Von der Schiene an die Maschine

Von der Schiene an die Maschine

Ein wichtiges Kriterium ist außerdem die Definition der elektrischen Signale zwischen CPU-Modul und Trägerboard. ESMexpress lässt im Gegensatz zu anderen Formfaktoren nur eine einzige Pinbelegung zu, so dass auch nach mehreren Jahren ein Wechsel auf die nächste Generation eines CPU-Moduls möglich ist. Der Formfaktor COMexpress hat insgesamt fünf verschiedene Pin-Outs und vier Modulformate.

Um eine Langzeitverfügbarkeit der Geräte gewährleisten zu können, gehört die Definition der heute und in Zukunft gängigen Standardschnittstellen dazu. ESMexpress setzt hier ausschließlich auf serielle Schnittstellen wie USB, Ethernet, Seriell-ATA und HD-Audio. Auf die Implementierung von „Legacy“-Schnittstellen wie COM, Parallel-ATA, welche die Atom-CPU mit dem System-Controller-Hub heute noch unterstützt, wurde bewusst verzichtet.

Dennoch können die meisten notwendigen Modifikationen ohne Layout-Änderungen auf der bestehenden Trägerkarte vorgenommen werden. Beispielsweise lassen sich die im industriellen Umfeld immer noch üblichen UART-Schnittstellen (Universal Asynchronous Receiver/ Transmitter) über Steckplätze für RS232/ 422/RS485-Adapter realisieren. Diese Schnittstellen werden über einen USB/ UART-Konverter mit dem CPU-Modul verbunden. Und über einen Mini-PCIExpress-Steckplatz können Wireless-Karten adaptiert werden. Ein Steckplatz für SIM-Karten bietet die Möglichkeit auch Mobilfunknetze zu nutzen.

Eine weitere Option zur Erweiterung der I/O-Funktionalität auf der Trägerkarte stellt ein FPGA (Field Programmable Gate Array) dar, das über ein PCI-Express-Link mit dem Prozessormodul kommuniziert. Damit können beispielsweise die Touch-Funktion oder Feldbus-Anschaltungen als IP-Core integriert werden, vom CAN-Bus über Interbus und Profibus bis zu Ethernet und dessen Echtzeit-Derivaten. Mit dem FPGA bleibt diese Vielfalt beherrschbar. Zudem gibt die FPGA-Technik Sicherheit bei möglichen Bauteil-Abkündigungen.

Natürlich müssen diese vielen Schnittstellen-Funktionen auch flexibel nach außen herauszuführen sein. Bei den Display-Computern gibt es dafür eine Adapter-Karte, über die sich beliebige Stecker-Kombinationen realisieren lassen, beispielsweise Ethernet über einen DSUB-Stecker anstatt dem üblichen RJ45-Stecker.

Die Basis der Panel-PC-Serie bildet der Display-Computer DC1 mit einem 15-Zoll-TFT-Display (1024 × 768 Pixel Auflösung). Das Gerät misst 326,5mm× 253,5mm bei einer Tiefe von 55 mm. Der Panel-PC ist mit einer Atom-CPU (1,6 GHz), 1GByte Arbeitsspeicher und 4GByte USB-Flash-Disk ausgestattet. An Schnittstellen stehen zwei USB- und zwei Fast-Ethernet-Anschlüsse sowie fünf binäre Eingänge zur Verfügung. Hinzu kommen Schnittstellen für UART und HD-Audio. Der Mini-PCI-Express-Steckplatz ermöglicht in Kombination mit einer externen Antenne die Integration von Wireless-Technologien wie WLAN, WIMAX, GSM/GPRS, UMTS. Überwachungsschaltungen für Spannung, Temperatur und die Hintergrundbeleuchtung des Displays sind bei dieser Art von Computern Standard. Das Weitbereichs-Netzteil liefert 9 bis 36V(DC) und deckt optional den gesamten Bereich bis 154V(DC) ab.

Ein weiteres Kriterium für Bahn- wie auch Industrie-Applikationen ist die Unempfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit, Schock und Vibrationen. Um das sicherzustellen, sind sämtliche Baugruppen verschraubt und die elektronischen Bauteile inklusive des Arbeits- und Programmspeichers verlötet. Bei Bedarf können auch die Ein-/Ausgabe-Stecker für Ethernet und die anderen Geräteschnittstellen als M12- oder DSUB-Stecker herausgeführt werden. Alle Signale sind außerdem geschützt an der Unterseite des Panel-PC angebracht, was eine problemlose rückseitige Montage mittels VESA-Verbinder (Video Electronics Standards Association) ermöglicht. Zum Schutz gegen Feuchtigkeit ist die Elektronik im Inneren des Computers bereits für eine eventuell notwendige Schutzlackierung vorbereitet, während die Front aus Sicherheitsglas im Aluminiumgehäuse die Schutzart IP65 erreicht.

Die „gehärteten“ Panel-PCs bieten sich als intelligente Displays für die Steuerung und Überwachung von Maschinen und Anlagen in den unterschiedlichsten Industriezweigen an, beispielsweise von Werkzeugmaschinen, Pressen oder Textilmaschinen.

Weitere Anwendungsgebiete mit hohen Anforderungen an die Ausfallsicherheit sind beispielsweise Ticket-Automaten in Bahnhöfen oder im Parkhaus, Check-In-Schalter an Flughäfen oder auch Geldautomaten. Mittlerweile kommen Bedienterminals verstärkt in beweglichen „Maschinen“ wie etwa in Gabelstaplern, Kränen, Baggern, Betonmischern oder Traktoren zum Einsatz. Diese mobilen Geräte müssen nicht nur robust sein, sie setzen außerdem ein möglichst flaches Design voraus. Das breite Einsatzspektrum verlangt die verschiedensten Ein-/Ausgabe-Konfigurationen, Display-Größen und -Auflösungen sowie Netzteile und Prozessortypen.

1. Von der Schiene an die Maschine
2. Das Kühlkonzept
3. Von der Schiene an die Maschine
4. Flexibilität ist Pflicht