ПРЕСС-ЦЕНТР

Высоконадёжный x86-совместимый человеко-машинный интерфейс для «горячих» условий эксплуатации

ВКС 1/2010

Ингрид Гильдебрандт (Ingrid Hildebrandt), Kontron

Компания iNOEX использует панельный компьютер Kontron Nano Client, построенный на процессоре Intel Atom и заключённый в корпус из нержавеющей стали, в своей новой ультразвуковой измерительной системе. Он выполняет функции клиента визуализации и человеко-машинного интерфейса (Human Machine Interface – HMI). Данная система предназначена для центрирования пластиковых труб с целью оптимизации толщины их стенок. Новое измерительное решение компании iNOEX позволяет быстро центрировать пресс-формы для производства тонкостенных пластиковых труб большого диаметра, уменьшая количество отходов при пуско-наладке и обеспечивая ощутимую экономию. Человеко-машинный интерфейс в составе этой системы должен был быть высоконадёжным, не содержать вентиляторов и иметь полностью герметичное исполнение с классом защиты IP66.

Пластиковые трубы большого диаметра изготавливаются следующим образом: гранулированный материал или порошок нагревается, а затем продавливается через экструзионную пресс-форму. Производительность установки зависит от диаметра трубы и составляет всего несколько метров в минуту, при этом длина линии может достигать 60 метров. Раньше не существовало способов измерять толщину стенок трубы в вакуумной камере непосредственно в ходе экструзии. Такие измерения можно было производить лишь тогда, когда экструзия завершена и труба остыла, чтобы на основе полученных данных отрегулировать головку. А правильно ли она на сей раз отрегулирована, выяснялось лишь по факту завершения очередной итерации. Всё это приводило к огромному расходу материалов и времени. Положение изменилось лишь с появлением нового блока центровки ECCO компании iNOEX. Данная система подходит для полиэфирных, полипропиленовых и поливинилхлоридных труб, имеющих диаметр от 90 мм и толщину стенок от 1,8 мм до 120 мм, и совместима как с калибровочными рукавами MAXFLEXX, так и с другими калибровочными рукавами. Измерения осуществляются автоматически без какого-либо участия оператора. Данные о распределении толщины стенки выводятся на 10-дюймовый монитор, что позволяет быстро и точно регулировать пресс-форму прямо в процессе экструзии, компенсируя избыточную либо недостаточную толщину стенки в тех или иных участках сечения трубы. В результате труба оказывается точно отцентрированной уже через несколько метров, после чего можно быть уверенным, что производственный процесс осуществляется по заданным параметрам. Ультразвуковая измерительная система оправдывает себя всего за несколько месяцев, поскольку быстрый пуск и уменьшение объёмов отходов при пуско-наладке приводят к существенному уменьшению расходов.

Клиент с «Java» для пластиковой лавы

Для своего человеко-машинного интерфейса компания iNOEX искала недорогой защищённый клиент, который был бы способен сохранять работоспособность в запылённой промышленной среде на протяжении многих лет. Ещё одним требованием было наличие 10-дюймового экрана, обеспечивающего хорошую читабельность данных даже с близких расстояний. Наконец, система должна была поддерживать операционную систему Linux и технологию Java, поскольку данные от ультразвуковых сенсоров предполагалось хранить централизованно на самом устройстве.

Intel Atom: эффективность архитектуры x86

В стандартной версии данные передаются по сети Ethernet на панельный компьютер на базе процессора Intel Atom. Процессорная архитектура обеспечивает выдающуюся производительность при низком энергопотреблении и прекрасно подходит для ОС Linux и Java-приложений. Кроме того, благодаря малому тепловыделению ЦП Intel Atom позволяют создавать закрытые высоконадёжные решения. По сравнению с x86-совместимыми чипами предыдущих поколений, обеспечивавших близкую производительность, процессоры серии Intel Atom выделяет очень мало тепла, и их потребность в охлаждении существенно снижена. Кроме того, системы на базе процессоров Intel Atom могут иметь более низкий профиль и быть более компактными. Ещё одно преимущество новых ЦП по сравнению с предшественниками аналогичной производительности – более привлекательная цена. Получается, что для открытых x86-совместимых человеко-машинных интерфейсов процессоры Intel Atom обеспечивают целый ряд важных преимуществ. Более того: такие возражения сторонников RISC-архитектур, как малое энергопотребление и низкая цена, в сегменте человеко-машинных интерфейсов больше не действуют, поскольку сегодня эти аргументы в равной степени применимы и к процессорам с системой команд x86. Архитектуры типа RISC продолжают оставаться экономичными и недорогими, однако если разработчику нужно чуть больше, лучшим выбором для него будет современный x86-совместимый человеко-машинный интерфейс на базе ЦП Intel Atom.

Рис. 1. Новое измерительное решение компании iNOEX позволяет быстро центрировать пресс-формы для производства тонкостенных пластиковых труб большого диаметра, уменьшая количество отходов при пуско-наладке

Быстрая разработка продуктов под новые процессоры


Рис. 2. Мартин Детерс (Martin Deters), технический директор компании iNOEX GmbH

Компания iNOEX остановила свой выбор на панельном решении Kontron Nano Client. Специалисты iNOEX занимались вопросами интеграции данного панельного компьютера в блок центровки ECCO, а инженеры холдинга Kontron параллельно осуществляли разработку системы. «Мы желали иметь в своём распоряжении процессор Intel Atom ещё с весны 2008 года, когда он был представлен, – сказал Мартин Детерс (Martin Deters), технический директор компании iNOEX. – И мы искали надёжного поставщика, который мог бы быстро предоставить нам подходящую платформу». Обширное продуктовое портфолио холдинга Kontron и ассортимент предлагаемых им изделий уровня плат произвели на компанию iNOEX самое благоприятное впечатление, равно как и тот факт, что Холдинг Kontron имеет статус Premier Member в альянсе Intel Communications. «На рынке промышленных компьютеров задержка с переходом на новые процессоры зачастую составляет одно-два поколения. Но мы хотели найти поставщика, который регулярно выпускает продукты самых разных типов на базе новейших процессоров. Для нас это означало бы надёжную защиту инвестиций и гарантировало бы наличие мощной программной поддержки. Холдинг Kontron не имеет себе равных по части интеграции в свои продуктовые линейки новейших процессоров, что сделало его естественным выбором».

Привлекательная цена

Кроме того, холдинг Kontron смог предложить своё решение по очень привлекательной цене. Это стало возможным благодаря синергетическому эффекту от особенностей процесса разработки продукта, глобального характера холдинга и, самое главное, низкой себестоимости производства изделий уровня плат большими партиями на собственных производственных мощностях Kontron в Малайзии (разработку систем и сборку готовых панельных компьютеров для своих европейских клиентов холдинг Kontron осуществляет в Европе). Специализированная плата для панельного компьютера на базе процессора Intel Atom была создана в Германии, что дополнительно ускоряет логистику для клиентов Kontron из этой страны.

Характеристики панельного компьютера

В настоящее время компания iNOEX использует 10-дюймовую версию панельного компьютера Kontron Nano Client. Данное решение оснащается процессором Intel Atom серии Z5xx, который производится по технологическим нормам 45 нм, и интегрированным чипсетом Intel System Controller Hub (SCH) US15W. Тактовая частота ЦП может достигать 1,6 ГГц, максимальный объём запаянного ОЗУ составляет 1024 Мбайт, благодаря чему на платформе Kontron Nano Client может работать даже ресурсоёмкая веб-визуализация. Компьютер оснащён всеми интерфейсами, которые могут понадобиться человеко-машинному интерфейсу или терминалу, включая порт Gigabit Ether­net и порт USB 2.0. Для таких приложений, как производство пластиковых труб, большое значение имеет поддержка накопителей CompactFlash, позволяющая обойтись без движущихся частей и значительно повысить устойчивость всей системы к воздействию ударов и вибрации. Промышленную ориентацию решения Kontron Nano Client выдаёт также 24-вольтовый источник питания постоянного тока. В марте 2009 года стала доступна версия панельного компьютера Kontron Nano Client с 15-дюймовым экраном, а в ноябре того же года – 10,4-дюймовая модификация. Программная поддержка стандартных версий Kontron Nano Clients включает операционные системы Windows CE, Windows XP Embedded встраиваемые версии Linux и различные протоколы, включая HTTP, XML и RDP (Remote Desktop Protocol).

 

Полноценный компьютер в роли монитора

После того, как на рынке x86-совместимых процессоров возник бюджетный сегмент, полноценные панельные компьютеры на базе соответствующих ЦП всё чаще стали использоваться как человеко-машинные интерфейсы, предоставляющие пользователю лишь функции визуализации. Причина тому – гибкость самой архитектуры, которая обеспечивает огромную свободу действий при разработке конкретных интерфейсов, а также наличие огромной армии компетентных специалистов, умеющих создавать для платформы x86 качественное графическое и иное ПО с использованием самых последних программных и аппаратных инноваций. Получается, что разработчики, желающие, чтобы их решения удовлетворяли самым высоким стандартам в области визуализации и оставались при этом открытыми для добавления новых графических функций, выбирают архитектуру x86 вполне осознанно. Компания iNOEX использует x86-совместимый компьютер холдинга Kontron для запуска операционной системы Linux и Java-приложений. Сетевое подключение центрального сервера данных к панельному компьютеру, играющему роль «монитора», даёт огромную гибкость как в смысле выбора места установки панели, так и в смысле её использования. Такая модульность создаёт хороший задел на будущее и позволяет более эффективно разрабатывать новые версии с опорой на открытые стандартизованные интерфейсы. Кроме того, пользователь может быть уверен в том, что установленное оборудование прослужит долго: с модернизацией визуализирующего «модуля» не возникнет никаких проблем даже тогда, когда используемая сегодня система будет снята с производства.