Обзор выпускаемых промышленных компьютеров.

Прежде чем рассматривать характеристики этих устройств, следует отметить, что они имеют большие отличия от офисных компьютеров. Компьютеры офисные и индустриальные живут как бы в двух параллельных мирах, каждый из которых имеет свои особенности, условия и, соответственно, предъявляет свои требования к технике. Мир офисных компьютеров: кабинеты, квартиры и т.д., то есть помещения с достаточно благоприятным климатом, когда температура окружающей среды редко опускается ниже нуля, когда почти отсутствуют толчки, вибрация и т.д. Среда работы же промышленных компьютеров менее комфортна. Это технологические установки, рабочие участки, цеха. В том числе и помещения, где оборудование может быть подвержено воздействию агрессивных химических сред, влажности, радиации, особенностей климата. Все это условия, когда применение обычных офисных компьютеров становится невозможным. И тогда разработчикам систем АСУ ТП приходится прибегать к применению промышленных РС, зачастую менее мощных, но более выносливых.

Столь яркое различие в условиях работы компьютеров отражается и в том, какие требования выдвигаются при выборе того или иного устройства. Каким качествам офисных персональных компьютеров уделяется большее внимание широко известно: тактовая частота, объем памяти и винчестера, разрешение и цветность монитора и т.д. К промышленным же РС совершенно другие требования: сетевые возможности, вибростойкость, ударопрочность, пыле-влагонепроницаемость, диапазон рабочих температур, габариты, позволяющие их монтировать в стандартные стойки или встраивать в технололгическое оборудование. Иногда требуется искро- и взрывобезопасность, стойкость к радиационным и магнитным полям. От промышленных компьютеров редко требуется большая мощь вычислений, они вполне могут обходится и 386 и 486 процессорами. Многие из них не имеют клавиатур и мониторов. Но главной их чертой является устойчивость к воздействию внешней среды, которая достигается различными способами.

Для защиты плат РС от ударов и вибрации применяются прочные шасси и корпуса, сами платы размещают на виброударостойкой подвеске и закрепляют защитными скобами.

Для борьбы с пылью создают внутри корпуса избыточное давление очищенного воздуха, а всасывающие вентиляторы снабжаются сменными фильтрами.

Для защиты от брызг применяется специальная брызгозащита по лицевой панели. Клавиатуры выполняются по пленочной технологии, исключающих возможность попадания различных жидкостей внутрь.

Еще одной особенностью промышленных компьютеров является отсутствие материнской платы. Процессорная плата наравне с периферийными вставляется в стандартный слот на объединительной пассивной кросс-плате. Такое решение было принято в целях ускорения ремонта, что является также одной из основных характеристик промышленных РС. Это связано с тем, что во время ремонта компьютера простаивает весь участок производства, что несет убытки для предприятия. Модульная конструкция позволяет производить замену плат за 5 - 10 мин.

Другой конструктивной особенностью является большое количество слотов расширения, которое может достигать 20, поскольку промышленным РС часто приходится взаимодействовать с большим количеством датчиков и исполнительных механизмов.

Для повышения надежности в компьютеры дополнительно установлен сторожевой таймер в задачу которого входит перезапуск системы через несколько минут в случае зависания программы путем генерации сигнала RESET или IRQ15. Также прибегают к хранению параметров SETUP в энергонезависимой памяти. Это позволяет обходится без специальных батареек. Некоторые фирмы для особо ответственных приложений выпускают отказоустойчивые компьютеры с дублирование важнейших узлов и возможностью их замены во время работы.

Вместо винчестера в промышленных компьютерах может быть использован твердотельный эмулятор дискового накопителя на базе флэш-ПЗУ, который полностью эмулирует работу винчестера, но при этом в нем нет механических частей, что позволяет использовать его в условиях вибрационных и ударных нагрузок. При выключении питания информация на нем сохраняется.

Промышленные компьютеры имеют упрочненные металлические корпуса, как правило, предназначенные для монтажа в стандартные 19² стойки или на стену. Для защты от несанкционированного доступа наиболее важные кнопки и дисководы запираются специальной дверцей.

Индустриальные IBM РС совместимые системы на нашем рынке представляются в основном фирмами Advantech, Octagon Systems, ICP, Intecolor и др. Среди представляемых ими компьютеров можно выделить 3 основных группы:

1. интегрированные РС,

2. встраиваемые РС,

3. промышленные ноутбуки.

Промышленные ноутбуки по внешнему виду напоминают обычные ноутбуки. Отличие состоит в более сильной защите от воздействий внешней среды. Это компьютеры, которые могут работать как в условиях пыльной бури, так и в условиях морского шторма. Они имеют пыле- и влагонепроницаемый корпус, вибро- и ударопрочность в соответствии с военными стандартами, диапазон рабочих температур составляет от -20 до 50°С. Компьютеры такого класса обычно представлены на рынке фирмой Getac и находят применение в промышленности, для съема данных с необслуживаемых станций, в полевых лабораториях.

Интегрированные РС можно в свою очередь разделить на 3 типа:

- рабочие станции,

- панельные компьютеры,

- модульные компьютеры (или промышленные компьютерные контроллеры).

Характеристики этих компьютеров сведены в табл. 6.

Рабочие станции характеризуются тем, что системный блок и дисплей размещены в ударопрочном металлическом корпусе, а клавиатура, выполненная по мембранной технологии, встроена в переднюю панель. Дисплей защищен толстым стеклом, а органы управления и дисководы закрыты запираемой дверцей. Они могут устанавливаться в стандартную 19² стойку или панель. Внутри них находится кросс-плата с несколькими слотами (как правило ISA), блок питания, соответствующий стандартам UL/CSA/TUV/CE, монитор (в последнее время, как правило, цветной), клавиатура, 1 НЖМД (как правило, 3, 5²), дисковод и система вентиляции со сменными фильтрами. Некоторые модели могут комплектоваться сенсорным экраном, позволяющим использовать программное обеспечение с более дружественным интерфейсом. Монитор и клавиатура могут отсутствовать. Характеристики рабочих станций фирмы Advantech представлены в табл. 2.

Панельные компьютеры, как следует из названия, предназначены для установки на панелях или в пульты, в том числе непосредственно на управляемом техническом агрегате. От рабочих станций они отличаются, пожалуй, только меньшими размерами в глубину. Это достигается путем применения специальных дисплеев (жидкокристаллических или электролюминисцентных), уменьшения размеров плат расширения, более компактной компоновки. Технические характеристики панельных компьютеров представлены в табл. 3.

В качестве примера таких компьютеров можно взять MiPC-70, производимый фирмой Advantech, который представляет собой конструктивное объединение одноплатных компьютеров и плоских дисплеев. Компактное исполнение в виде открытой рамы, не содержащей лишних механических узлов, позволяет встраивать этот РС практически в любую систему. Выпускаются два варианта этой модеои: с цветным 10, 4² монитором (MiPC-70CT) и с монохромным 9, 4² монитором (MiPC-70М).Кроме того, они могут комплектоваться сенсорным экраном. В составе компьютера находится процессорная плата на базе микропроцессоров 486 или Pentium. Эта плата имеет шину расширения РС-104 для подключения дополнительных плат расширения, поддерживающих этот стандарт. Внутри корпуса предусмотрено одно место для установки 3, 5² НЖМД.

Большими функциональными возможностями обладает новый компьютер серии РРС-100. В нем дополнительно встроен контроллер сети Ethernet (NE-2000 совместимый, 10 BASE-T), находятся 3 порта RS-232 и один перенастраиваемый RS-232/422/485, 4 изолированных дискретных входа. Кроме того, он может комплектоваться твердотельным диском объемом до 512 Кбайт и аналоговым сенсорным экраном. И всеми этими возможностями он обладает, имея в глубину 61, 5 мм.

Модульные компьютеры схожи по своим функциональным возможностям с панельными РС и рабочими станциями, на имеют ряд преимуществ, связанных с модульной концепцией построения. К их числу относятся сведенное до минимума время восстановления, максимально облегченный монтаж и обслуживание. Компьютеры такого типа внешне похожи на программируемые контроллеры. В них устанавливаются модули процессоров, памяти, ввода-вывода и коммуникационные модули, использующие шину ISA или PCI. Кроме того, в такой компьютер могут быть установлены другие устройства, выполненные в виде стандартных ISA плат половинной длины.

Обычно они работают в автономном режиме, без монитора и клавиатуры. Примером такого компьютера может быть MIC-2000, характеристики модулей которого представлены в табл. 5. или компьютеры серии INTEC, предлагаемые фирмой ICOS (см. табл. 6).

Встраиваемые компьютеры по сути представляют собой отдельную плату, предназначенную для встраивания в стандартное или бортовое оборудование. Этот тип промышленных РС можно разделить на 2 группы:

- процессорные платы,

- одноплатные компьютеры.

Процессорные платы в основном используются в рабочих станциях и панельных РС. Производители этих плат поставляют различные модели с микропроцессорами от 386 до Pentium-200. Технические характеристики плат сведены в табл. 4.

Эти платы включают в себя процессор, флэш-BIOS, ОЗУ, разъемы для дисплеев, питания, принтера, клавиатуры и мыши, интерфейсы НГМД, НЖМД и РС-104, контроллеры VGA, порты COM1 (RS-232) и COM2 (RS-232/422/485), часы и сторожевой таймер. При этом платы умещаются в размерах стандартной ISA карты или даже в половине ее (185х122 мм).

Одноплатные компьютеры представляют собой устройства, реализующие функции обычных РС и также выполненные в виде единой платы. Они содержат в себе те же элементы, что и процессорные платы, плюс дополнительные периферийные устройства, к числу которых относится Ethernet-контроллер. Вся периферия, выполненная на плате, работает через внутреннюю шину, которая позволяет получить высокую производительность компьютера.

Фирма Advantech в данное время занимается развитием серии одноплатных компьютеров BiscuitPC, которая состоит из моделей на основе процессора 486 (PCM-4822 и РСМ-4824) и двух недорогих на основе 386SX (РСМ-3860 и РСМ-3864). Параметры этих компьютеров приведены в табл. 4.