Industrie-PCs 19“-Rechner-Serie mit Core-2-Duo-Prozessor

Die Kombination rechenintensiver Aufgaben wie Messtechnik, industrielle Bildverarbeitung, Prozessvisualisierung und nicht zuletzt Anlagenautomation setzen mittlerweile überdurchschnittliche Rechenleistung voraus. Deshalb setzt Siemens in ihren Industrie-PCs der Simatic-Rack-Serie die Core-2-Duo-Prozessoren von Intel ein, um viele Anwendungen zeitnah parallel bedienen zu können.

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Hohe Leistung, ständige Verfügbarkeit, Skalierbarkeit und Flexibilität sind die Anforderungen an eine moderne Fertigungsautomatisierung. Vor diesem Hintergrund hat Siemens auf Core-2-Duo-Prozessoren basierende 19“-Rack-PCs entwickelt, die mit Standard-Betriebssystemen als Industrie-Workstations oder -Server zum Einsatz kommen.

Seit Jahrzehnten ist die 19“-Technik als Standardbauform in der Industrie etabliert. Mit genormten Einbaumaßen (Gerätebreite 19“) und einfacher Befestigung sind selbst bei PC-Weiterentwicklungen keine konstruktiven Änderungen nötig. Die neuen Simatic-Rack-PC 547B und 847B des Bereiches Automation and Drives der Siemens AG sind in vier Höheneinheiten (4HE) konzipiert, um ein Maximum an Erweiterbarkeit und E/A-Flexibilität bei gleichzeitig optimaler Belüftung der internen PC-Komponenten zu erreichen. Sie sind für den zuverlässigen 24-Stunden-Dauerbetrieb in industrieller Umgebung ausgelegt.

Robustes Gerätekonzept für den rauen Industriebetrieb

Ein robustes Ganzmetall-Gehäuse sorgt für hohe elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) sowie Stoß- und Vibrationsfestigkeit. Durch kompakter Maße (19“, 4HE, 448 mm Tiefe) können die Rechner ohne Zusatzmaßnahmen in Schaltschränke mit nur 500 mm Tiefe eingebaut oder alternativ mit einem so genannten Tower-Kit in senkrechter Lage aufgestellt werden. Stabile Kartenniederhalter sichern sowohl kurze als auch lange Erweiterungsbaugruppen während des Betriebs oder des Transports.

Hitze und Staub richten keinen Schaden an

Eine durchdachte Positionierung aller Bauteile sorgt für einen ausreichenden Luftstrom im Gehäuse zur Kühlung der relevanten Komponenten und stellt den stabilen Betrieb bei voller Prozessorleistung ohne Heruntertakten des Prozessors (Throttling) sicher. Sensorgesteuerte, kugelgelagerte Lüfter sorgen auch bei höheren Umgebungstemperaturen im Vollausbau für die einwandfreie Entlüftung der Industrie-PCs. Einer thermischen Überlastung der Komponenten wird damit frühzeitig begegnet und somit gleichzeitig die Lebensdauer des PCs verlängert.

Ein lüftergesteuertes Überdruck-Entlüftungskonzept und einfach zu wechselnde Staubschutzfilter schützen die Geräte vor dem Eindringen von Staub, um einen Kurzschluss auf dem Motherboard zu verhindern. Zudem sind die Gehäuse durch die äußere Lackierung und innere Oberflächenbehandlung schmutz- und rostresistent.

Insgesamt sechs High-Speed-USB-2.0-Schnittstellen ermöglichen mit einer Geschwindigkeit von 480 MBit/s eine schnelle Datenarchivierung auf externe Laufwerke und sorgen für umfangreiche Kommunikationsmöglichkeiten mit externer Peripherie. Aber auch ältere Geräte mit parallelen oder seriellen Anschlüssen sind dank der in den Rack-PCs integrierten COM-, LPT- und PS/2-Schnittstellen anschließbar. Zudem können über einen Audioanschluss akustische Alarme ausgegeben werden, um Anlagen- oder Maschinenzustände zu signalisieren.

Eine abschließbare Fronttür bzw. Frontklappe schützt die Wechsellaufwerke, USB-Schnittstellen und die Ein-/Aus-/Reset-Taster vor unsachgemäßem Gebrauch. Potenzielle Ausfälle werden durch integrierte Diagnose- und Meldefunktionen für Temperatur, Lüfter und Watchdog weitgehend vermieden.

Unterstützt wird dies durch ein Front-LED-Konzept für die effiziente Eigendiagnose.

Gerade die Kombination von mehreren rechenintensiven Aufgaben wie Messtechnik und industrielle Bildverarbeitung bzw. Prozessvisualisierung auf einer Hardwareplattform setzen leistungsfähige Industrie-PCs voraus, die möglichst viele Anwendungen zeitnah parallel bearbeiten können. Die Simatic-Rack-PCs sind für diese Aufgaben mit der aktuellen Core-2-Duo-Prozessorgeneration von Intel ausgestattet. Zudem unterstützen diese Prozessoren deren Extended-Memory-64-Technologie und sind damit für den Einsatz von zukünftigen 64-Bit-Applikationen gerüstet.

Mit bis zu 4 GByte SDRAM (DDR2-667) ist auch der Arbeitsspeicher für anspruchsvolle Industrieapplikationen ausgelegt. Die standardmäßige Dual-Channel-Konfiguration bringt einen höheren Datendurchsatz beim Lesen vom bzw. Schreiben in den Speicher, was für datenintensive Anwendungen ein weiterer Vorteil ist.

Hochauflösende 3-D-Grafik und Mehrschirmbetrieb

Für einen schnellen Bildaufbau und eindrucksvolle Visualisierungen mit einer Auflösung bis 2048 x 1536 Pixel für analoge und digitale Bildschirme sorgt der auf dem Motherboard im Chipsatz integrierte 2- und 3-D-Grafik-Controller namens Grafik-Media-Beschleuniger 950 (Graphics Media Accelerator, GMA) von Intel. Dieser kann auch höher auflösende Grafiken schnell berechnen und darstellen, ohne dass eine gesonderte Grafikkarte eingesetzt werden muss.

Als Option für Mehrbildschirmbetrieb ist eine passiv gekühlte PCI-Express-x16-Grafikkarte der Quadro-NVS-Serie von Nvidia vorgesehen. Diese Karte bietet hohe Leistung und Stabilität beim Betrieb von zwei Monitoren. Sie lässt auch einen gemischten Betrieb der beiden Bildschirmtypen DVI und VGA zu.

Redundante Datenhaltung garantiert hohe Zuverlässigkeit

Die Systemverfügbarkeit wird durch den im Intel-Chipsatz integrierten SATA-RAID-Controller erhöht, ohne dass ein Erweiterungssteckplatz für einen RAID-Controller belegt werden muss. Die redundante Datenhaltung (auf zwei Spiegelplatten – RAID1) ermöglicht den uneingeschränkten Betrieb auch während eines Festplattendefekts. Und schließlich können durch optionale Hot-Swap-Wechselrahmen defekte SATA-Festplatten auch im laufenden Betrieb ausgetauscht werden.

Als Datenträger für eine schnellere Datenübertragungsrate bis 300 MByte/s und höhere Laufwerkzuverlässigkeit sind Serial-ATA-Festplatten mit NCQ-Technologie (Native Command Queuing) im Einsatz. Diese Technologie optimiert und beschleunigt die Verwaltung der Schreib- und Lesevorgänge und reduziert den mechanischen Verschleiß, da bis zu 32 eingehende Befehle intelligent neu geordnet werden, bevor auf die Daten zugegriffen wird.

Elf lange Steckplätze arbeiten im Vollduplexbetrieb

Für den harten industriellen Einsatz bei Temperaturen bis 50 °C ist der Simatic Rack PC 847B vorgesehen. Bei diesem sind Embedded-Komponenten wie die Core-2-Duo-Prozessoren der T-Serie (T7400 oder T5500) und der 945GM-Chipsatz aus der Mobile-Prozessor-Familie von Intel im Einsatz.

Gleichzeitig war die Erweiterbarkeit einer der Schwerpunkte bei der Konzeption dieses Industrie-PCs: Acht oder wahlweise elf freie PCI-/PCI-Express-Steckplätze ermöglichen den Einsatz langer Erweiterungskarten z.B. für den Einsatz von Mess-/Regelkarten, Feldbuskarten und anderes mehr. Eine höhere Performance wird zudem durch drei PCI-Express-x4-Schnittstellen erreicht. Durch den Vollduplexbetrieb dieser Steckplätze kann mit einer bis zu siebenfach höheren Bandbreite im Vergleich zur herkömmlichen PCI-Architektur schneller auf angeschlossene Peripherie wie Frame-Grabber-Karten, Messkarten usw. zugegriffen werden.

Sieben weitere PCI-Steckplätze stehen für den flexiblen Einsatz von Erweiterungsbaugruppen zur Verfügung. Über die optionale Onboard-Profibus-Schnittstelle ist der Anschluss von dezentralen Feldgeräten oder speicherprogrammierbaren Steuerungen, z.B. Simatic S7, möglich. Prozess- oder auch Fernwartungsdaten können in einem Netzwerkverbund schnell über die zwei integrierten und Teaming-fähigen 10/100/1000-Megabit-Ethernet-Schnittstellen (RJ45-Anschluss) an eine Leitwarte oder Servicestelle übermittelt werden.

Doppelte Ethernet-Bandbreite für große Datenmengen

Über die Teaming-Funktionalität lassen sich die beiden Ethernet-Verbindungen bündeln. Es steht damit fast doppelt so viel Ethernet-Bandbreite für die Übertragung großer Datenmengen zur Verfügung. Gleichzeitig wird mit der parametrierbaren Netzredundanz eine hohe Verfügbarkeit im Netzwerk sichergestellt. Einzigartig ist der Betrieb eines waagerecht gesteckten USB-Flash-Drives hinter der abgeschlossenen Tür. Damit kann das USB-Flash-Drive auch als Dongle eingesetzt werden (ein Dongle ist ein Kopierschutzstecker, der die unautorisierte Vervielfältigung von Software verhindert).

Der Simatic-Rack-PC 547B eignet sich für besonders prozessorintensive Applikationen bei gleichzeitig geringeren Anforderungen durch die Umgebungsbedingungen (z.B. Temperatur bis 40 °C). Bei ihm sind Komponenten wie Core-2-Duo-Prozessoren der E-Serie (E6600 oder E4300) und der 945G-Chipsatz von Intel aus dem Desktop-Bereich im Einsatz. Diese Prozessoren bringen in Verbindung mit dem schnellen Front-Side-Bus (FSB) eine Leistungssteigerung um mehr als 10%.

In der höchsten Ausbaustufe steht beispielsweise der Core-2-Duo-Prozessor E6600 mit 2,4 GHz Taktfrequenz, 4 MByte Second-Level-Cache sowie 1066 MHz FSB bereit. Für Erweiterungen gibt es sieben Steckplätze (vier PCI-, ein PCI-Express-x16-, zwei PCI-Express-x1-Steckplätze). Eine 10/100/1000-Megabit-Ethernet-Schnittstelle onboard verbindet den Rack-PC mit Firmen- und Produktionsnetzwerke.

Für jede Anforderung den richtigen Rack-PC

Alle Rack-PCs wurden in umfangreichen Tests auf das Zusammenspiel mit anderen Automatisierungskomponenten aus dem Simatic-Spektrum erprobt. Darunter mit Simatic WinCC für Visualisierungslösungen und der Software-SPS Simatic WinAC RTX für Steuerungsanwendungen. CE-Kompatibilität sowie UL-Zertifizierung für Nordamerika und RoHS-Konformität sind bei den Simatic-PC gegeben und für weltweiten Einsatz oftmals Voraussetzung.

Umfassend ist der Support, beginnend mit der Konfiguration des PC bis hin zur Ersatzteillieferung. Der Anwender kann die bestehende Konfiguration seines Simatic-PC mit Hilfe des Web-basierten „Product Equipment Data“-Tools (PED) bestimmen, z.B. um im Fehlerfall schnell das richtige Ersatzteil ermitteln zu können. Die auf PC-basierte Applikationen spezialisierten Siemens-Competence-Center in Europa bieten entsprechende Projektunterstützung. Eine Service-Hotline ist rund um die Uhr erreichbar.

Den Rack-IPC via Online-Tool zusammenstellen

Mit ihrer Skalierbarkeit in der Ausstattung und der hohen Verarbeitungsleistung durch Core-2-Duo-Prozessoren kommen die Simatic-Rack-PCs den steigenden Anforderungen vieler Applikationen entgegen. Typische Beispiele sind Prozessvisualisierung, Mess- und Prüfanwendungen wie beispielsweise industrieller Bildverarbeitung oder in Prüfständen sowie Datenerfassung und Datenverwaltung in allen Industriebranchen vom Anlagen- und Maschinenbau über die Verfahrenstechnik bis hin zur Papier-, Halbleiter- und Automobilindustrie. Aus dem Simatic-Rack-PC-Sortiment lässt sich das jeweils für die Anwendung passende Rack-PC-System zusammenstellen. Dazu führt ein Online-Konfigurator Online-Konfigurator für die Simatic-Rack-PCs durch die Auswahl der Ausstattungsvarianten und Optionen mit den jeweiligen Preisinformationen.

*Michael Rabinovich ist Produktmanager für Rack-Industrie-PCs bei Siemens Automation and Drives (A&D), Fürth.

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