet sind ATX-Mainboards; ihre Domäne sind folglich die 4-HE-IPCs. Es kommt immer darauf an, was der Kunde mit seinen Geräten machen will; wenn er sie beispielsweise als Mess- und Steuerungsrechner nutzen möchte, braucht er mehrere Karten und damit entsprechend viele Steckplätze an den Mainboards.
In 4-HE-IPCs lassen sich die Zusatzkarten stehend einbauen, in 2-HE-IPCs als Low-Profile-Versionen. Für 1-HE-IPCs kommt nur ein liegender Einbau in Frage, und zwar mit Hilfe eines so genannten Riser-Boards, einer kleinen Busplatine, die den Steckverbinder in eine andere Richtung umlenkt. Der Slot liegt oben auf dem Mainboard drauf, und das Riser-Board stellt die Verbindung her.

Für welche Zusatzkarten-Architekturen sind die IPCs von S.I.E ausgelegt?
Die Box-PCs haben PCI-Express- und/oder Mini-PCIe-Steckplätze, die 19-Zoll-Rechner PCI-Express-Slots, wobei der 4-HE- und der 2-HE-IPC zusätzlich auch PCI-Steckplätze haben. Auch das Box-IPC-Modell »box c« ist auf Wunsch mit PCI-Slots erhältlich. Wenn wir aber unsere IPCs mit Prozessoren in »Skylake«-Mikroarchitektur ausstatten, wird es nur noch im 4-HE-Modell PCI-Steckplätze geben. Generell setzt sich PCI Express immer mehr durch.

Vor einiger Zeit hat S.I.E einen Baukasten für seine HMI-Lösungen vorgestellt. Gibt es solch ein Baukastensystem auch für die IPCs des Unternehmens?
Ja, auch bei den IPCs kann von einem Baukastensystem die Rede sein. Wir verwenden nach Möglichkeit die gleichen Mainboards und den gleichen Wechselrahmen in mehreren Plattformen. Auch für Stromversorgungen gibt es einen Baukasten, ebenso für die Fälle, in denen der Kunde Features wie eine besondere Farbe oder ein spezielles Logo wünscht. Es handelt sich schon um einen Baukasten, aus dem der Kunde sein Produkt zusammenstellen kann und bei dem er die Sicherheit hat, dass das Produkt läuft und die Komponenten miteinander harmonieren.

Welche Software-Strategie verfolgt S.I.E in seinen IPCs?
Die Geräte bieten OEM-Versionen der Microsoft-Betriebssysteme, aber keine Software-Applikationen oder IEC-61131-3-Programmier- und -Runtime-Systeme. Wir gehen also bis zum Betriebssystem, aber nicht bis zur Anwendung, denn die Anwendung ist ja des Kunden Kern-Know-how, für das wir die technische Basis bereitstellen. Der Kunde bekommt einen Rechner mit Betriebssystem, stattet ihn mit der nötigen Software und den gewünschten Zusatzkarten aus, integriert den Rechner in ein Gerät oder eine Maschine und geht damit zum Endkunden. Das Kern-Know-how des Kunden kommt also nicht nur in der Anwendungs-Software, sondern auch in den Zusatzkarten zum Ausdruck.

Das Geschäft Ihres Kompetenzbereichs ist also überwiegend ein OEM- und kein Endkundengeschäft, oder?
Ja. Meist liefern wir nicht direkt an den Endkunden, sondern an OEMs, die unsere Produkte in ihre Geräte oder Maschinen einbauen.

Was bedeutet der Industrie-4.0-Trend für S.I.E. und seine Standard-IPCs?
Industrie 4.0 bedeutet, dass ich mit möglichst kompakten und Energie sparenden Box-IPCs möglichst nahe an die Steuerungs- und I/O-Anwendung im Feld herangehe. Aber letztlich ist Industrie 4.0 nur ein Marketing-Begriff – erst einmal müssen alle Sensoren entsprechend kommunikativ sein, was bis jetzt nicht der Fall ist. Hinzu kommt: Je mehr Kommunikation ich habe, umso leichter können Unbefugte von außen eindringen. Sobald ein ungebetener Gast sich Zugang zum System verschafft und das Protokoll entschlüsselt hat, kann er dort tun, was er will.

Bietet Ihr Unternehmen auch spezielle Bildverarbeitungs-IPCs an?
Unsere IPCs haben viele Schnittstellen, so dass mit jedem von ihnen Bildverarbeitungs-Anwendungen möglich sind. Die Zusatzkarten-Steckplätze eignen sich auch für Framegrabber und zusätzliche Netzwerkkarten für GigE-Netzwerkkameras. Wir haben bisher noch keine Standardprodukte speziell für bestimmte Anwendungen gebaut. Die Anwendungen macht der Kunde mit seinem Applikations-Know-how.

Wie ist es bei den IPCs von S.I.E um die Langzeitverfügbarkeit bestellt?
Langzeitverfügbarkeit ist bei IPCs generell ein wichtiges Thema. Wir vereinbaren mit unseren Kunden individuelle Langzeitverfügbarkeits-Konzepte. Immer wieder wollen die Kunden sieben oder gar 15 Jahre Langzeitverfügbarkeit – ein Wunsch, den wir ihnen erfüllen können. Oft ist unser Vertrieb bei Kunden, um ein Gespür für ihre Anwendungen zu bekommen. Hierbei geht es darum, die Anforderungen genau herauszuarbeiten und ein optimales Verhältnis zwischen Kosten und Nutzen zu finden.