Box-PCs
Alternative zum 19-Zoll-Standard
Hohe Leistungswerte und ein attraktiver Anschaffungspreis: Das sind die primären Entscheidungskriterien für die Wahl eines Industrie-PCs. Es gibt allerdings auch noch andere Kriterien, die insbesondere die Spezies 'Box-PC' als Einsatzkandidat prädestinieren.
Industrie-PCs zählen zu den Eckpfeilern des wirtschaftlichen Automatisierens. Mehr noch: Die IPCs sind Wegbereiter innovativer Produktionskonzepte, wie sie mit den Slogans Industrie 4.0 und Smart Factory assoziiert werden. Sie dienen dem Anlagen- und Maschinenbau als Schrittmacher zu mehr Effizienz und Flexibilität in der Produktion. Um diesen Leistungsanspruch einlösen zu können, ist eine präzise Systemwahl unerlässlich. Das jeweilige Anforderungsprofil des Einsatz-Szenarios gibt die Leitplanken für Ausbau, Leistung und Belastung vor. Neben diesen prinzipiellen Kriterien gilt es im Zuge der Systemselektion über die Faktoren nachzudenken, die Aufwand und Kosten während der Betriebsphase maßgeblich prägen. Denn ein auf den ersten Blick vermeintlich optimaler Industrie-PC verliert selbst bei besten Preiskonditionen schnell an Attraktivität, wenn die Durchführung anfallender Wartungs- und Reparaturarbeiten unter realen Einbaubedingungen stark beeinträchtigt wird.
Aufgrund von Umwelteinflüssen ist der Box-PC mit seinem robusten Aufbau und einer kompakten Größe erste Wahl, zumal diese Faktoren eine Montage direkt an den Maschinen oder Anlagen erlauben. Selbst in der höchsten Ausbaustufe ist ein Box-PC jedoch mit der Leistungsanforderung und der erwarteten Anzahl an I/O-Schnittstellen vieler Anwendungs-Szenarien überfordert, wenn es darum geht, sämtliche Industriekomponenten, Feldbusse, Aktoren und Sensoren einer Anlage zu steuern. In diesen Fällen müssen Unternehmen häufig auf einen 19-Zoll-Schaltschrank als Alternative zurückgreifen. Sie nehmen damit zwangsläufig einen größeren Platzbedarf sowie den Mehraufwand und die Kosten für die notwendige Verkabelung in Kauf.

Klaus Rottmayr tritt in Geschäftsführung ein
Spectra Computersysteme erweitert seine Geschäftsführung.
Ungeliebte Kompromisse
Mitunter müssen sogar beide Alternativen für ihre unterschiedlichen Anwendungen installiert werden: für letztendlich identische Aufgaben – abhängig von der Ausbaustufe – entweder die Box-PC- oder die 19-Zoll Schaltschrank-Variante.
Allerdings widerspricht ein solches Vorgehen der Effizienz und Wirtschaftlichkeit, da unterschiedliche Architekturkonzepte in der Regel einen höheren Aufwand für Design und Engineering mit sich bringen. Nicht zu unterschätzen ist darüber hinaus die Frage der Software-Kompatibilität, die für beide Plattformen im Falle von Änderungen und Updates jederzeit zu gewährleisten ist. Hinzu kommt ein deutlich komplexeres Wartungs-, Ersatzteil- und Beschaffungsmanagement, das der Betrieb unterschiedlicher IPC-Systeme stets bedeutet. Die neue Generation industrieller Box-PCs von Spectra weist für viele Anwendungsfälle einen Weg aus dieser misslichen Lage.
Aufwands- und Kostenstrukturen
Die Flexibilität und Skalierbarkeit der neuen Box-PC-Generation bieten Unternehmen die Gelegenheit, nahezu alle Einsatzfelder für IPCs in ihrer Organisation mit einer handlichen Plattform abzudecken. Eine solche Perspektive wirkt sich entscheidend auf die Höhe von Aufwand- und Kostenstrukturen aus, da nur noch für eine Plattform ein Wartungs- und Reparaturmanagement einzurichten ist. Kleinere und größere architektonische Designkniffe wirken gleichfalls aufwands- und damit kostenschonend.
In puncto Ersatzteil-Handling vorbildlich: Der Prozessor ist nicht mit dem Mainboard verlötet und kann weitergenutzt werden, sollte das Board selbst getauscht werden müssen.
© SpectraIn der PowerBox 3000 von Spectra ist beispielsweise die vierte Generation der Intel-Core-Prozessoren i3/i5/i7 (Haswell) der Desktop-Variante verbaut. Diese Wahl bietet im Vergleich zu der üblicherweise in Box-PCs genutzten mobilen Haswell-Reihe eine höhere Performance und punktet zusätzlich mit einem komfortableren Ersatzteil-Handling, da die CPU mit dem Mainboard nicht fest verlötet ist. Sprich: Der kostspielige Prozessor kann problemlos weitergenutzt werden, wenn beispielsweise der Defekt einer Anschlussbuchse den Kartenaustausch notwendig macht. Außerdem verkleinert der kabellose Aufbau des Grundgerätes nicht nur die Gefahr des Ausfalls durch gelöste Kabel, sondern er ermöglicht auch den bequemen Aus- oder Umbau, da Komponenten oder Karten weitgehend nur gesteckt oder geschoben werden. Neben der flexiblen Konfektion vereinfacht eine gute Zugänglichkeit der Komponenten die Wartbarkeit deutlich. Dazu gehört, dass die CMOS-Batterie, die SIM-Karte oder eines der beiden 2,5-Zoll-Laufwerke ohne Öffnen des Gehäuses über eine Service-Blende bequem austauschbar sind. Mit anderen Worten: Der IPC muss nicht mehr – wie heute üblich – abgebaut und an einen geschützten Ort gebracht werden, nur weil ein turnusmäßiger Austausch der Festplatte oder ein Batteriewechsel ansteht.
Zudem lassen sich CMOS-Batterie, SIM-Karte und eines der 2,5-Zoll-Laufwerke über die Service-Blende einfach wechseln.
© SpectraDie Box-PC-Serie unterstützt zudem die Montagetechnik der Bosch-Rexroth- beziehungsweise Item-Profile. Konkret können die Kühlrippen des Aluminium-Körpers Nutensteine aufnehmen, die eine Verbindung mit diesen standardisierten Profilen erlaubt. Unternehmen müssen zur Befestigung der Industrie-PCs nicht erst in teures Spezialwerkzeug investieren, sondern können direkt auf standardisiertes, meist bereits vorhandenes Montage-Werkzeug und Befestigungsmaterial zurückgreifen. Daneben kann der Box-PC dank der speziellen Montagetechnik auch andere Module an seinem Gehäuse aufnehmen.
Als einer der Eckpfeiler des wirtschaftlichen Automatisierens muss der IPC selbst dem Gebot der Wirtschaftlichkeit folgen. Das betrifft einerseits die Frage nach Flexibilität und Skalierbarkeit, um mit einer Plattform eine möglichst große Bandbreite an Einsatz-Szenarien abzudecken, und anderseits gleichermaßen den Aspekt der Aufwand- und Kostenstrukturen während der gesamten Nutzungsperiode. Das Beispiel zeigt, dass ein kompakter Formfaktor nicht im Widerspruch zu Leistungsbandbreite und Ausbauvielfalt steht.
Autor:
Eric Biank ist Produktmanager für IPC-Komponenten und Embedded-PCs bei Spectra.
Der Box-PC im Detail
Die PowerBox-3000-Serie von Spectra stellt mit ihren Erweiterungsoptionen eine Kombination der Kompaktheit des Mini-PCs und des Leistungsvermögens der 19-Zoll-IPC-Klasse dar. Es stehen drei Gehäuse mit unterschiedlichen Box-Höhen (85,8 bis 126 mm) zur Wahl. Das höchste Gehäuse (H×B×T: 126 mm × 227 mm × 261 mm) bietet Raum für ein optionales Einschubmodul mit zwei PCI/PCIe-Steckkarten. Über eine Mini-PCIe-Karte auf der Oberseite der Hauptplatine lässt sich ein WiFi/3G/GPS-Betrieb realisieren. Zusätzlich erhöhen zwei weitere Mini-PCIe-Steckplätze die potenzielle Zahl der Schnittstellen/Feldbusse. Die Schnittstellen können über einheitliche Steckerblenden im Gehäuse nach außen geführt werden. Um im Bereich der PCI/PCIe-Einsteckkarten einem 'HotSpot' vorzubeugen, ist optional ein interner Lüfter installierbar. Der Arbeitsspeicher lässt sich auf 32 GByte ausbauen. Speicherkomponenten lassen sich über zwei mSata-Interfaces anschließen, die beispielsweise zum Ausfallschutz für einen RAID-Verbund nutzbar sind. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, zwei 2,5-Zoll-Schächte mit HDD/SDD- Laufwerken zu bestücken.
Mit Hilfe der Mini-PCIe-Karten lässt sich die Zahl der verfügbaren USB-Anschlüsse von acht (4 × USB 2.0, 4 × USB 3.0) auf bis zu 20 ausbauen. Darüber hinaus kann der Box-PC mit bis zu sechs LAN-Anschlüssen (10/100/1000 GbE) ausgestattet werden. Optional können vier PoE-Ports (Power over Ethernet) konfektioniert werden, um auf einem Kabel neben dem Datenaustausch RFID-Lesegeräte, IP-Telefone oder IP-Kamera mit Energie zu versorgen. Bis zu sechs COM-Ports (5/12 V) sowie jeweils vier galvanisch getrennte E/As stehen ebenso zur Wahl.












