Новые универсальные промышленные компьютеры семейства Gridex

В статье рассматривается новая линейка промышленных компьютеров IPC Gridex II. Рассказано о цели ее создания, особенностях и отличиях IPC Gridex II от IPC Gridex I, сферах применения новой линейки ПК. Показаны перспективы развития за счет платформенности заложенных в ПК семейства Gridex решений.

Под «промышленным компьютером» сегодня принято понимать два основных свойства: первое связано с понятием «компьютер», в которое вкладывается в первую очередь идентичность привычными компьютерами, которыми мы пользуемся повседневно и повсеместно, и второе - с понятием «промышленное оборудование», которое подразумевает ряд серьезных требований, таких как: долгий срок службы, жесткие условия эксплуатации, наличие специфических интерфейсов и пр. Сочетая эти свойства, мы получаем на технологическом объекте управления (ТОУ) оборудование с максимально возможными на текущий момент характеристиками по производительности, объему памяти, дисков, сетевому взаимодействию и программному обеспечению. В итоге, «промышленный компьютер» является современным, универсальным и весьма мощным инструментом автоматизации практически в любых отраслях, будь то энергетика, химия и нефтехимия, транспорт или общепромышленные АСУ ТП.

При разработке своей линейки промышленных компьютеров Gridex, мы максимально стремились применить платформенный подход, что бы иметь возможность без трудностей собирать конфигурации, необходимые в конкретных случаях, для решения различных задач и соответствовать всем требуемым параметрам.

Программно-технический Комплекс (ПТК) «Торнадо-N» также является платформенным решением, основанным на «промышленных компьютерах» и сетевом распределенном вводе-выводе с дублированным Ethernet интерфейсом. Рынок ПК достаточно большой и представлен рядом известных производителей. Между тем, несколько лет назад нами было принято решение разработать свой собственный ПК, прежде всего для его использования в составе ПТК «Торнадо-N». Это позволило:

1. Избавиться от диктата производителей ПК, цели и задачи которых зачастую не совпадают с нашими, как производителя и поставщика ПТК для крупных АСУТП энергоблоков, электростанций и других подобных объектов.
2. Получить собственное стабильное и проверенное решение, готовое к тиражированию длительное время, более 10 лет.
3. Наработать компетенции, позволяющие создавать для наших систем именно такие компьютеры, которые нам требуются.
4. Создать перспективы развития ПТК в том числе и за счет развития собственных ПК.
5. Построить ПТК, полностью состоящий из оборудования нашей разработки с единым сроком службы – 15-20 лет, включая и компьютерное оборудование.

Так были разработаны промышленные компьютерные платформы семейства Gridex. Модульная конструкция не просто позволяет семейству Gridex быть универсальной вычислительной платформой: любой элемент такого компьютера можно модернизировать с применением новых, только что появившихся на рынке электронных компонентов, включая процессоры.

IPC Gridex

Промышленные компьютеры IPC Gridex, разработанные и выпускаемые компанией «Модульные Системы Торнадо», отличаются надежностью, производительностью и подходят для решения широкого спектра задач. Они имеют пассивное охлаждение, срок службы не менее 15 лет и не требуют обслуживания. Гибкий выбор оптимальной для конкретной задачи конфигурации обеспечивается модульной конструкцией IPC Gridex. Вычислительная система «всё в одном» (SOM — System on Module) с процессором нужной мощности от любого производителя (Intel, AMD, Freescale, TI, МЦСТ, «Байкал Электроникс» и др.) устанавливается на плате-носителе собственной разработки, оснащенной рядом интерфейсов для подключения требуемой периферии, что позволяет снабдить IPC Gridex необходимой функциональностью и возможностями.

Промышленные компьютеры семейства Gridex представлены сегодня двумя линейками – Gridex и Gridex II. При этом они очень схожи по структуре и архитектуре и разнятся только в некоторых технических нюансах.

Gridex (или Gridex I) основан на SOM технологии на базе Q7. Ввиду значительных ограничений по энерговыделению технологии Q7 – не более 12 Вт, в этой линейке могут быть представлены только модели на базе процессоров типа Intel Atom или аналогичных от других производителей на базе архитектур ARM, PowerPC. В рамках стандарта Q7 возможен достаточно богатый выбор процессорных архитектур. За счет применения Q7, Gridex I имеет более широкие диапазоны рабочих температур, он более стоек к жестким условиям эксплуатации.

Gridex II использует другую SOM технологию – COM Express Compact Type 6. Она допускает заметно большее энерговыделение в сравнение с Q7 – до 18 Вт, благодаря чему в Gridex II могут быть имплементированы процессоры iCore i3, i5 и i7 всех поколений, что значительно расширяет вычислительные возможности ПК Gridex II и позволяет их использовать для самых разных задач, включая те, где требуются значительные вычислительные ресурсы.

Назначение

Семейство промышленных компьютеров Gridex предназначено для решения задач, требующих высокой надежности и производительности вычислительных средств. При разработке и изготовлении компьютеров Gridex соблюдены жесткие требования, предъявляемые к компонентам систем и средств промышленной автоматизации для критически важных инфраструктурных и индустриальных объектов, поэтому они успешно применяются на объектах энергетики различного масштаба, в том числе в АСУ ТП крупных энергоблоков.

Структура

Как уже отмечалось, компьютер Gridex имеет модульную конструкцию: он состоит из платы-носителя, поддерживающей набор стандартных интерфейсов для интеграции всех элементов компьютера в одно целое – от процессорного модуля SOM до сетевых, видео, периферийных контроллеров, носителей информации.

Плата-носитель обеспечивает механическое крепление, электропитание и сопряжение процессорного модуля c модулями расширения. Процессорный модуль SOM — это самодостаточное процессорное устройство, способное функционировать под управлением операционной системы. Состав интерфейсов компьютера Gridex определяется при сборке и при необходимости может быть изменен в ходе эксплуатации путем замены имеющихся и/или добавления новых модулей расширения.

В поставляемой номенклатуре модулей расширения реализованы практически все общераспространенные интерфейсы с внешними устройствами. Стандартизованные требования к исполнению модулей расширения позволяют комплектовать компьютеры Gridex как модулями собственной разработки, так и доступными на рынке и вновь разработанными модулями других производителей. Также возможны быстрые разработка и производство новых модулей, поддерживающих специализированные интерфейсы, необходимые по условиям применения. При заказе разработки и изготовления специализированных модулей расширения, отсутствующих в номенклатуре, компания «Модульные Системы Торнадо» обеспечивает оперативное взаимодействии со специалистами заказчика на всех этапах работ и последующее техническое сопровождение вновь разработанных комплектующих.

Программное обеспечение

IPC Gridex обладает высоким уровнем совместимости со стандартными ПК, благодаря которому без ограничений поддерживается и общераспространенное, и специализированное системное и прикладное программное обеспечение. Находящиеся сейчас в эксплуатации компьютеры семейства Gridex работают под управлением операционных систем Microsoft Windows 7/8/10, Microsoft Windows Embedded 7/8/10, QNX6, а также операционных систем на базе OS Linux.

На промышленные компьютеры серии Gridex возможна установка любого PC-совместимого программного обеспечения.

Условия эксплуатации

Разработанные для особо ответственных применений и не требующие обслуживания безвентиляторные промышленные компьютеры Gridex рассчитаны на срок непрерывной круглосуточной работы не менее 15 лет при температуре от 0 до 60 °C.

Такие эксплуатационные характеристики обеспечены за счет:

• использования электронных компонентов с низким энергопотреблением, малым тепловыделением и гарантированным сроком службы не менее 15 лет;
• отсутствия элементов, содержащих электролиты;
• отсутствия механически подвижных частей;
• применения в конструкции и при монтаже современных материалов и технологий, гарантирующих надежную работу изделий в течение 15–20 лет;
• использования разъемов и конструкций, нечувствительных к вибрации;
• реализации эффективной защиты от электромагнитных помех.

Прочный металлический корпус в соответствии со степенью IP40 обеспечивает защиту аппаратуры компьютера Gridex от пыли. При этом компьютеры серии Gridex в типовом исполнении не предназначены для применения во взрывоопасных зонах. Если по условиям применения необходимо обеспечить более высокий уровень защиты, аппаратура компьютера может быть установлена в специальном боксе или в шкафу соответствующего класса применения, включая взрывоопасные зоны.

Структура IPC GRIDEX II

IPC GRIDEX II построены с применением процессорных модулей, выполненных в стандарте COM Express Compact Type 6. Конструкция IPC GRIDEX II дает возможность создавать различные их модификации путем конфигурирования всех составляющих элементов: процессорного модуля, памяти, накопителей и периферии. Принцип «конструктора» позволяет получить компьютер, отвечающий конкретным целям как для систем автоматизации объектов промышленного назначения, так и для решения любых других задач, требующих высокой надежности, производительности и малого энергопотребления. IPC GRIDEX II сочетают в себе низкое энергопотребление, высокие вычислительные и широкие коммуникационные возможности.

Внешние разъемы, элементы управления и индикации выведены на лицевую панель IPC GRIDEX II. На тыльной стороне (противоположной лицевой панели) располагаются разъемы для подключения интерфейсов RS-232, RS-485/RS-422, GPIO.

Состав элементов лицевой панели содержит фиксированную часть, присутствующую во всех модификациях IPC GRIDEX II, и конфигурируемую, зависящую от набора устройств расширения.

Внешний вид лицевых панелей IPC GRIDEX II для двух типов корпусов 11` и 19` показан на рисунках 1.2.1. – 1.2.3.

Назначение элементов лицевой панели описано в таблице 1.2.1.