Die fortschreitende Digitalisierung der Industrie verlangt immer häufiger nach Hardware mit Spitzenwerten bei Rechenleistung, Speicher und Datenübertragungsraten. Trotzdem gibt es zahlreiche Aufgaben, für deren Lösung Prozessoren wie Intels Core iX oder Atom zwar nett, aber zu viel des Guten und wirtschaftlich nicht darstellbar wären. Als Hersteller von Computerhardware für den industriellen Einsatz bietet Kontron daher nicht nur Single Board Computer, Computer-on-Modules und Industrie-PCs mit den leistungsfähigsten Prozessoren und Peripheriehalbleitern an. Auch unter Verwendung von Mikrocontrollern und von ARM-basierten Mikroprozessoren schafft der Anbieter von IoT- und Embedded-Computertechnik vielfältige Lösungen für die Automatisierung. Sie erfüllen eine große Vielfalt an Anforderungen nicht nur bezüglich der Prozessoren, sondern auch der Integration in Geräte, Maschinen und Anlagen. Kontron Electronics hat sich dabei auf die Entwicklung und Produktion kostengünstiger Lösungen spezialisiert und ist ein Full-Service-Anbieter für elektronische Baugruppen und Geräte mit 450 Mitarbeitern. Es ist Teil der aus fünf Unternehmen bestehenden Kontron ODM/EMS Alliance mit sieben Standorten in Deutschland, Österreich, Ungarn und Slowenien. DieserVerbund verfügt über eine jahrzehntelange Erfahrung in der kompletten Fertigungskette und über eine breite Expertise für die Entwicklung von Produkten für unterschiedliche Anforderungen.
Skalierbare Hardware
Ehe man sich den Prozessoren zuwendet, lohnt eine Betrachtung der von diesen angetriebenen Produkte. Als Grundlage für eine große Bandbreite an Anwendungen entwickelt und produziert Kontron Electronics Mikrocontroller-Baugruppen. In den überwiegend kundenspezifischen Produkten arbeiten meist 32Bit-Mikrocontroller vom Typ STM32 mit ARM Cortex-M Core. „Auf Basis der ARM-Prozessortechnik haben wir einen skalierbaren Modulbaukasten mit einem breiten Portfolio an Eigenprodukten entwickelt. Diese bedienen nicht nur direkt zahlreiche Anwendungsfälle, sondern eignen sich auch als Ausgangsbasis für kostenoptimierte kundenspezifische Entwicklungen“, erklärt Geschäftsführer Holger Wußmann. „Den Kern dieses matrixartig aufgebauten Produktportfolios bilden die System-on-Module (SoM) genannten Prozessormodule. Neben bereits vorhandenen Modulen in einem proprietären Formfaktor mit 25,5×25,5mm werden neue Module konform zur Open-Standard-Module-Spezifikation ausgeführt. Dieser neue herstellerneutrale Standard für gelötete SoM reduziert die Gesamtkosten einer Lösung gegenüber steckbaren Ausführungen.
Integration im Standard
Anwender, die diese SoM nicht selbst integrieren oder auf kundenspezifisch entwickelten Trägerplattformen nutzen, bietet Kontron unter der Bezeichnung Board-Line kompakte Computerplatinen samt Peripherie an. Diese weisen eine einheitliche Größe und Platzierung der Anschlüsse auf. „Dadurch können sich Kunden darauf verlassen, dass auch in vielen Jahren noch passende funktionsäquivalente Module verfügbar sein werden. Wir stellen die SOMs so lange her wie der jeweilige Hersteller die verwendeten Prozessoren liefert, womit wir ein hohes Maß an Zukunftssicherheit bieten“, verspricht Wußmann. Aufgrund ihrer standardisierten Abmessungen eignen sich die Board-Line-Produkte zum Einbau in ein einheitliches Gehäuse. Etwa bietet Kontron diese Produkte in seiner Automation-Line in Metallgehäusen für die Hutschiene an. So entstehen aus den Board-Produkten kleine Box-PCs mit den Maßen 111x25x76mm. Die meisten der Boards und Module sind in der Display-Line auch in Form von Touch-Panels mit 5, 7, 10 und 15,6″ Bildschirmdiagonale erhältlich. Auf der Ebene der Prozessormodule und -boards, aber auch fertiger Produkte ist somit alles vorhanden, um Automatisierungsprojekte schnell und einfach zu realisieren.
Bei Prozessortechnik vorne
Durch enge Partnerschaften mit Halbleiterherstellern kann Kontron bereits skalierbare Produkte für Embedded Computing und IIoT rund um die neuesten Prozessoren auf den Markt bringen, wenn die ersten Prozessorchips einer neuen Generation erhältlich sind. „Die Auswahlkriterien für Prozessoren sind vielfältig. Eine aufwändige HTML-Visualisierung verlangt nach einer leistungsfähigen GPU, für KI-Aufgaben bieten wir Zusatzmodule mit AI-Beschleunigerchips an“, berichtet Wußmann.
Power und Peripherie auf kleinem Raum
Die als OSM-Modul auf Basis des Quad-Core-Applikationsprozessors i.MX8M Mini verfügbaren SoM weisen für ihre Größenklasse außergewöhnliche Leistungsdaten auf. Neben einem leistungsstarken 4x-ARM-Cortex-A53-Mikroprozessor mit einer Taktfrequenz von 1,6GHz und DDR4-Speicher bietet das System ein Standardperipherie-Set mit einer Vielzahl von Schnittstellen. Zahlreiche digitale I/Os und serielle Kommunikationsschnittstellen, ein DSI-Interface sowie PWM und zwei SDIO-Schnittstellen prädestinieren das Modul für Automatisierung, Echtzeit-Kommunikation und Visualisierung. Jüngste Ergänzung des Portfolios ist ein SoM im Formfaktor Size S (30x30mm) auf Basis des iMX8Mplus. Es unterstützt dual GbE-Lan und TSN und ist damit der harten Echtzeitfähigkeit gewachsen.
Die Himbeere hat sich etabliert
Von Schulen und Universitäten kommend, setzt der ebenfalls auf ARM-Technik basierende Raspberry Pi seinen Siegeszug in industriellen Anwendungen fort. „Insbesondere die breite Verfügbarkeit kostenloser Software und die bereits aus der Ausbildung vorhandene Erfahrung veranlasst vor allem junge Entwickler dazu, auch in industriellen Anwendungen auf diese Prozessorplattform zu setzen“, sagt Wußmann. „Grund genug für uns, mit den Hardwareserien PiXtend und Pi-Tron passende industrietaugliche Lösungen anzubieten.“ Mehrere 10.000 Stück haben sich bereits im Echtbetrieb bewährt. Daraufhin integrierte Kontron bereits das aktuelle Compute Module 4.
Die SPS PiXtend Pi 4 bietet mit dem Broadcom BCM2711 den leistungsfähigsten Prozessor der Raspberry Pi Foundation. Der Quad-Core-Prozessor mit ARM Cortex-A72, 64Bit-SoC unterstützt bis zu 8GB RAM. Mit einer Gigabit-Ethernet-Schnittstelle gewährleistet der Einplatinencomputer eine schnelle Datenübertragung und bietet zwei Micro-HDMI-Ports für die Übertragung von Audio- und Videodaten.
Auch der Pi-Tron CM4 mit dem Broadcom BCM2711, 4x ARM Cortex-A72 mit 1,5GHz basiert auf der vierten Generation von Raspberry Pi. Das Board kann mit deutlich mehr Arbeitsspeicher ausgestattet werden als sein Vorgänger und bietet zusätzlich die Option auf eine vorzertifizierte WLAN/Bluetooth-Verbindung. Zur Einbindung in IoT-Anwendungen ist der Einsatz von LTE-Modulen inklusive SIM-Karten und externer Antennenanbindung vorbereitet.
