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Industriecomputer: Durchblick dank 19-Zoll-IPC

Fortsetzung des Artikels von Teil 2.

Die IPC-Anforderungen

Rückseite des Industrie-PCs Bildquelle: © Heitec

Auch die Rückansicht des Industrie-PC lässt sich je nach Anwendung mit unterschiedlichen Schnittstellen ausstatten.

Technisch wählte man bei der Systemlösung ein kostenoptimiertes 19-Zoll-Industrie-PC-Gehäuse, dessen kompakte, robuste Struktur ideal für die Anwendung sowie die Software-Anforderungen geeignet ist. Der von Heitec nach Vorgabe des Kunden vorkonfigurierte Industrie-PC übernimmt die Auswertung der einzelnen Röntgenbilder mit einer sehr leistungsfähigen Nvidia-Grafikkarte und weiteren entsprechend performanten Komponenten. Die Auswertung der Bilder kann dadurch nahezu in Echtzeit erfolgen und verringert die Taktzeiten während der Massenproduktion erheblich. Einige Adaptionen an der Hardware waren in diesem Fall allerdings noch notwendig: So waren etwa vom Kunden weitere Schnittstellenkarten gewünscht, mit welchen die Kommunikation mit der Anlage erfolgt. Trotz maximalen Leistungsziels war der Anspruch, alles so kostengünstig wie möglich zu konzipieren. Eine Standardlösung war also schon in dieser Hinsicht aufgrund ihrer schnellen und unkomplizierten Anpassungsfähigkeit an den Anforderungskatalog von Vorteil. Front- und Rückseite können zum Beispiel mit unterschiedlichen Panels für USB-Anschlüsse, Stecker oder LEDs ausgestattet und bei Bedarf mittels optimierter Laufwerke größere CPU-Kühlaggregate angeschlossen werden. Um genau in den Steuerungsschrank zu passen, mussten die 19-Zoll-Industrierechner bei einer Höhe von 4HE in der Tiefe auf 380 mm reduziert, und gleichzeitig musste der Platzbedarf der Messkarten berücksichtigt werden. 

Ein Industrie-Mainboard mit Hochleistungs-Xeon-Prozessor mit acht Prozessorkernen stellt die erforderliche Rechenleistung zur Verfügung. Die zusätzliche spezifische Grafikkarte für den erweiterten Temperaturbereich und mit Langzeitverfügbarkeit ist mit Server-CPU und -Mainboard kombiniert. Für den hohen Bedarf an Speicherplatz und Datensicherheit und um Datenverlust bei Defekten vorzubeugen, werden mehrere Festplatten im RAID-Verbund (Redundant Array of Independent Disks) eingesetzt, welche für den Dauer­einsatz ausgelegt sind und durch die Verwendung von Schwingungsdämpfern und Schockabsorbern unempfindlicher gegen Stöße und Vibrationen gemacht wurden.

Eine bessere Belüftung wird unter anderem durch eine spezielle Befestigung der Nvidia Quadro P2000 Grafikkarte mit 5 GByte erreicht. Um im geschlossenen Gehäuse bei der großen Datenverarbeitungsmenge Hotspots zu vermeiden, wird die Luft vom Lüfter durch die eingebaute Filtermatte ins Gehäuse-Innere gezogen. Durch den nun herrschenden Überdruck entweicht die warme Luft durch die perforierten Lochbleche an Vorderseite und Rückseite. Die Filtermatte ist von vorne leicht zugänglich und wechselbar und hat den zusätzlichen Effekt, das Eindringen von Staub und anderen Kontaminierungen zu verhindern. Diese effiziente Art des Wärmemanagements wurde vor Auslieferung durch Thermosimulation und Volllast-Tests unter realen Umgebungsbedingungen validiert.

Die auf höhere industrielle Temperaturbereiche ausgelegte ATX-Netzteile sind für einen optimalen Arbeitspunkt mit genügend Reserven dimensioniert – ihre Leistung ist doppelt so hoch angesetzt wie der normale Betriebszustand des Systems, da ihr höchster Wirkungsgrad bei 50 % der maximalen Leistung erreicht wird. Die Ansteuerung der Anlage erfolgt über echtzeitfähiges Profinet und partiell über eine COM-Schnittstelle. Die Verbindung der Rechner untereinander und zum Fabriknetzwerk findet über Ethernet statt. Außerdem wurde das Gehäuse EMV-dicht ausgelegt, um das Risiko bei der Zulassung und auch während des Betriebs zu minimieren.

Bei einer komplexen Anwendung wie der beschriebenen ist zuverlässig funktionierende Gehäusetechnik auf Basis eines Industrie-PC ein wichtiges Element im Gesamtverbund. Hier bildet ein modulares Systemkonzept eine zukunftssichere Grundlage für künftige Anpassungen und Updates.

Autor:
Stephan Leng ist im Produktmanagement Geschäftsgebiet Elektronik bei Heitec.