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Industrielle Kommunikation – klein aber fein

by Dr. Rainer Hoja-Heldmann, Produktmarketing & Frank Iwanitz, Produkt-Manager | Jul 27, 2018

Industrie-PCs – kurz IPCs – sind die industrielle Variante PC-basierter Computerplattformen. Der erste Industrie-PC (IBM 5531, wurde 1984 an den Markt gebracht) ähnelte noch sehr seinem kommerziellen Vorgänger dem IBM PC 5150 (1981 gelauncht).

Im Laufe der Zeit sind die IPCs immer kompakter geworden und – im Gegensatz zu kommerziellen PCs – speziell für raue Bedingungen (extreme Temperaturen, Staub, Feuchtigkeit, Vibrationen, Stromstöße) konzipiert. Da Industrie-PCs unterschiedlichste Anwendungsfälle addressieren, ist die Vielfalt an Modellen und Lösungsansätzen entsprechend unüberschaubar. Nichtsdestotrotz kann der Markt für IPCs nach Art und Verwendungszweck segmentiert werden und gliedert sich in Typen wie: Panel-IPC, Box-IPC, Embedded-IPC, Hutschienen-IPC, Rack-Mount-IPC und Thin-Client-IPC.

Mit den schrumpfenden IPCs mussten auch die Schnittstellenkarten und somit auch deren PC-Schnittstellen immer höher verdichtet werden – was zu immer kleineren Formfaktoren mit dennoch steigener Leistung und flexibler Anwendung führte. Beispielsweise werden PCI/PCIe slots seit geraumer Zeit durch miniPCI/miniPCIe Steckplätze ersetzt. Mittlerweile werden diese wiederum durch den sehr vielseitig nutzbaren und noch kleineren M.2 Port ersetzt, welcher PCIe, USB und andere Konnektivität-Ports in einem miniaturisierten Formfaktor bereitstellt. Der M.2 Port wird beispielsweise für SSDs, WLAN, Bluetooth, GPS, NFC und andere Steckkarten verwendet.

 

Vom ISA-Standart zum aktuellen M.2 Formfaktor

Zwischen den ersten ISA-Karten und aktuellen M.2-Format-Karten 
liegen nicht nur über 30 Jahre, sondern auch ein Faktor 20 im Platzbedarf. 

 

Der Formfaktor M.2 bietet – im Vergleich zu PCIe mini – entscheidende Vorteile für die IPC-Hersteller:

  • flexiblerer Formfaktor,
  • flexiblere Platzierung von Steckplätzen und
  • Kostenverbesserungen.

Mehrere Keyplayer setzen daher in ihren IPCs bereits M.2. Steckplätze ein bzw. stellen erste Computersysteme her, die nur M.2-Steckverbinder und keine PCIe Mini-Steckplätze mehr bieten.

 

IXXAT INpact M.2 – kleinstes Multi-Protokoll PCIe-Interface
für Industrial Ethernet und Feldbus

Mit der neuen IXXAT INpact M.2 Interfacekarte nimmt HMS den sich entwickelnden Trend bei den IPCs auf und erweitert seine INpact-Kartenreihe für PCIe und PCIe Mini um eine äußerst kompakte Karte im M.2 2260 (Key B-M) Format. Wie ihre größeren „Schwestern“ (IXXAT INpact PCIe und INpact PCIe mini) ist die IXXAT INpact M.2 mit Slave-Schnittstellen für PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT, Modbus-TCP, Powerlink und PROFIBUS erhältlich. 

Aufgrund ihres Formfaktors kann die IXXAT INpact M.2 einfach und platzsparend in kompakte oder mobile Geräte für Service, Konfiguration, Datenanalyse oder Prozessdatenvisualisierung implementiert werden und ist damit die ideale Lösung für Steuerungssysteme und mobile Geräte. Dies ist besonders für Maschinenhersteller interessant, die kleine und robuste Computersysteme direkt an ein Maschinennetzwerk anschliessen wollen. Mögliche Anwendungen sind z.B. Verkehrsüberwachung, Schweißsteuerungen, kleine Robotersteuerungen und medizinische Geräte.

 

Einfache Anbindung an Kundenanwendung

Fester Bestandteil der IXXAT INpact-Kartenserie ist ein umfangreiches Treiberpaket für Windows und Linux, welches – unabhängig vom verwendeten Kartentyp und eingesetztem Protokoll – eine einfache und schnelle Entwicklung von kundenspezifischen Anwendungen erlaubt. Basierend auf einer einheitlichen Programmierschnittstelle kann ein Wechsel zwischen den Protokollen und den Kartentypen ohne Änderung der Kundensoftware erfolgen, was nicht zuletzt zu einer erhöhten Flexibilität und einer maßgeblichen Verringerung der Entwicklungskosten führt.

 

Bus-Interfaces und Varianten

Der Anschluss an das jeweilige/ausgewählte Feldbus- oder Industrial-Ethernet-Netzwerk erfolgt über spezielle – von der IXXAT INpact PCIe mini bekannten – Bus-Interfaces (BCU: Bus Coupling Units), die über eine Leitung mit der IXXAT INpact M.2 verbunden werden. Die erforderlichen Komponenten können hierbei einzeln oder im Set – bestehend aus IXXAT INpact M.2, Bus-Interface, Leitung und Slot-Blende – erworben werden.

Neben Karten mit vorinstalliertem Netzwerkprotokoll ist die Industrial-Ethernet-Variante aller IXXAT INpact Interfaces auch in einer Multi-Protokoll-Variante (CE-Variante) erhältlich. Bei dieser kann das gewünschte Industrial-Ethernet-Protokoll vom Anwender ausgewählt und auf die Karte geladen werden, was den Einsatz der Karte noch flexibler macht und Lagerkosten spart.

 

Hardwarekonzept

Die Multi-Netzwerkfähigkeit der IXXAT INpact Boards basiert auf der millionenfach bewährten Anybus-CompactCom-Technologie von HMS. Der effiziente, FPGA-basierte Anybus-NP40-Netzwerkprozessor enthält alle Funktionen, um die Kommunikation zwischen dem Industrial-Ethernet- oder Feldbus-Netzwerk und der PC-seitigen Kundenapplikation abzuwickeln. Der FPGA verfügt über sehr geringe Latenzzeiten und ein deterministisches Echtzeitverhalten und ist somit ideal für anspruchsvolle industrielle Anwendungen.

 

IXXAT INpact – die Highlights

  • Ein Interface für alle gängigen Industrial-Ethernet Netzwerke und PROFIBUS
  • Einfacher Wechsel des Protokolls über standardisiertes API
  • Einfache Integration durch verschiedene Formfaktoren
  • High-Performance für anspruchsvolle Echtzeitanwendungen
  • Zukunftssichere Lösung basierend auf bewährter IXXAT- und Anybus-Technologie
  • Starke Referenz – Aaeon (namhafter Hersteller von OEM/ODM IPCs) setzt auf IXXAT INpact

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