Промышленный компьютер

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Промышленный компьютер[1] — компьютер, предназначенный для обеспечения работы программных средств в промышленном производственном процессе на предприятии: например АСУ ТП в рамках автоматизации технологических процессов.

Первым промышленным компьютером принято считать выпущенный в 1984 году IBM 5531 Industrial Computer[2].

Промышленный компьютер[3] — универсальный термин который может обозначать любой компьютер, не обязательно IBM PC-совместимый, не обязательно с архитектурой x86 и не обязательно адаптированный к неблагоприятным условиям. Его характеристики определяются потребностями конкретной задачи и конкретного заказчика[4].Промышленный ПК является частным, но наиболее распространенным видом промышленных компьютеров, являясь более сложным решением по сравнению с программируемым контроллером или встраиваемыми системами. Частный случай - промышленный планшет. Стандарты компьютеров, используемых в Вооруженных силах России, ФСБ и др. близки по требованиям к промышленным компьютерам, поэтому производятся теми же производителями как заказная продукция.

Условия использования промышленных компьютеров[править | править код]

Тем не менее, промышленные компьютеры зачастую работают в тяжелых условиях, и от них требуется:

  • повышенная вибростойкость, ударостойкость (вплоть до нескольких тысяч g). пример - системы наведения.
  • стойкость к перепадам температур окружающей среды; Стандартные требования к военным компьютерами в России: работа в температурном диапазоне от -55С до +85С.
  • стойкость к воздействию влаги, воды; имеются модели, способные работать под водой и соответствующие степени защиты IP 69 и так далее.
  • стойкость к щелочам, кислотам - зачастую за счет корпусирования в защитный корпус;

Срок приобретения (Lifetime)[править | править код]

Отдельно стоит выделить долгий срок производства промышленных компьютеров, срок жизни, т.н. Lifetime. Поскольку промышленное оборудование должно сохранять устойчивую работоспособность долгий срок, от 2 лет и более, причём средний срок работы около 10 лет, то необходимо обеспечивать ремонтопригодность аппаратной платформы. Именно поэтому одну и ту же аппаратную версию промышленного компьютера можно приобрести в течение 2-3-5, а то и 10-15 лет, что позволяет успеть разработать устройство для промышленного применения, организовать тестирование в полевых условиях, организовать серийное производство, продажу заказчикам, в течение всего срока жизни промышленного оборудование. Это сложная задача, но она оправдывает себя в условиях, когда стоимость промышленное оборудования может в разы превышать стоимость промышленного ПК, которое этим оборудованием управляет.

Задача увеличения срока непрерывной поставки промышленных компьютеров.[править | править код]

Поскольку это не всегда возможно, по объективным причинам, например, из-за дороговизны, а то и невозможности восстановления оборудования, которое производит компоненты для промышленных ПК, то были стандартизированы некоторые типоразмеры компонентов, что позволило уменьшить затраты при производстве промышленных компьютеров, и что положительно повлияло, в конечном счете на срок службы промышленного оборудования, использующего в составе комплекса промышленные компьютеры, промышленные процессорные платы и платы расширения.

Т.е. способы преодоления небольшого срока жизни компьютерных компонентов:

  • производство процессорных плат и комплектующих, входящих в долговременную программу производства у производителей комплектующих. К примеру, у производителя Intel имеется программа поддержки производителей промышленных компьютеров, благодаря чем некоторые из процессоров Intel, отмеченных участием в программе Embedded, выпускаются 5 лет и более, в то время, как стандартная продолжительность серийного выпуска процессоров - около 1 года[5]
  • использование Систем на модуле. Данная архитектура позволяет заменять процессорный модуль, установленный на базовую плату, в то время как эта базовая плата остается неизменной, по форме и подключаемым интерфейсам.
  • использование плат стандартного типоразмера.
  • создание складского запаса комплектующих либо полуфабрикатов.

Все эти методы нацелены на сохранение продолжительной и надежной работы оборудования, и позволяют максимально его увеличить.

Повышенный срок службы промышленных компьютеров.[править | править код]

Промышленное оборудование должно сохранять работоспособность 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Как правило, конкретный производитель четко указывает срок службы промышленного компьютера, для чего проводятся либо испытания, либо производятся теоретические расчеты надежности составляющих компонентов. Эти расчеты различны для разных типов производимых устройств. Для более надежных устройств требования повышенные, благодаря учету повышенного износа компонентов. В целом, расчетный срок бытовых компьютеров лежит в пределах 10-30 тыс часов работы, причём работа должна прерываться на "отдых", к примеру, 8 работы, 8 часов отдых. Срок службы промышленных устройств зависит от условий работы, но в целом, срок службы превышает 100 тыс. часов непрерывной работы 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Указаны примерные цифры, конкретный срок службы зависит от множества факторов.

Промышленные SSD, промышленная оперативная память.[править | править код]

При многообразии задач в промышленности конкретный производитель оборудования (ОЕМ производитель) использует различные качества какой-то модели оборудования, к примеру, жесткость процессорной платы и компактность ему жизненно необходимы, в то время как срок жизни - нет. В таких условиях производитель оборудования идет на удешевление конструкции. К примеру, устанавливает надежную материнскую плату или просто плату компактного размера промышленного типа с памятью, жестким диском, периферийными устройствами из сектора общего назначения. Такое решение обычно оправдано удешевлением всего устройства в целом при производстве серий. Но чтобы обеспечить максимальную надежность, максимальный срок службы, используют также комплектующие, специально предназначенные для работы в тяжелых условиях.

К примеру, срок работы промышленного SSD может в пять - десять раз превосходить те, что используются в бытовых компьютерах. Оперативная память для промышленных компьютеров выглядит похоже, но в ее составе могут использоваться компоненты с повышенной надежностью, расширенным температурным диапазоном, стойкостью к вибрациям. К примеру, для компенсации истирания контактов оперативной памяти so-dimm в условиях вибрации увеличивают толщину слоя т.н. goldfinger, золотого покрытия на контактах.

Область применения[править | править код]

  • Применяется в составе управляющих, контролирующих и измерительных комплексов в различных областях промышленности, в том числе в тех областях, где требуется непрерывная работа в течение долгого времени без сбоев; работа в тяжелых условиях. т.е. АСУ, АСУТП и т.д. А также работа во взрывопасных зонах различных типов.
  • для создания систем управления технологическими процессами используется в качестве верхнего уровня. Программное обеспечение, включая SCADA позволяет объединять несколько (сколько требуется) систем нижнего уровня, чаще всего управляемых ПЛК;
  • в качестве составных частей диагностических комплексов, комплексов жизнеобеспечения, и т.д. в медицине;
  • в качестве аппаратной платформы для реализации визуализации и человеко-машинного интерфейса (например в информационных и платежных терминалах).
  • на базе промышленных компьютеров зачастую организовываются общественные медиасистемы, например, реклама, информационное оповещение, и т.д.

Форм-фактор[править | править код]

Корпуса и варианты компоновки[править | править код]

Значительная часть корпусов промышленных ПК имеет конструкцию для размещения в стандартной 19-дюймовой стойке. Некоторые являются переносными или планшетными. Также к промышленным компьютерам можно отнести исполнение корпусов панельных и встраиваемых компьютеров.

Материнские платы и платы расширения[править | править код]

  • ATX: стандарт материнских плат для обычных ПК, определен Intel.
  • EBX: процессорные платы под размер диска 5.25" (203 x 146 мм). Определен Ampro и Motorola.
  • ETX: Процессорные платы и платы расширения. Определение особенностей секционных ЦПУ модулей процессоров и плат расширителей с межплатными соединителями. Определено Jumptec.
  • PC/104 и PC/104+: процессорные платы и их расширения под размер 3.6 x 3.8 дюйма. Определено PC/104.
  • MicroPC: форм-фактор (124×112 мм) IBM PC-совместимых (x86) промышленных компьютеров для жёстких условий эксплуатации.
  • CompactPCI, PCI-ISA, ePCI-X: форматы определенные консорциумом PICMG.
  • PISA: Определения особенностей плат и интерфейсов PCI и ISA расширителей с вставными процессорными платами и разъёмами для EISA расширителей. Определено Jumptac.
  • SOM-144: Процессорные платы и платы расширения. Определение особенностей секционных ЦПУ модулей процессоров и плат расширителей с существующими модулями 144-контактных SO-DIMM с межплатными соединителями. Определено Advantech.
  • Tiny-Bus: Особенности решений модульных расширителей компактного размера и расширителей множественных шинных интерфейсов включая графический PCI-Express x16, PCI-Express x4/x1, AGP и PCI. Определено Liantec.
  • Mini-ITX: Mini-ITX это формфактор 17 x 17 см (или 6.7 x 6.7 дюймов) малопотребляющих материнских плат разработанный VIA.
  • StackPC — альтернативная спецификация PC/104[6].
  • nano-ITX - компактная процессорная плата размер 120x120 мм. Определено VIA TEchnologies. В данный момент производятся Advantech, Axiomtek, Avalue, Commell, и другими производителями.
  • SHB Express (PICMG 1.3) - пассивная объединительная плата (System Host Boards) с разъемами PCI Express. Спецификация SHB официально утверждена в марте 2005 года. Она предполагает применение одноплатного компьютерного модуля, стыкуемого непосредственно c разъемами пассивной кросс-платы, в которой содержится множество слотов PCI Express.[7][8]

Дополнительное оборудование[править | править код]

Плата сетевого адаптера устанавливаемая в слот расширения шины PCI для сетевого взаимодействия на основе интерфейса MPI

Многие промышленные компьютеры оборудованы дополнительным программно-аппаратным контролем за работоспособностью, а также интерфейсами промышленных шин (MPI, PROFIBUS, CAN).[источник не указан 1435 дней]

Программное обеспечение[править | править код]

Операционные системы[9]

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Словарь терминов на сайте ICNews wikipedia: http://www.icn.ru/dictionary/?letter=%D0%9F. ICNews. ICNews (8 марта 2009). Проверено 8 марта 2009. Архивировано 26 марта 2012 года.
  2. Архив фирмы IBM за 1984 год (англ.)
  3. Промышленные компьютеры — наглядные способы применения
  4. Статья «Пролетая над страной K-Systems», Автор: Эдуард Пройдаков, PC-WEEK 26.03.2002 http://www.pcweek.ru/themes/detail.php?ID=61159. PCWEEK. PCWEEK (26 марта 2002). Проверено 8 марта 2009. Архивировано 26 марта 2012 года.
  5. ARK | Ваш источник спецификаций по продукции Intel®, Intel® ARK (Product Specs). Проверено 27 января 2017.
  6. Rick Lehrbaum Rugged SBC runs Linux on 5th Gen Core, expands via StackPC, LinuxGizmos
  7. Слюсар В.И. Новые стандарты промышленных компьютерных систем.//Электроника: наука, технология, бизнес. – 2005. - № 6. – С. 50 - 53. [1]
  8. Слюсар В.И. PCI Express. Лицо стандарта.// Мир автоматизации. – 2006. - № 1. - C. 38 – 41. [2]
  9. Материалы, по которой написана статья[какая?] в англоязычной wikipedia: http://www.globalsources.com/gsol/I/Industrial-panel-PC/a/9000000101154.htm. Global Sources  (недоступная ссылка — история). Global Sources (7 октября 2008). Проверено 8 марта 2009.