AUTOMATYKA I MECHATRONIKA Rodzaje komputerów przemysłowych (2) W poprzednim numerze Elektroniki Praktycznej dokonaliśmy obszernego przeglądu komputerów jednopłytkowych, konkurencyjnych w stosunku do Raspberry PI. Nasze zestawienie obejmowało produkty nierzadko wyposażone w ponadgigahercowe, wielordzeniowe procesory i kilka gigabajtów pamięci RAM. Mogłoby się wydawać, że komputery te mają wystarczającą wydajność by sprawdzić się nie tylko w projektach amatorskich i typowo konsumenckich, ale także w przemyśle. Niestety, nie jest to prawdą, gdyż do realnych zastosowań przemysłowych zupełnie się one nie nadają. W tym artykule tłumaczymy, dlaczego tak jest oraz pokazujemy rodzaje komputerów stosowanych w przemyśle. Komputery jednopłytkowe, choć mogą sta- formatów ze standardami pojawiającymi się kart PCI czy PCI express, dlatego producenci nowić optymalny wybór, w niektórych apli- wśród konsumenckich PeCetów. Dla więk- chętnie tworzą nowe projekty w oparciu kacjach wydają się być w pewnym stopniu szych maszyn, wymagających wielu kart o również 20-letni microATX. ograniczone. Dotyczy to sytuacji, gdy wiel- rozszerzeń, optymalnym wyborem będzie 244 mm×244 mm to wciąż dosyć dużo, kość urządzenia nie ma takiego znacze- zapewne wciąż bardzo popularny for- jak na obecne czasy, dlatego popularność nia, jak możliwość jego modernizacji. Jeśli mat ATX o wymiarach 305 mm×244 mm. na rynku przemysłowych płyt głównych w danej aplikacji panują trudne warunki Ciekawostką jest fakt, że jest to standard zdobył opracowany przez firmę VIA format przemysłowe, a jednocześnie użytkow- opracowany przez Intela już 20 lat temu. mini-ITX o wymiarach 170 mm×170 mm. nik spodziewa się, że z czasem wymagania W wypadku gdyby i ten rozmiar był zbyt Można nawet zaryzykować stwierdzenie, odnośnie mocy obliczeniowej systemu będą mały, można sięgnąć po EATX (305×330 że większość nowych konstrukcji tego typu rosły i konieczna będzie rozbudowa, zamiast mm), przy czym przemysłowe płyty w tym ma właśnie format mini-ITX, w którym po SBC można sięgnąć po przemysłową formacie produkowane są tylko przez nie- wciąż znaleźć można jedno gniazdo roz- płytę główną. które korporacje. Znacznie większy jest szerzeń, dwa gniazd pamięci RAM i wiele wybór płyt microATX (244 mm×244 mm), innych złączy. Przemysłowe płyty które stanowią nierzadko dobry kompromis Dwa lata po wprowadzeniu mini-ITX, główne pomiędzy liczbą gniazd rozszerzeń i roz- w 2003 roku VIA zaprezentowała standard Tu wybór jest o tyle łatwy, że wiele osób miarem. W praktyce rzadko który kompu- nano-ITX o wymiarach 120 mm×120 mm, będzie kojarzyło nazwy poszczególnych ter wymaga więcej niż jednej lub dwóch czyli wielkości pudełka na płytę ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 4/2016 73 AUTOMATYKA I MECHATRONIKA Moduły procesorowe Chcąc zbudować miniaturowe urządze- nie przemysłowe i dysponując projektan- tami płytek drukowanych, zamiast się- gać po komputery jednopłytkowe lub płyty główne, można zainteresować się kompu- terami modułowymi, a dokładniej – modu- łami procesorowymi. Zazwyczaj kryją się one pod skrótem „COM” co oznacza: Computer-On-Module. Idea komputera modułowego sprowadza Fotografia 18. Format płyt mobile-ITX się do słusznego założenia, że projektowa- Fotografia 20. Moduł procesorowy nie i produkcja obwodów z wykorzystaniem w formacie XTX kompaktową. Format ten w rzeczywistości nowoczesnych mikroprocesorów jest skom- obejmuje częściej komputery jednopłytkowe plikowana i kosztowna. Wymaga zaawan- jest faktycznie ograniczona, można sko- niż płyty główne, gdyż najczęściej produkty sowanej wiedzy, drogiego oprogramowa- rzystać z kwadratowych modułów COM nano-ITX oferowane są ze zintegrowanym nia i kosztownego wykonania. Nowoczesne Express Compact (95 mm×95 mm), a nawet procesorem, a czasem i pamięcią RAM. procesory komunikują się z pamięcią z uży- z COM Express Mini, którego wymiary to 55 Dodatkowe gniazda rozszerzeń, takie jak np. ciem bardzo wielu linii sygnałowych i szyb- mm×84 mm. Zestaw wyprowadzeń jest SO-DIMM czy mini PCI Express montowane kiego taktowania, co stawia duże rygory luźno związany z rozmiarem i określany są od spodu płytki. odnośnie sposobu prowadzenia ścieżek jest za pomocą Typu modułu. Typ 1 i typ Podobnie ma się sytuacja z płytami na PCB. Ponadto w gruncie rzeczy, komuni- 10 mają złącza jednostronne, z czego typ w formacie pico-ITX. Mają one wymiary kacja pomiędzy procesorem a pamięcią prze- 10 ma porty COM i USB 3.0 kosztem mniej- 100 mm×72 mm i zintegrowane procesory. biega najczęściej w identyczny sposób, więc szej liczby linii PCI Express i SATA. Typy Producenci ponadto nierzadko rezygnują nie ma potrzeby by każdy producent musiał 2, 3, 4, 5 i 6 mają złącza dwustronne o róż- z montażu pełnych gniazd wyprowadzeń od nowa wykonywać takie projekty. Zamiast nych zestawach wyprowadzeń. Najnowsza i pozwalają integratorom na samodzielne tego może skorzystać z modułu procesoro- wersja standardów COM Express pochodzi dobieranie, które złącza będą wyprowa- wego, a do niego zaprojektować względnie z 2012 roku. Warto dodać, że dawniej karty dzone, poprzez wykorzystanie uniwersal- prostą płytę bazową. Ta najczęściej wystar- COM Express Basic były znane pod nazwą nych gniazd na PCB. czy że jest dwustronna (nie wymaga dodat- ETXexpress, COM Express Compact jako Wraz z pico-ITX, w 2007 roku VIA opra- kowych warstw), a do tego to właśnie od jej microETXexpress, a COM Express Mini jako cowała standard mobile-ITX o wymiarach kształtu i wyprowadzonych interfejsów nanoETXexpress. 75 mm×45 mm, a w 2012 roku neo-ITX, ale zależy czy będzie ona pasowała do projektu Na przestrzeni lat na rynku pojawił się jak dotąd komputery przemysłowe w tych całego urządzenia. także bardzo mały standard CoreExpress standardach nie pojawiły się na rynku. Pierwsze moduły procesorowe w forma- o wymiarach 58 mm×65 mm, ale opraco- Popularności w przemyśle (a w praktyce cie ETX (Embedded Technology Extended) wała go niezbyt licząca się na rynku firma także i na rynku konsumenckim) nie zdobył zaprojektowała firma JUMPtec w 2000 roku, LiPPERT Embedded Computers. Kilka lat standard BTX ani jego pochodne. Znaleźć która dwa lata później połączyła się z Kon- temu została wchłonięta przez Adlinka, można za to komputery przemysłowe w nie- tronem i funkcjonuje obecnie pod tą drugą a standard CoreExpress praktycznie zanikł typowym formacie UTX (88 mm×108 mm), nazwą. Kontron to producent sprzętu i moduły tego typu nie są już polecane a więc nieco większe niż pico-ITX. typowo przemysłowego, co tym bardziej do nowych konstrukcji. Dobierając przemysłową płytę główną podkreśla przeznaczenie modułów pro- Zupełnie inny los spotkał standard Qse- warto jeszcze zwrócić uwagę na jeden aspekt cesorowych. Moduły ETX mają wymiary ven, opracowany podobnie jak CoreExpress – na jej wysokość. W zależności od zastoso- 95 mm×125 mm i na przestrzeni lat mocno w okolicach 2010 roku. Dzięki wspar- wanych złączy oraz dostępności kart rozsze- ewoluowały – standard ETX 3.0 przewidy- ciu dosyć dużego konsorcjum, w którego rzeń, cały komputer przemysłowy będzie wał wymiar 95×114 mm. Obecnie jednak skład wchodzi wiele dużych producen- miał inną wysokość. Jeśli tworzona maszyna nie tworzy się w oparciu o nie nowych kon- tów komputerów przemysłowych na rynku powinna być jak najmniejsza „wzwyż”, strukcji (zawierają magistralę ISA), ale nie- cały czas pojawia się dużo modułów tego warto poszukać modeli opisanych hasłami którzy producenci wciąż mają w swoich typu. Ich zaletą są przede wszystkim bar- „low profile” lub „thin” oraz niskoprofilo- ofertach stare modele. Nieco łatwiej znaleźć dzo małe wymiary (70 mm×70 mm) oraz wych kart rozszerzeń. nowsze modele wykonane w bliźniaczym fakt, że moduły te mogą zawierać nie tylko formacie XTX o wymiarach 95 mm×114, które już nie wspierają magistrali ISA, ale za to obsługują PCI-Express i SATA. Dużą popularnością cieszą się za to moduły COM Express. Format ten został opracowany w 2005 roku przez konsorcjum PICMG i obejmuje cały szereg odmian. Róż- nią się one zarówno rozmiarami, jak i zesta- wem sygnałów wyprowadzonych na złą- czu krawędziowym modułu. Największe są moduły COM Express Extended – mają wymiary 110 mm×155 mm. Standardem Fotografia 19. Moduł procesorowy są moduły COM Express Basic o wymiarach Fotografia 21. Moduł Procesorowy w formacie ETX 3.0 95 mm×125 mm. Jeśli dostępna przestrzeń w formacie COM Express Basic 74 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 4/2016 Rodzaje komputerów przemysłowych Fotografia 25. Moduł procesorowy Fotografia 29. Komputer typu Box-PC w formacie Qseven2 do montażu na szynie Fotografia 22. Moduł procesorowy w formacie COM Express Compact Fotografia 30. Komputer przemysłowy typu Fotografia 26. Moduł procesorowy Box-PC w formacie SMARC integratora jest użycie gotowego komputera wraz z obudową, dopasowaną do przewidy- wanych warunków pracy. Wtedy to warto przejrzeć oferty komputerów typu Box-PC. Są to najczęściej komputery jednopłytkowe Fotografia 23. Moduł procesorowy lub przemysłowe płyty główne z proceso- w formacie COM Express Mini rem i pamięcią, szczelnie zamknięte w dopa- sowanej do nich obudowie. Ich parametry procesory x86, ale też z rdzeniami ARM. Fotografia 27. Płyta bazowa wraz będą różniły się w zależności od przewidzia- Standard został opracowany tak, by pozbyć z modułem procesorowym nego zastosowania. Nie ma w tym zakresie się zaszłości historycznych – nie obsługuje szeroko rozpowszechnionych standardów. ani magistrali ISA, ani PCI ani nawet RS-232 Ponieważ rozwijanie projektów w oparciu Niektórzy producenci stosują wspólne lub czy EIDE. o moduły procesorowe jest trudniejsze i bar- kompatybilne obudowy dla wielu