SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Модель ThinkIO-Duo как этап в развитии линейки промышленных компьютеров Kontron ThinkIO

Продуктовая серия Kontron ThinkIO продолжает развиваться, вбирая в себя новейшие вычислительные и интерфейсные технологии. Очередным этапом этого развития стал промышленный компьютер ThinkIO-Duo. Данный продукт выполнен на современном двуядерном процессоре Intel Core Duo, обладает расширенной сетевой функциональностью и характеризуется повышенной эксплуатационной надежностью.

ЗАО “РТСофт”, г. Москва

RTSoft_new_Site.gif


Двуядерный промышленный компьютер

Интеграция в продуктовую линейку Kontron ThinkIO новых технологий идет в полном соответствии с опубликованным в прошлом году планом. Промышленный компьютер ThinkIO-Duo, рассмотрению которого посвящена настоящая статья, добавляет в модельный ряд Kontron ThinkIO поддержку последних достижений в индустрии микропроцессоров (рис.1). Как и другие представители продуктовой линейки ThinkIO, данный продукт монтируется на стандартную рейку DIN и адресован промышленным приложениям. 

Двуядерный процессор Intel Core Duo U2500 с тактовой частотой 1,2 ГГц и ряд других технологических и конструктивных особенностей обуславливают ориентацию ThinkIO-Duo на те индустриальные задачи, где требуется не только высокая производительность, но и надежность.

Количество Ethernet-интерфейсов у новой модели увеличено до трех, два из которых теперь имеют скорость в 1 Гбит/с. Пропускная способность, обеспечиваемая портами Gigabit Ethernet, нужна сегодня во многих приложениях с высокой интенсивностью ввода-вывода.

Следующим шагом в развитии продуктовой линейки ThinkIO должно стать появление интегрированной поддержки передовых версий Industrial Ethernet.

pic1.jpg

Рис.1. Изделие Kontron ThinkIO-Duo оснащается двуядерным процессором Intel Core Duo, не требует технического обслуживания в процессе эксплуатации и поддерживает периферию WAGO


Полноправный член семейства

На данный момент флагманом семейства Kontron ThinkIO является продукт ThinkIO-Premium. Это изделие, совмещающее в себе функциональность промышленного компьютера и программируемого контроллера, обладает большой вычислительной мощью, широчайшими коммуникационными возможностями и может использоваться практически везде, где возникает потребность в применении решений класса Industrial PC или высокопроизводительных ПЛК со средой программирования CoDeSys.

Появление в семействе Kontron ThinkIO модели ThinkIO-Duo, оснащенной многоядерным процессором, явилось ожидаемым и вполне закономерным шагом. В наши дни процессоры с архитектурой Intel Core Duo активно проникают буквально во все сектора компьютерной индустрии. Холдинг Kontron, всегда славившийся своей оперативностью по части предложения рынку продуктов на базе новых технологий, стал одним из первых производителей, интегрировавших современные многоядерные ЦП от Intel в свои промышленные продуктовые линейки.

Вместе с тем, холдинг Kontron всегда прилагал большие усилия для того, чтобы сделать миграцию на новые технологии максимально безболезненной для своих клиентов. Все изделия серии Kontron ThinkIO имеют гарантированный срок доступности на рынке не менее пяти лет. Подобные гарантии высоко ценятся разработчиками промышленных приложений, что во многом и обуславливает традиционно высокую популярность торговой марки Kontron на соответствующем рынке.

Модель ThinkIO-Premium может использоваться для организации комплексного управления, связанного с обработкой “промышленных” изображений, а также для поддержки сложной визуализации и построения систем управления перемещениями. Кроме того, благодаря богатой и расширяемой интерфейсной функциональности этого контроллера с его помощью можно осуществлять сбор и анализ данных от самых разных источников, а также организовывать связь между оборудованием и подсистемами разных типов. А отсутствие вентилятора, жесткое конструктивное исполнение, устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды и поддержка расширенного диапазона температур делают ThinkIO-Premium пригодным для эксплуатации в неблагоприятных условиях.

Новый промышленный компьютер ThinkIO-Duo имеет смысл применять в тех случаях, когда налицо повышенные требования к производительности и скорости передачи данных. ThinkIO-Duo - это очередной этап в развитии модельного ряда Kontron ThinkIO, содержащего различные модификации, версии и варианты поставки, среди которых разработчики могут выбрать те, что будут отвечать специфике их задач наилучшим образом.

Таблица 1. Существующие промышленные компьютеры класса ThinkIO-Duo

pic2.jpg



Преимущества ThinkIO-Duo

Такие характеристики промышленного компьютера Kontron ThinkIO-Duo, как высокая производительность, большая пропускная способность бортового ввода-вывода и отсутствие необходимости в техническом обслуживании позволяют ему достойно смотреться на фоне конкурирующих изделий (см. табл. 1).

Размеры ThinkIO-Duo составляют 224 x 100 x 70 мм (236 x 100 x 70 мм при наличии интерфейсного модуля для подключения периферии WAGO), и потому его можно устанавливать в те же шкафы/системы, что и более ранние модели ThinkIO. Быстрый процессор, примененный в новой версии ThinkIO, поддерживается ОЗУ объемом 512 Мбайт или 1 Гбайт. В дополнение к интегрированной флэш-памяти, объем которой может составлять от 512 Мбайт до 2 Гбайт, промышленный компьютер Kontron ThinkIO-Duo имеет разъем CompactFlash, куда можно устанавливать накопители соответствующего формата для хранения данных, создания резервных копий и/или обновления ПО.

Коммуникационная подсистема ThinkIO-Duo, реализованная на базе чипсета Intel 945GM + ICH7-M, включает два интерфейса USB 2.0, порт RS232, выход DVI-I, один порт Fast Ethernet и два порта Gigabit Ethernet (рис. 2). Интегрированное графическое ядро обеспечивает визуализацию в разрешениях до 1600 x 1200 и до 2048 x 1536 соответственно для аналоговых и для цифровых дисплеев.

Ориентацию ThinkIO-Duo на задачи промышленной автоматизации подтверждают такие атрибуты данного продукта, как наличие линий цифрового ввода/вывода, сторожевого таймера и часов реального времени, а также жесткое исполнение и опциональная поддержка модульных средств ввода-вывода WAGO 750/753. Модули WAGO весьма популярны у разработчиков индустриальных приложений, поскольку позволяют создавать большие и сложные, но гибкие системы автоматизации.

В комплект поставки Kontron ThinkIO-Duo включен BSP-пакет на базе операционной системы Windows XP Embedded или Linux (Linux OSADL).


pic3.jpg

Рис. 2. Внешний вид передней панели ThinkIO-Duo



ThinkIO-Duo в деле

Для инженеров-практиков ThinkIO-Duo интересен, прежде всего, своей развитой функциональностью ввода-вывода и эксплуатационной надежностью, а также высокой производительностью и другими особенностями, обусловленными наличием процессора Intel Core Duo.

Многопортовая поддержка Ethernet позволяет организовывать удаленный доступ, мониторинг и управление, а также обеспечивают простоту интеграции ThinkIO-Duo в корпоративные системы типа MES и/или ERP. Расширенные сетевые возможности нового продукта позволяют использовать его в роли шлюза, объединяющего устройства и подсистемы различных уровней.

Промышленный компьютер Kontron ThinkIO-Duo позиционируется как высоконадежное “монолитное” решение, не требующее никакого технического обслуживания в процессе эксплуатации. Последнее выражается в том, что ThinkIO-Duo лишен движущихся частей (вентиляторов и механических накопителей), а для поддержки его энергонезависимой памяти объемом 512 Кбайт используется не традиционная литий-ионная батарея, а ионистор Gold Cap. Иными словами, в ThinkIO-Duo просто нет компонентов с малым сроком службы.

О возможностях, открываемых архитектурой Intel Core Duo, следует сказать особо. Примененный в ThinkIO-Duo процессор Intel Core Duo U2500 отличается пониженным энергопотреблением, что позволяет воспользоваться преимуществами симметричной многопроцессорной обработки (Symmetric Multi-Processing - SMP) без принятия дополнительных мер по отводу тепла. Еще одним связанным с Intel Core Duo новшеством является поддержка технологии Intel VT (Virtualization Technology), которая упрощает администрирование аппаратных средств и позволяет создавать разнообразные “гибридные” решения. Уменьшая число используемых устройств до двух раз, можно получать экономию на аппаратных средствах, пропорциональную этому уменьшению.

Рассмотрим, как ThinkIO-Duo может помочь разработчикам в тех или иных практических ситуациях.

Как правило, в системах промышленной автоматизации необходимо обеспечить управление в реальном времени и визуализацию процесса. Благодаря технологии Intel VT, данная задача может быть решена с привлечением одного ThinkIO-Duo, для чего необходимо запустить программный человеко-машинный интерфейс на одном ядре (в одной виртуальной машине), а управляющее ПО - на другом. Причем такое решение будет еще и весьма надежным: виртуальные машины используют разные ресурсы, и потому сбой в подсистеме визуализации не сможет повлиять на работу критической части системы даже теоретически.

pic4.jpg

Рис. 3. План развития линейки Kontron ThinkIO
(обнародован холдингом Kontron в конце 2006 года)

При необходимости обеспечить повышенную надежность передачи данных, можно использовать два гигабитных порта Ethernet ThinkIO-Duo для организации дублирования соединений, а порт Fast Ethernet выделить под удаленное управление.

Если необходимо обеспечить поддержку полевой шины, хватит и одного интерфейса Fast Ethernet; соответствующий стек протоколов имеет смысл запустить под ОСРВ на одном из ядер процессора Intel Core Duo.

Порт Fast Ethernet придет на помощь и тогда, когда требуется обеспечить связь с перемещающимся объектом (мобильная передача данных). В этом случае по 100-мегабитному каналу к ThinkIO-Duo следует подключить точку доступа беспроводной сети.

Два интерфейса Gigabit Ethernet будут весьма полезны при построении систем машинного зрения, применяющихся, например, на линиях упаковки. Подключив к сдвоенным Ethernet-портам ThinkIO-Duo две гигабитных камеры, можно организовать автоматизированный контроль работы такой линии, и высокая производительность процессора Intel Core Duo будет тут как нельзя кстати.

Новый процессор будет полезен также и в тех многочисленных и многообразных ситуациях, когда вычислительный потенциал системы нужно повысить, но свободное пространство ограничено. Малые размеры ThinkIO-Duo позволяют устанавливать этот компьютер в стандартные 80-миллиметровые шкафы.

Еще один достаточно широкий класс задач, в которых востребован ThinkIO-Duo, образуют приложения, предъявляющие повышенные требования к надежности оборудования. Поскольку батарея, вентилятор и другие движущиеся части у ThinkIO-Duo отсутствуют, его можно использовать для создания необслуживаемых и/или удаленных систем (добыча/перекачка нефти и газа и др.).

Во многих промышленных приложениях оборудование подвергается значительным ударно-вибрационным нагрузкам. Благодаря пайке компонентов непосредственно на печатную плату и отсутствию жесткого диска, ThinkIO-Duo будет хорошим выбором для таких задач.

В системах противоаварийной защиты, где требуется быстрая оценка ситуации и быстрая реакция (аварии на энергоподстанциях, трубопроводах и т.п.), пригодятся такие характеристики ThinkIO-Duo, как высокая производительность и наличие быстрого ввода/вывода. Стандартные 24-вольтовые выключатели можно подключать к этому компьютеру напрямую.


pic5.jpg

Рис. 4. Устройство коммуникационного чипа netX


Линейка Kontron ThinkIO и новые промышленные сети

На рис.3 представлен план развития продуктовой линейки Kontron ThinkIO, анонсированный холдингом “Kontron” в прошлом году. Первый из заявленных этапов, связанный с переходом на многоядерные процессоры, можно считать благополучно завершенным. На очереди - освоение перспективной коммуникационной технологии EtherCAT.

Протокол EtherCAT отличается высочайшей производительностью (до 10 раз быстрее PowerLink!) и является на сегодняшний день единственной реализацией Industrial Ethernet, не требующей применения специального аппаратного интерфейса на стороне мастера. Кроме того, из всех промышленных Ethernet-технологий именно EtherCAT имеет наибольшее число сторонников. В этой связи выбор холдингом Kontron технологии EtherCAT следует признать весьма мудрым и взвешенным шагом, отвечающим стратегии Kontron по отслеживанию ситуации на смежных рынках и обеспечению доступности своих продуктов в долгосрочной перспективе.

Следующим шагом должна стать интеграция в ThinkIO еще одной технологии с поддержкой Industrial Ethernet, называющейся netX. Чип netX компании Hilscher способен навсегда закрыть вопрос коммуникационно-протокольной совместимости различных устройств и подсистем, позволяя реализовывать поддержку самых различных сетевых и шинных технологий в самых причудливых сочетаниях.

В настоящее время специалисты холдинга “Kontron” работают над портированием на платформу ThinkIO-Duo популярного пакета CoDeSys для реализации функций ПЛК.

Компания Intel уже производит процессоры Intel Core Duo, способные работать при температурах -40...+85 °C и предназначенные для создания конечных продуктов в E2-исполнении. В этой связи следует ожидать скорого появления версии ThinkIO-Duo для расширенного температурного диапазона. По общей логике развития промышленных линеек Kontron, вслед за “стандартными” моделями, привносящими в ту или иную продуктовую серию холдинга те или иные новые технологии, обычно выходят версии “для жестких условий эксплуатации”.


Продукты для разработчиков

В ближайшие годы продуктовое семейство Kontron ThinkIO продолжит расширяться. Выпустив промышленный компьютер ThinkIO-Duo, холдинг “Kontron” сделал первый шаг по пути реализации своих масштабных планов, состоящих в насыщении линейки Kontron ThinkIO передовыми компьютерными технологиями. На следующем этапе должно произойти обновление коммуникационной функциональности: все промышленные продуктовые линейки холдинга Kontron будут переводиться на EtherCAT и netX.

Быстрый процессор Intel Core Duo с поддержкой технологии виртуализации Intel VT, расширенный ввод-вывод и отсутствие необходимости в техническом обслуживании позволяет применять ThinkIO-Duo для решения самых сложных задач автоматизации. Пользователи ThinkIO-Duo могут экономить на аппаратных средствах, которые ранее требовались для реализации дополнительных функций, и быстрее выходить на рынок. Положившись на эту интегрированную, монолитную платформу, они получают возможность больше внимания уделять разработке прикладного программного обеспечения и вопросам системной интеграции. Плюс к тому, как весьма надежный и гибкий продукт, не требующий технического обслуживания в процессе эксплуатации, Kontron ThinkIO-Duo способствует снижению стоимости жизненного цикла конечных систем.


Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 4(16)_2007

В.В. Бретман – начальник отдела базовых аппаратных и программных средств для АСУ ТП
ЗАО “РТСофт”, г. Москва,
тел.: (495) 742-68-28
E-mail: pr@rtsoft.ru