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Helmut Artmeier, EFCO Electronics

Industrie-PCs – robust, schockfest und individuell

8. November 2023, 9:30 Uhr | Tobias Schlichtmeier

Helmut Artmeier: »Wir freuen uns, wenn wir einen Kunden beim Design-in unterstützen dürfen.«

EFCO Electronics aus Deggendorf entwickelt und vertreibt zusammen mit dem Hauptsitz in Taiwan Industrierechner. Diese haben zunehmend die Anforderung, robust und vibrationsfest sein zu müssen. Helmut Artmeier und sein Team helfen bei der Umsetzung individueller Lösungen.

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Markt&Technik: Herr Artmeier, wofür braucht man schock- und vibrationsfeste Rechner?

Helmut Artmeier: Ist mit unangenehmen Umgebungsbedingungen zu rechnen, sollte man speziell dafür gehärtete Rechner einsetzen, sonst sind Störungen und Ausfälle vorprogrammiert. Denn permanente Vibrationen von Maschinen oder heftige Stöße beim Überfahren von Trennschienen in Logistikhallen sind eine echte Herausforderung für Steckverbinder und andere Kontakte. Typische Anwendungen sind daher der Einsatz an Fräs- und Bearbeitungszentren im Maschinenbau, fahrerlose Transportsysteme, sogenannte AGVs, oder mobile Arbeitsmaschinen.

Weil Vibrationen meist mit Reibung und daher mit Wärme zu tun haben, sind unsere Rechner zudem für Einsatztemperaturen von –20bis +70 °C ausgelegt und müssen beim mobilen Einsatz daher nicht zwangsweise in der Fahrzeugkabine montiert sein. Ist diese allerdings entsprechend groß, beispielsweise bei einem Einsatzfahrzeug, freuen sich die darin arbeitenden Menschen, dass von unseren Geräten weder Geräusche noch warme Luftströme ausgehen.

Mit welchen speziellen Maßnahmen macht EFCO die Rechner vibrationsfest?

Beispielsweise ist die CPU in unserer Eagle-Eyes-Baureihe »AIM« eingelötet. Der CPU-Sockel mit seinen zahllosen Kontakten entfällt. Weiterhin versuchen wir, auf alle drehenden Teile zu verzichten. Sprich: keine Lüfter, auch keine CPU-Lüfter, wenn möglich, keine mechanischen Festplatten und so weiter.

Während unsere AIM-Baureihe vollständig ohne drehende Teile auskommt, hängt das bei der »AIH«-Familie von der jeweiligen Ausstattung ab. Denn leistungsstarke Prozessoren oder High-End-Grafikkarten erzeugen erheblich mehr Abwärme, als man bei kompakten Geräten per Konvektion abführen kann.

Der Knackpunkt bei den Systemerweiterungen sind die dafür verwendeten Sockel. Daher sollte man im Datenblatt immer genau hinschauen, ob sich die Angaben auf den laufenden Betrieb mit üblicher Ausstattung beziehen. Beispielsweise geben wir, im Betrieb und mit SSD-Karte, 50g/11 ms für Stöße an, beziehungsweise 5g bei 5bis 500 Hz für Vibrationen. Das entspricht in etwa einem Raketenstart.

Welche Konzepte gibt es für Schnittstellen ohne mechanische Sicherung – etwa den üblichen USB-Port?

Die Hardware mancher Schnittstellen sieht einfach keine mechanische Sicherung gegen Herausfallen vor. Daher verwenden viele Maschinenbauer nach wie vor Sub-D-Steckverbinder für RS-485, CAN oder andere Bus-Systeme. Entsprechend bringen unsere Rechner einige dieser 9-poligen Schnittstellen mit Schraubsicherung mit.

Weil man es sich aber nicht immer aussuchen kann – beispielsweise bei USB-Dongles –, haben wir intern im Rechner dafür einen Port geschaffen, der eine mechanische Verriegelung bietet. So ist der Dongle auch im harten Dauereinsatz auf AGVs gegen Herausfallen geschützt.

Gibt es weitere Merkmale der EFCO-Industrie-PCs, die den Einsatz in der Bildverarbeitung und Automation erleichtern?

Neben der Möglichkeit, Rechen- und Grafikleistung zu skalieren und die Anzahl der Ethernet-Schnittstellen zu erweitern, sind dies unsere 16 digitalen I/Os. Sie lassen sich recht elegant von der Hochsprache aus ansteuern. Entsprechend lassen sich mit unseren IPCs direkt einfache Schalt- und Steuerungsaufgaben umsetzen, ohne eine zusätzliche SPS involvieren zu müssen. Eine weitere häufige Anwendung ist das Einlesen von Zuständen und Schaltern und damit eine einfache Kommunikation auf der Hardware-Ebene. Wir haben sogar Kunden, die damit exotische Schnittstellen emulieren.

Gerade beim Design-in in anspruchsvollen Umgebungen ist Erfahrung gefragt. Kann EFCO hier unterstützen?

Etliche meiner Kollegen in Deggendorf kommen aus der Automation und haben langjährige Praxiserfahrung. Sie freuen sich, wenn sie einen Kunden beim Design-in unterstützen dürfen. Auf Wunsch nehmen wir unseren Kunden ebenfalls das zeitraubende Auslegen und Konfigurieren von Mustern und Kleinserien ab – weil wir auf ein überaus gut bestücktes Lager vor Ort zugreifen können.

Manchmal steckt der Teufel aber im Detail einer optimal angepassten Kühllösung. So hatten wir eine Applikation, bei der die IPCs im April oder Mai schon bei Teillast überhitzten – im Hochsommer nicht einmal bei Volllast. Es hat etwas gedauert, bis wir verstanden haben: Im Hochsommer ist der im Außenbereich montierte Rechner immer im Schatten – im Frühjahr aber bekommt er die schräg stehende, warme Maisonne ungefiltert ab.

Ebenso kann unvermeidbare Abwärme von unmittelbar benachbarten Aggregaten den Rechnern zu schaffen machen. Da passt meist keine Entwärmung von der Stange. Gut, wenn man dann die entsprechende Erfahrung im Team hat, die eine schnelle Lösung und Umsetzung mit regionalen Mitteln ermöglicht.