Industrie-PC Mit Prozessoren ganz vorne dabei

Anwendern helfen die fein skalierbare IPC-Rechenleistung und das umfassende Entwicklungs-Know-how von Beckhoff. So stehen ihnen schon sehr früh aktuellste Prozessoren zur Verfügung. Jüngst vorgestellte Geräte nutzen neueste Intel- sowie ARM-CPU-Generationen.

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Bei den Industrie- und Embedded-PC-Serien führt Beckhoff die Intel-Core-i-Prozessoren der vierten Generation (Haswell), die Intel-Atom-Technologie Bay Trail sowie die ARM-Cortex-A8-CPU ein. Sie bieten gegenüber ihren jeweiligen Vorgängermodellen eine deutlich verbesserte Rechenleistung durch eine höhere Taktrate.

Bei der Mitte 2013 vorgestellten vierten Generation der Intel-Core-i-Prozessoren mit dem Codenamen Haswell handelt es sich um CPUs auf Basis der 22-nm-Technologie. Verfügbar sind diese Prozessoren ebenso wie die dritte Generation als i3-, i5- (jeweils mit zwei CPU-Kernen) und i7-Ausführung (mit vier Cores).

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Intel-CoreTM-i-Prozessoren der vierten Generation

Verglichen mit ihren Vorgängern weisen diese Prozessoren eine höhere Taktrate bei unverändertem Wärmebudget auf. Weiterhin bieten diese CPUs deutlich verbesserte Grafikfähigkeiten und mehr Second-Level-Cache. Sie werden in den Beckhoff-Motherboards CB1061 (ATX) und CB3060 (3,5 Zoll) verbaut. Der Anwender profitiert damit von signifikant leistungsstärkeren Prozessoren und einer verbesserten Speicheranbindung mit höheren Taktraten. Auf diese Weise kann beispielsweise eine TwinCAT-Applikation je nach eingesetztem CPU-Typ um 10 bis 20 % schneller ablaufen. Insbesondere bei den rechenintensiven CNC-Anwendungen macht sich zudem der vergrößerte Second-Level-Cache bemerkbar.

Durch die optimierte und gegenüber der dritten Generation nochmals deutlich verbesserte Grafik lassen sich in der Fabrik nun auch sehr grafikintensive Aufgaben optimal lösen. Moderne Multitouch-Maschinenbedienungen profitieren in besonderem Maße von den gesteigerten Grafikfähigkeiten. So kann beispielsweise der neue Tragarm-Panel-PC CP32xx mithilfe der Intel-Core-i-Prozessoren – ergänzend zur ebenfalls verfügbaren Intel-Celeron-CPU mit 1,6 GHz – direkt am Prozess, also im IP-65-Umfeld, seine Multitouch-Funktionalität in Verbindung mit Highend-Rechenleistung voll ausspielen. Displays gibt es hierbei von 12 bis 24 Zoll, sowohl im 4:3- als auch im Widescreen-Format sowie im Landscape- und Portrait-Modus.

IP-65-Multitouch-Panel-PC mit Highend-Prozessoren

Eine Besonderheit des CP32xx: Auf der Rückseite des Panel-PC wird der für den dreh- und neigbaren Tragarm ohnehin erforderliche Bauraum optimal genutzt, um die IPC-Komponenten möglichst kompakt und thermisch voneinander entkoppelt unterzubringen. Der Rechner umbaut hierzu in einem U-förmigen Gehäuse mit passiver Kühlung durch Kühlrippen platzsparend den integrierten Tragarm. Ein weiterer Vorteil des CP32xx liegt in der trotz kompakter Bauweise guten Wärmeableitung, die durch interne Lüfter zur gleichmäßigen Wärmeverteilung auf alle Gehäusewände erreicht wird. So ergibt sich ein Betriebstemperaturbereich von 0 bis 45 °C.

Auch die neuesten Intel-Atom-Prozessoren – Bay Trail genannt – wurden erst Ende 2013 auf den Markt gebracht. Sie basieren ebenfalls auf der 22-nm-Technologie und bieten dementsprechend bei gleichem Wärmebudget eine erhöhte Leistungsfähigkeit. Im Vergleich zur Vorgängergeneration ergibt sich sogar eine wesentliche Steigerung, da die Prozessoren über eine Out-of-Order-Befehlsabarbeitung (entgegen der vom Compiler erzeugten Reihenfolge) verfügen.

Neueste Technologie nutzen: Intel-Atom

Zur Verfügung stehen CPUs mit einem, zwei oder vier Cores. Somit kann der Anwender, ausgestattet mit der Automatisierungssuite TwinCAT 3, nun auch bei Intel-Atom-basierten Geräten echte Mehrkernprozessoren und somit die Möglichkeiten zur optimalen Aufteilung verschiedener Programmteile nutzen.

Zum Einsatz kommt die aktuelle Intel-Atom-Generation unter anderem in der neuen Embedded-PC-Serie CX5100. Damit erschließt sich die Mehrkern-Technologie in der Praxis nun auch für Embedded-Steuerungen der mittleren Leistungsklasse.

Zudem konnten die Geräte aufgrund der stromsparenden 22-nm-CPUs bis hin zur Quad-Core-Ausführung lüfterlos konzipiert werden. Die Geräte gibt es von Beckhoff in Ausführungen sowohl für den normalen als auch für den erweiterten Temperaturbereich von -25 bis +60 °C.

Lüfterloser Embedded-PC mit Mehrkern-CPU

Die hutschienenmontierbaren Steuerungen CX5100 bieten die automatische Erkennung von K-Bus- oder Ethercat-Klemmen, zwei unabhängige Gigabit-fähige Ethernet-Schnittstellen, vier USB-2.0-Ports, eine DVI-I-Schnittstelle sowie eine Multioptionsschnittstelle, die mit verschiedensten Feldbussen bestückbar ist.

Die Geräte eignen sich für ein breites Anwendungsspektrum bis hin zu anspruchsvollen Motion-Control-Aufgaben. Der erweiterte Betriebstemperaturbereich ermöglicht zudem den Einsatz auch dort, wo in der Praxis klimatisch schwierige Umgebungsbedingungen vorherrschen.

Schnelle ARM-Cortex-A8-CPU für Fließkomma-Operationen

Der neue ARM-Cortex-A8-Prozessor ist mit 1 GHz Frequenz getaktet und weist trotz seiner Leistungsfähigkeit eine nur geringe thermische Verlustleistung auf. Im Gegensatz zur bisherigen ARM9-Architektur verfügt die CPU über eine Fließkommaeinheit in Hardware. Fließkommaoperationen (Real, LReal) werden daher deutlich schneller verarbeitet. Der Prozessor eignet sich insbesondere für lüfterlose und kompakt bauende Industrie-PCs. Mit seiner Rechenleistung ist er prädestiniert für Steuerungen in kleinen und mittleren Maschinen, bei denen ein möglichst universelles Anwendungsspektrum und geringe Kosten im Vordergrund stehen.

Kompakter Multitouch für Motion-Control-Leistung

Eingesetzt wird der ARM-CortexA8-Prozessor bereits im Embedded-PC CX9020 und nun auch in der neuen lüfterlosen, kompakten Multitouch-Panel-PC-Serie CP26xx.

Das Panel-PC-Aluminiumgehäuse mit Glasfront ist frontseitig in Schutzart IP 65 und rückseitig in IP 20 ausgeführt. Auswählen lassen sich innerhalb der Serie acht verschiedene Multitouch-TFT-Displays, in einem breiten Spektrum von 7 bis 24 Zoll sowie im 4:3- und Widescreen- bzw. Landscape- und Porträt-Format. Der Betriebstemperaturbereich der Geräte erstreckt sich von 0 bis 55 °C.

In Kombination mit der Automatisierungssoftware Twincat von Beckhoff wird der Panel-PC CP26xx für Maschinen und Anlagen zu einer leistungsfähigen und universell einsatzbaren Steuerung für kleine und mittlere Anwenderapplikationen. Dabei sind durch die schnellen Fließkommaoperationen des Prozessors neben den SPS-Anwendungen auch Motion-Control-Anwendungen realisierbar.

* *Andreas Thome, Produktmanager PC-Control, Heiko Wilke, Produktmanager Embedded-PC, beide Beckhoff Automation

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