Box-PCs sind wegen ihrer flexiblen Handhabung und Montage in der Automatisierung sehr beliebt. Anders als bei dem vielfältigen Angebot an Box-PCs, wo man aus vielen Produkten seinen am nächsten liegenden \’Kompromiss-\’Lösung finden kann, geht SR System-Elektronik hier zielgenau auf die Anforderung ein, um den Wunsch-PC zusammen mit dem Kunden zu realisieren.
Die Basis: ein Standard-Produkt
Aufbauend aus bestehenden Produktlinien wie Monitoren der R-Flat SRLine zum Einbau in Schaltschränke und Steuer-/Kontrollpulte in den unterschiedlichsten Größen, können hier aus dem reichhaltigen Optionen-Katalog die entsprechenden Kundenwünsche realisiert werden. Und dies in immer kürzer werdenden Lebenszyklen sowie der zunehmenden Individualisierung (Stichwort Industrie 4.0). Der große Vorteil: hier lässt sich auf eine durchgängige und in der täglichen Anwendung bewährte Display-Palette zurückgreifen. Als Basis fungieren dabei die vielfältigen Panelgrößen, Einbauvarianten für 19\“-Schränke oder Steuerpulte sowie als Stand-Alone-Rechner mit Display im Metallgehäuse.
Die Embedded-PC-Serien
Der Hersteller hat sich auf drei Prozessor-Klassen konzentriert, um für jede Anwendung einen ausgeglichenen Kosten- und Performance-Mix im Portfolio zu haben. Die erste Stufe (IPC) ist eine sogenannte Low-Entry-Version, die mit einem Intel-Atom-Prozessor D2550 (Dual Core 1.86GHz Cedarview) ausgestattet ist. In der Standard-Variante (IPC2) kommt ein Quad-Core-Prozessor Celeron N2930 (Bay Trail) zum Einsatz. In der High-End-Ausführung (IPC5) mit den iCore-Version i5 bzw. i7 (4. bzw. 5. Generation) wird die größtmögliche Prozessorleistung geboten. Dabei stellt die Serie den momentanen Stand der Technik dar. Neben der entsprechenden Hardware bietet dieser Hersteller als Partner auch eine Komplettlösung mit installierter Software an. Dabei definiert der Kunde das gewünschte Betriebssystem, egal ob Standard oder Embedded. Der Hersteller installiert zusätzlich die entsprechenden Updates, eventuelle Sprachvarianten und aktuelle Treiber. Dies hat für den Kunden den Vorteil, dass die gesamte Hardware geprüft und einem 24-Stunden Betrieb- und Temperatur-Check durchlaufen hat.
Panel-PC oder Box-PC
In der letztendlichen Konsequenz hat der Anwender die Wahl, ob er eine getrennte Rechner-Display Lösung einsetzt oder einen Panel-PC. Die Box-PCs sind eine robustere Lösung als Barebone- oder als Hutschienen-Variante (DIN-RAIL-PC). Der Box-PC kann mit wenigen Handgriffen durch die optionellen Klammern auf konventionelle Trageschienen (DIN-Rail) installiert werden. Das kompakte Gehäuse erlaubt dabei die parallele Anordnung zahlreicher Hutschienen-PCs für eine extrem hohe Leistung. Bei den Pulteinbauvarianten als Panel-PC ist der Industrierechner komplett in die Anzeigeeinheit integriert. Neben dem Rechner ist hier der Vorteil der wählbaren Displaygröße in Verbindung mit einem (Multi-)Touch zu sehen.
Die Mechanik im Einsatz
Die durch die Elektronik entstehende Wärme im geschlossenen Gehäuse wird dabei letztendlich über das Aluminium-Gehäuse lüfterlos abgeführt. Der Hersteller nennt es SESC (Smart-Energy-Saving-Cooling-Konzept) oder auch kurz Hybrid-Kühlung. Dabei ist es egal, ob die Box im Schaltschrank oder außerhalb, horizontal oder vertikal eingebaut wird. Laut Spezifikation arbeitet das System zuverlässig bei einer Umgebungstemperatur von 0 bis 55°C. Die PC-Box ist für den 24/7-Betrieb gegen erhöhte Staub, Schmutz, Vibration und Schock zusätzlich geschützt.
Die richtige Auswahl an Komponenten
Grundlage des IPC-Konzepts war die Auswahl einer zukunftsgerichteten Prozessorfamilie, die zudem leistungsstark und ökonomisch ausgerichtet ist. Dabei hat sich die Intel-Prozessorgeneration als erste Wahl bewährt. Für den Speicherausbau (Festplatten und Arbeitsspeicher) werden ausschließlich Industriekomponenten verwendet, die nach 24/7-Betrieb spezifiziert sind. Damit wird die Betriebssicherheit wesentlich erhöht und die Produktverfügbarkeit sichergestellt. Die Betriebstemperatur von -40 bis + 85°C ist wesentlich höher als bei Standard-Speichern, die mit 0 bis +70°C spezifiziert sind. Über den PCIe-Mini-Slot kann der IPC modular ergänzt werden, z.B. mit einem Raiser auf PCI-Slot für vorhandene PCI-Karten. Oder zusätzliche W-LAN, GPS-Module, CAN, etc.
Was kennzeichnet diese Industrie-PC-Box?
Industrie-PCs sind besonders für Robustheit und Langlebigkeit ausgerichtet. So nutzt es wenig, wenn der eingesetzte Speicher frühzeitig ausfällt. Die Auswahl des richtigen Speichers nach Industrieanforderungen (z.B. mit 35 Prozent erhöhter Lebensdauer gegenüber Standard) ist deshalb für Embedded-Hersteller und Anwender gleichermaßen relevant. Konventionelle Festplatten werden deshalb überwiegend durch SSD ersetzt. Der gravierende Vorteil von SSDs gegenüber Festplatten liegt also einerseits darin, dass keinerlei bewegliche Bauteile vorhanden sind und die SSDs robuster sind als Festplatten. Insbesondere im Betrieb sind Festplatten sehr anfällig gegenüber Erschütterungen, da der Schreib-/Lesekopf der Festplatte bei Erschütterungen oder durch Vibrationen auf die Magnetplatten kommen kann und dadurch die am Berührpunkt gesicherte Information in den meisten Fällen unwiederbringlich gelöscht wird. SSDs zeichnen sich aber zudem durch ihre schnellen Zugriffszeiten gegenüber Festplatten aus. Gerade im Industriebereich bieten sich SSDs durch ihre Robustheit und den geringen Stromverbrauch gepaart mit außerordentlicher Leistung an. Bei SSDs gilt es die zwei verschiedenen Bauformen zu unterscheiden. Einerseits SLC SSDs (Abkürzung für \’Single Level Cell\‘) SSDs welche pro Speicherzelle nur ein Bit speichern und MLC SSDs (Abkürzung für \’Multi Level Cell\‘). MLC-Speicher sind einerseits langsamer, da sie beim Schreiben stets 2 Spannungen anlegen müssen, zudem sind sie auch nicht so langlebig wie SLC-Zellen, da die MLC-Zellen bei gleicher Zellenzahl häufiger angesprochen werden müssen. Auch das Auslesen der MLC-Zellen bereitet eher Probleme als bei SLC-Zellen, da hier 4 Zustände zu unterscheiden sind, was den erlaubten Fehlerbereich im Gegensatz zur Unterscheidung von nur 2 Zuständen in SLC-Speichern stark einschränkt. So kann eine Veränderung der Leitfähigkeit um lediglich 1/16 ihres Soll-Wertes bei MLC-Speichern bereits zu falsch ausgelesenen Daten führen. Der enorme Vorteil von MLC SSDs gegenüber SLC SSDs ist die günstigere Herstellung. Da pro Zelle doppelt so viel Speicher verbaut werden kann wie bei SLC SSDs haben MLC SSDs einen viel geringeren Preis pro GB und sind mit größerer Kapazität erhältlich. Gerade im industriellen Bereich, wo es auf lange Haltbarkeit und Robustheit ankommt, bieten sich aber nach wie vor SLC SSDs an, da diese nicht nur Zuverlässiger sind, sondern sich auch durch eine geringere Leistungsaufnahme sowie schnellere Zugriffszeiten sowohl gegenüber Festplatten aber auch im Hinblick auf MLC SSDs auszeichnen.
Kaum Wünsche offen
Die Rechenpower wird kombiniert mit max. bis zu 8GB-DDR3-Arbeitsspeicher. Als Datenspeicher kommt eine Industrie-Ausführung von einer Solid State Disk (SSD) mit mindestens 64GB und mSata zum Einsatz. Außerdem stehen dem Anwender mind. 2 USB-Schnittstellen und eine serielle RS232-Schnittstelle für weitere Peripherie-Geräte zur Verfügung. Für die Anbindung zu einem Server stehen zwei Gigabit-Ethernet RJ45-Ports bereit.
Bei der Hardware ist noch nicht Schluss
Für einen Industrie-PC bedarf es am Ende aber noch einem Betriebssystem, um die Anwendung installieren zu können. Hierfür bietet der Hersteller eine Microsoft-OS Installation auf Wunsch fertig installiert und geprüft mit den aktuellen Updates an. Diese liegt vor in einer Embedded-Version oder einer Windows-7/10-Version, auch hier kann der Kunde frei wählen. Auch eine andere Sprachversion, Multi-Language, ist schon realisiert worden. Zusätzlich benötigte Treiber für alternative Hardware-Module wie z.B. ein Touch wird selbstverständlich auch installiert und geprüft. Darauf aufbauend kann der Kunde dann seine Anwendung, z.B. Simatic WinCC, realisieren.
Nachhaltigkeit
Ein wichtiger Kaufentscheid ist die Zukunftssicherheit der Investition. Da diese Industrie-PC/Box-PC der SR-Line aus eigener Entwicklung und Fertigung stammen, liegt die Langzeitverfügbarkeit allein bei diesem Anbieter. Auch eine Upgrade-Fähigkeit spielt eine wichtige Rolle bei der Auswahl des Systems. In der Praxis laufen die PC-Steuerungen rund um die Uhr und sollen bei neuen Anforderungen eine kurze Umrüstzeit haben. Dies hat der Hersteller durch das Baukastensystem bereits berücksichtigt.
