Embedded Computer und Touch Panel Computer

Industriecomputer im mobilen Einsatz: Schocks, Vibrationen, Ausfall. Nein!

Vibrationen, Schläge und extreme Temperaturunterschiede – Embedded Computer, die in Fahrzeugen oder mobilen Maschinen eingesetzt werden, sind besonders harten Belastungen ausgesetzt. Um diesen dauerhaft standzuhalten, sind echte Industriecomputer gefragt, die bereits während der Entwicklungsphase für den Extremeinsatz ausgelegt werden. Wodurch zeichnet sich ein industrietaugliches Layout aus?

  • <p>Syslogic RPC Compact 71</p>

    Syslogic RPC Compact 71



  • <p>Syslogic RPC Compact 71</p>

Es rüttelt und schüttelt. Der Dieselmotor sorgt für konstante Vibrationen. Schlaglöcher versetzen dem Fahrzeug starke Stöße. Dazu kommen wegen der Sonne und der Motorabwärme Temperaturen oberhalb der 40-Grad-Marke. Denkbar schlechte Voraussetzungen für Elektronik, insbesondere für komplexe Systeme wie Computer.

Um in harter Industrieumgebung zu bestehen, sind echte Industriecomputer gefragt, die exakt für solche Voraussetzungen entwickelt und gefertigt werden. Gerade in den letzten Jahren haben sich aber immer mehr Industriehersteller dem Consumer-Markt angenähert. Infolgedessen kamen vermeintlich industrielle Produkte auf den Markt, die den Industrieanforderungen nicht gewachsen sind. Die Auswirkungen sind für viele Unternehmen verhängnisvoll – frühzeitige Feldausfälle führen zu Pannen und Produktionsausfällen. Diese wiederum verursachen Geld- und Imageverlust und nicht zu Letzt jede Menge Frust und Ärger.

Tatsächlich sorgt die zunehmende Annäherung an den Consumer-Markt dafür, dass es immer schwieriger wird, echte Industrieelektronik zu bekommen. Trotzdem gibt es einige Unternehmen, die Gegensteuer geben und die sich kompromisslosen Industriecomputern verschrieben haben. Diese Unternehmen legen ihr Augenmerk insbesondere auf fünf Punkte.

1. Keine anfälligen Bauteile
Echte Industriecomputer kommen ohne anfällige Bauteile wie Batterien oder rotierende Teile aus. Anstelle herkömmlicher Harddisks werden industrielle Festkörperlaufwerke (Solid State Disk) verwendet. Während konventionelle Harddisks wegen des mechanischen Lesekopfs bei ständigen Vibrationen und Erschütterungen frühzeitig ausfallen, bieten industrielle SSD-Speicher (Solid State Drive) eine wesentlich bessere Haltbarkeit. Im Gegensatz zu den mechanischen Harddisks funktionieren SSD-Speicher statisch, nicht optisch. Via Flash Controller werden Daten in einer Matrix aus Zeilen und Spalten direkt auf sogenannte NAND adressiert.

2. Echte Embedded-Prozessorplattformen
Längst nicht alle Prozessorplattformen, die als industriell bezeichnet werden, eignen sich tatsächlich für die harten Industrieeinsatz. Echte Embedded-Prozessoren zeichnen sich durch ihr Low-Power-Design aus. Dank niedriger Leistungsaufnahme erzeugen die Prozessoren eine geringe Abwärme. Damit erreichen sie einerseits sehr hohe MBTF-Werte (Mean Time Between Failures), andererseits wird ein anfälliger Lüfter überflüssig, was sich wiederum positiv auf die Lebensdauer des ganzen Geräts auswirkt.

Als weiteres wichtiges Kriterium gilt die lange Verfügbarkeit der Prozessoren. Echte Industrieprozessoren sind auf der Embedded Roadmap gelistet. Damit garantiert der Prozessorhersteller eine Verfügbarkeit von sieben Jahren und mehr.

3. Erweiterter Temperaturbereich
Im Feldeinsatz, sei es in Industrieanlagen, Maschinen oder Fahrzeugen, herrschen oft extreme Temperaturen. Echte Industriecomputer sind für den erweiterten Temperaturbereich von –40 bis +85 Grad zertifiziert. Wichtig ist dabei die Art der Zertifizierung, denn viele Hersteller verlassen sich auf ein Screening-Verfahren. Nur wenige Hersteller spezifizieren den Temperaturbereich bereits in der Entwicklungsphase und treffen eine entsprechende Bauteilauswahl. Nur so sind Hersteller in der Lage, einen langfristig zuverlässigen Betrieb unter extremen Temperaturen sicherzustellen.

4. Robuste Stecker
Gerade in Fahrzeugen sind ständige Vibrationen und Schocks eine Herausforderung. Zu einem industriellen Board-Design gehören robuste Stecker. Die Bahnindustrie verlangt beispielsweise nach robusten M12-Steckern, die mit ihren Crimp-Kontakten gegen Vibrationen und Schocks resistent sind. Zudem verhindern M12-Stecker, dass über die Schnittstellen Staub oder Feuchtigkeit ins Innere des Industrierechners gelangt.

5. Intelligentes Überwachungssystem
Neben der robusten Bauweise überzeugen moderne Industrierechner zudem mit cleveren Überwachungssystemen. Bei der Embedded-Herstellerin Syslogic beispielsweise beinhaltet das Überwachungssystem ein intelligentes Power Management, eine Temperaturüberwachung sowie einen Watchdog. Während beim intelligenten Power Management ein zusätzlicher Mikrokontroller das Ein- und Ausschaltverhalten überwacht und damit auch beim Abschalten des Gesamtsystems, beispielsweise einer Anlage oder Maschine, ein definiertes Shutdown-Management des Industrierechners erlaubt, stellt der Watchdog sicher, dass das System im Fall einer Störung automatisch wieder gestartet wird. Mit der Temperaturüberwachung kann der Wärmegrad im System überwacht werden und allenfalls eingegriffen werden.

Weitere Faktoren bei der Wahl eines Embedded-Anbieters
Für kompetente Embedded-Anbieter ist es mit kompromisslos industriellen Geräten allerdings nicht getan. Sie gehen einen Schritt weiter und kümmern sich um die branchenspezifische Zertifizierung der Industrierechner. Dazu gehören beispielsweise Vibrationsmessungen im Frequenzbereich von 10 Hz bis 100 Hz nach EN 60068-2-64 für die Bahnindustrie oder Schockprüfungen nach EN 60068-2-27 für die Baumaschinenindustrie.

Ein weiterer wichtiger Punkt, warum viele Kunden in echte Industrieelektronik investieren, ist die Langzeitverfügbarkeit. Im Gegensatz zum Heimanwendermarkt ist im Investitionsgütermarkt eine lange Verfügbarkeit entscheidend, weil Industrieanlagen oft über Jahre, manchmal über Jahrzehnte eingesetzt werden. Sollte es also zum Ausfall eines Industriecomputers kommen, ist es wichtig, dass ein Ersatzgerät verfügbar ist, oder das dieses, wenn nicht mehr erhältlich, nachproduziert werden kann. Entsprechend sind Hersteller echter Industrieelektronik in der Pflicht, darauf zu achten, dass neben der Prozessorplattformen auch sämtliche andere Komponenten langzeitverfügbar sind. Um das zu garantieren, achten Embedded-Hersteller bereits während der Entwicklungsphase auf die Verfügbarkeit sämtlicher verbauter Komponenten. Sollte trotzdem eine Abkündigung notwendig werden, sorgen Hersteller von echter Industrieelektronik für ein sorgfältiges End-of-Life Management. Dazu gehört, dass die Kunden über die Abkündigung informiert werden, und dass ihnen eine kompatible Ersatzlösung angeboten wird.

Bei der Evaluation von Computern für den harten Industrieeinsatz zahlt es sich daher aus, einen echten Industriehersteller zu berücksichtigen. Nur so lassen sich die Kosten für Wartung und Betrieb langfristig kalkulieren.

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