Wie das Marktforschungsinstitut IMS Ende April 2008 bekannt gab, erwartet der Markt der Hutschienen-PCs mit I/O eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 20% bis 2011. Damit übertrifft er jede andere Wachstumsprognose vergleichbarer Lösungen. Besondere Bedeutung wird dabei dem europäischen Markt beigemessen. Rund 60% des weltweiten Umsatzes sollen hier erzielt werden. Ein wichtiger Markt für Hutschienen-PCs mit modularen IO ist dabei die industrielle Automatisierung. In diesem Markt werden noch vorwiegend konventionelle SPSen eingesetzt. Diesem Markt werden Hutschienen-PCs mit IO einige Marktanteile abringen. So die weiteren Prognosen von IMS. Mit Offenheit überzeugen Besonderen Nutzen sehen die Anwender in der Offenheit der x86er-Technologie: Gestaltet der Hersteller der Steuerung seine Kommunikationsschnittstellen offen, steht der barrierefreien Kommunikation nichts mehr im Wege. So kann der Anlagenbetreiber beispielsweise ohne jegliche individuelle Clientsoftware auf die Steuerungen zugreifen, wenn ein entsprechender Webserver integriert wird. Es ist lediglich ein Browser auf dem Clientrechner erforderlich. Zusatzfeatures wie z.B. Alarmmanagementsysteme lassen sich durch die Integration von hochentwickelten Standard-Softwarelösungen von Drittanbietern umsetzen. Enorme Entwicklungskosten für proprietäre Programmierungen entfallen somit. Und sollten solche Rechner beispielsweise in der Gebäudeautomatisierung eingesetzt werden, können sie sogar ohne weiteres auch Webcams zur Gebäudeüberwachung verwalten und mit der weiteren Entwicklung z.B. im Bereich der Webtechnologien lassen sich immer weitere Zusatznutzen integrieren. Vertikal angebunden werden diese Hutschienen-PCs oft via Ethernet oder über Wireless-Technologien, wobei man letztgenannte Schnittstellen zumeist jedoch nicht direkt integriert vorfindet. Sie werden vielmehr je nach Kundenbedarf an die bestehenden Ethernet- oder USB-Schnittstellen angebunden. In Bezug auf Performance sind neueste Hutschienen-PCs mit Multi-Core Prozessoren ausgerüstet. Multi-Core Performance ins Feld bringen Eine angemessene Kosten/Nutzen-Relation von Multi-Core-basierten Rechnern in einem industriellen Schaltschrank ist jedoch nur dann gegeben, wenn die Performance auch im Feld gebraucht wird. Entsprechend komplex muss die zu bewerkstelligende Aufgabe sein. Aus diesem Grunde werden solche Hutschienen-PCs oft z.B. als sogenannte Kopf- oder Unterstationen oder Fernwirkrechner eingesetzt, die lokal als Steuerung und für den Remote-Access als Gateway dienen und somit zwei Funktionen in ein System integrieren können. Hinzu kommen Steuerungen in Maschinen und Anlagen, bei denen Steuerung und Visualisierung in einem einzigen Hardwaresystem zusammengefasst werden. Insbesondere hier spielt die Multi-Core-Technologie z.B. über Virtualisierungstechniken für die Visualisierung und/oder den sicheren Remote-Access seine Trümpfe aus, denn mit Multi-Core-Technologien kann erstmals sichergestellt werden, dass eine Steuerung trotz \’Gastsystemen\‘ das geforderte Echtzeitverhalten auch erfüllen kann. Hohe Flexibilität bei gleichzeitig harter Echtzeitfähigkeit ist demnach einer der Hauptnutzen, der aus der Multi-Core-Technologie speziell im Bereich der Hutschienen-PCs abgeleitet werden kann. Die Möglichkeit optional weitere Zusatzfunktionen vergleichsweise einfach zu integrieren sorgt dafür, sich vom Wettbewerb zu unterscheiden. In komplexen bzw. weitläufigen Installationen kommen darüber hinaus zur Überbrückung von längeren Strecken auch immer Feldbusse bzw. seit Neuerem industrielle Ethernetnetze zum Einsatz, da man sich so den Verkabelungsaufwand hin zu den dezentralen I/Os spart. Auch diese dezentralen Feldbusknoten müssen an industrielle Hutschienen-PCs anschließbar sein. Je nach Performancebedarf hinsichtlich Traffic und Responsezeit variiert dabei der Einsatz der Technologie, die für die Kommunikation im Feld genutzt wird. Heiß diskutiert wird dabei aktuell der Einsatz der passenden industriellen Ethernettechnologie. In der zukünftigen Verwendung klarer ist hingegen die etablierte Feldbustechnologie. So geht man in Deutschland nach einer in 2008 veröffentlichten Studie von Michaela Griesenbruch davon aus, dass die Verwendung von etablierten Feldbussen wie etwa Profibus und CANopen weiterhin hoch ist (siehe Grafik), selbst wenn sie in einigen Jahren Boden gegenüber den Ethernet-basierten Feldbussen verlieren werden. Und nach Quest Marketing nimmt Profinet bei 40% der Maschinenbauer, die auf Ethernettechnologien wechseln wollen, die erste Stelle ein. Es folgen Ethernet IP und Ethercat. Was liegt folglich näher, als genau diese Schnittstellen für Hutschienen-PCs mit dedizierten I/Os anzubieten, um eine möglichst breite Kundschaft mit einer Standardplattform für OEM der Automatisierung anzubieten? Multi-Core Feldbus-PC für die Hutschiene Genau dies hat Kontron nun für Multi-Core-basierte Hutschienen-PCs umgesetzt: Beim ThinkIO-Duo vereint das Unternehmen nicht nur die Leistungsfähigkeit der Dual Core-Technologie mit einem kompakten, lüfterlosen Design für die Hutschiene (70mm Tiefe / 35mm Stecklevel), nun ist der modulare ThinkIO-Duo auch eine Plattform für die Feldbusanbindung. Für die Kunden stehen Profinet RT-Controller, Profibus DP- und eine CANopen-Master-Funktionalität zur Verfügung. Das Plattformkonzept stellt dem OEM-Kunden eine flexible Basis zur Verfügung, bei der auch weitere Protokolle ohne Anpassung der Treiber möglich sind. Insofern ist das aktuelle Konzept auch für die Ergänzung weiterer Kommunikationsprotokolle für das Feld bestens gerüstet. Neben den meist nachgefragten Schnittstellen zur Kommunikation im Feld überzeugt der Hutschienen-PC von Kontron durch den Intel Core-Duo-U2500-Prozessor mit einer Taktfrequenz von 1,2GHz und 512MByte oder 1GByte RAM Hauptspeicher. Der ausschließlich passiv gekühlte Embedded IPC im robusten Aluminiumgehäuse bietet neben seiner hohen Rechenleistung und internem Flash (512MB/2GB) u.a. einen bedarfsgerecht bestückbaren Compact-Flash-Sockel als Datenspeicher oder für Backup/Updates, einen 512KB großen, nicht flüchtigen Speicher sowie alle Standard PC-Schnittstellen (2xUSB2.0, RS232, DVI-I). Die 2GBit-LAN-Schnittstellen sind immer zusätzlich zu der optionalen Feldbusschnittstelle vorhanden und ermöglichen z.B. den Anschluss von intelligenten Kameras für optische Inspektionssysteme oder Antriebe über Ethercat-Protokoll. Der Fernzugriff oder eine Anbindung in die Unternehmens-IT-Welt (betriebswirtschaftliche Systeme und Datenbanken) ist somit ebenfalls möglich. Die interruptfähigen Onboard-Eingänge können u.a. zur schnellen Reaktion auf externe Ereignisse, wie z.B. den Ausfall der 24V-Stromversorgung oder beim Überschreiten eines Endbereichsschalters, genutzt werden. Watchdog und Echtzeituhr runden das System ab. Der ThinkIO-Duo hat weder Batterie noch Lüfter, dadurch ist er wartungsfrei und das wirkt sich positiv auf die \’total cost of ownership\‘ (TCO) aus. Bei vergleichbaren Produkten ist alle drei Jahre ein Batteriewechsel erforderlich. Auch entfällt der Wechsel von Lüfterkassetten. Um den Hutschienen-PC auch in Umgebungen mit Schock- und Vibrationsbelastungen einsetzen zu können, wurde bei der Entwicklung darauf geachtet, dass keine bewegten Bauteile eingesetzt werden. Außerdem ist der ThinkIO-Duo ausschließlich mit gelöteten Komponenten bestückt, es finden z.B. weder rotierende Medien noch Speichersockel Verwendung. Durch die optionale Anbindung des modularen I/O-Systems, erreicht der ThinkIO-Duo einen hohen Freiheitsgrad bei der Auslegung applikationsspezifischer I/O-Konfigurationen. Einfach aufgesteckt wird ein I/O-Modul automatisch vom System erkannt, sodass sich mit wenigen Handgriffen eine beliebig zugeschnittene offene Steuerungsplattform realisieren und viele gängige I/Os ansprechen lässt. Die Integration von Feldbussen ist ein weiterer, wichtiger Schritt innerhalb des modularen, offenen Plattformkonzepts. Als weitere Ausbaustufe kommt z.B. die Adaption einer IEC61131-3 Software in Betracht. Wobei auch festzuhalten ist, dass mehr und mehr Anwender ihre Applikation in Hochsprache erstellen. Ob Linux oder Windows ist egal Auch bei der Unterstützung des passenden Betriebssystems richtet sich das System nach der größten Nachfrage. So bietet Kontron neben Windows XP Embedded auch Echtzeit Linux OSADL Treiberpakete als Standardprodukt an. Dies ist auch wichtig, denn die Akzeptanz von Embedded-Linux als primäres Betriebssystem belegt auch eine aktuelle Studie der Venture Development Corporation (VDC), die besagt, dass Embedded Linux bei Herstellern von Embedded-Systemen weiterhin auf dem Vormarsch ist. Während 40% der befragten Unternehmen im aktuellen Projekt eine Embedded Linux Distribution (kommerziell oder frei) verwenden, planen 87% der Unternehmen den Einsatz von Embedded Linux in ihrem nächsten Projekt. Auch die Ergebnisse der aktuellen Markterhebung von LinuxDevices.com zeigen, dass der Einsatz von Linux als Betriebssystem in den letzten vier Jahren kontinuierlich gestiegen ist und weiter steigt. Als Betriebssystem in der Automation ist Linux folglich immer häufiger eine Alternative. Für schnelle Prozesse
Kontron Europe GmbH
