Calculatoare embedded pentru aplicaţii industriale

23 DECEMBRIE 2008

Sunt două avantaje principale în folosirea calculatoarelor embedded: primul este reducerea semnificativă a costurilor, iar al doilea este faptul că sunt extrem de uşor de implementat. De fapt ambele avantaje au legătură într-un fel sau altul cu mărimea fizică a calculatoarelor embedded. Din moment ce calculatoarele embedded au tendinţa să fie mult mai mici decât calculatoarele cu scop general şi pentru că nu au nevoie nici de achiziţionarea de monitor, tastatură şi mouse, ele vor costa mult mai puţin comparativ cu un sistem cu scop general. Reducerea dimensiunilor le permite de asemenea să fie montate în aproape orice locaţie.
Locul de implementare al aplicaţiei poate avea un rol semnificativ în alegerea echipamentului ce-l veţi achiziţiona, iar acest lucru este valabil şi pentru calculatoarele embedded. Un exemplu simplu ar fi o aplicaţie de monitorizare şi control a unei uşi de intrare şi a unei porţi. Dacă uşa de intrare se află într-o clădire cu aer condiţionat, atunci calculatorul embedded va trebui să funcţioneze într-o gamă de temperatură normală, cu o umiditate scăzută, iar în cazul porţii ce este amplasată afară, va trebui să folosim un calculator embedded ce ne oferă garanţia că va funcţiona fără probleme şi la temperaturi extrem de scăzute, cum ar fi -35°C sau la temperaturi extrem de ridicate: + 70°C.
Pentru aplicaţiile din medii cu condiţii dure ce necesită utilizarea unui calculator embedded, va trebui să alegeţi calculatoare ce îndeplinesc următoarele condiţii:
Să fie uşor accesibile: capabilitatea de a putea fi controlate de la distanţă este absolut necesară pentru a reduce costurile de mentenanţă, creşte gradul de fiabilitate şi reduce dificultatea configurării şi updatării softului.
Să asigure un mod de comunicare sigur: pentru aplicaţiile ce necesită o arhitectură de sistem distribuită, asiguraţi-vă că folosiţi calculatoare embedded ce oferă o varietate de interfeţe de comunicaţie şi ce oferă suport pentru protocoale de transmisie securizate.
Să poată fi folosite în medii industriale: în foarte multe aplicaţii industriale, produsele critice trebuie să poată fi montate pe şină DIN şi să poată funcţiona şi la temperaturi extreme. Iar pentru instalarea pe maşini aflate în mişcare (de exemplu: maşini de cusut industriale) mai este nevoie şi de rezistenţa la şoc şi la vibraţii.
Să aibă opţiuni de extindere versatile: calculatoarele embedded cu o bogată varietate de sloturi de extensie, ce pot accepta diferite tipuri de memorii (RAM sau Flash) şi ce oferă mai multe porturi de comunicare oferă integratorilor de sistem foarte multe opţiuni în proiectarea de sisteme noi şi pentru reutilizarea echipamentelor folosite în alte aplicaţii.
Să poată fi instalate uşor: posibilitatea instalării calculatoarelor embedded rapid şi uşor este esenţială atunci când avem de a face cu sisteme mari.

Pentru o versatilitate crescută
Chiar şi în condiţiile în care calculatoarele embedded nu necesită monitor, tastatură sau mouse, tot au nevoie de un mijloc de comunicare cu alte aparate din sistem. Minimul necesar este compus din unul sau două porturi seriale. Dar pentru a fi o componentă viabilă a unui sistem de control modern, ar trebui de asemenea să mai aibă şi alte interfeţe de comunicare, cum ar fi:
Interfeţe de comunicare serială: RS-232, RS-422 şi RS-485 sunt interfeţele seriale standard pentru aplicaţiile industriale.
USB: chiar dacă RS-232/422/485 sunt norma în ceea ce priveşte aplicaţiile industriale, USB-ul începe să fie din ce în ce mai folosit.
Reţele LAN: Ethernetul este găsit în orice birou sau casă, iar în ultima vreme a început să fie folosit din ce în ce mai des şi în aplicaţii industriale. Adiţional, unele aplicaţii industriale folosesc protocolul CAN (Control Area Network)
I/O: sistemele de control de scală mare folosesc tehnologia GPIO (General Purpose Input/Output)
Analog-digital/ Digital-analog (ADC/DAC): Capacitatea de a converti semnalul analog în semnal digital şi invers, este o cerinţă obligatorie pentru multe aplicaţii industriale.
Interfaţă de comunicare wireless: Aplicaţiile industriale ce au ca locaţie o zonă unde cablarea se poate realiza doar cu nişte costuri extrem de mari, pot beneficia de pe urma conexiunilor wireless de transmitere a datelor.

Calculatoare embedded pentru medii dure
În contrast cu mediile cu temperatură constantă şi cu o siguranţă ridicată cum ar fi birourile, aplicaţiile din mediile industriale necesită echipamente proiectate special. Aceste calculatoare embedded ar trebui să aibă o carcasă de metal compactă şi robustă, să folosească extrem de puţine cabluri şi să nu aibă nici o piesă cu componente în mişcare, cum ar fi HDD-ul şi ventilatoarele. HDD-ul, în particular, se strică sau se blochează destul de des, ceea ce face ca folosirea memoriilor flash să fie o alternativă foarte atractivă. Adiţional, protecţia împotriva vibraţiilor şi a şocurilor poate îmbunătăţii stabilitatea sistemelor folosite, în autobuze, camioane, trenuri etc.

Gamă extinsă de temperatură
O gamă extinsă a temperaturii de operare este un factor cheie pentru aplicaţiile ce sunt implementate în aer liber, din moment ce aici temperaturile pot varia de la -35oC la +70oC. Din acest motiv, atunci când vă alegeţi calculatorul embedded va trebui să-l alegeţi pe acela în construcţia căruia s-au folosit componente de calitate superioară, ce generează puţină căldură şi care au un MTBF (Mean Time Before Failure) mare. Dacă aveţi dubii în legătură cu capacitatea unui calculator de a lucra fără probleme la temperaturi foarte joase sau foarte ridicate, atunci nu ezitaţi să cereţi distribuitorului sau producătorului documentele ce atestă aceste proprietăţi.

Izolarea
Echipamentele electrice pot beneficia de pe urma utilizării tehnologiei izolaţiei optice pentru a se proteja împotriva perturbaţiilor de natură electrică. Izolatorul funcţionează prin convertirea semnalului electric în semnal luminos, ce este apoi transmis printr-un scurt spaţiu liber. Când semnalul luminos ajunge în cealaltă parte a spaţiului liber, este convertit înapoi în semnal electric. Acel spaţiu liber din interiorul circuitului electric este amplasat de obicei între un transmiţător şi un receptor.
O problemă comună a multor aplicaţii ce folosesc seriala RS-485 sunt curenţii de împământare ce circulă prin linie, atunci când diferă tensiunea de împământare a diferitelor aparate ce sunt legate la reţeaua RS-485. Pentru a elimina această problemă, unele produse au o izolare optică de 2 KV pe seriala RS-485. Dacă reţeaua serială RS-485 este împrăştiată pe o distanţă relativ mare, izolaţia optică vă va proteja aparatele. Ar trebui să căutaţi produsele ce oferă cel puţin o izolaţie optică de 2 KV.

Proprietăţi customer-friendly
Din considerente legate de timpul necesar realizării aplicaţiei, calculatoarele embedded ar trebui să fie mult mai mult decât nişte cutii hardware ce necesită multe ore de instalare şi configurare. Uitaţi-vă după următoarele caracteristici importante, atunci când vreţi să va decideti ce tip de calculator embedded doriţi să achiziţionaţi pentru aplicaţia dumneavoastră:
Sistem de operare preinstalat: Majoritatea integratorilor de sistem şi alţi utilizatori de calculatoare embedded caută acum calculatoare cu sistemele de operare, driverele, fişierele de sistem şi alte aplicaţii comune cum ar fi Open VPN sau IPsec VPN preinstalate.
Conversie de protocol: Calculatoarele embedded trebuie să se conecteze la o varietate de aparate ce s-ar putea să nu folosească acelaşi protocol de comunicaţie. Din acest motiv, ar trebui să căutaţi acele produse ce oferă softuri de conversie a protocolului pentru a uşura comunicarea dintre aparate.
Accesul de la distanţă: Managerii multor sisteme existente încă mai trebuie să trimită ingineri la faţa locului pentru a verifica calculatoarele embedded. O metodă simplă de a schimba acest coşmar într-un vis frumos este posibilitatea de a accesa de la distanţă calculatorul prin intermediul Ethernet-ului sau al reţelelor celulare. Adiţional, uneltele de control şi de configurare online pot să îi scape pe ingineri de multe ore de frustrare.

Aplicaţie:
Tehnicile de control al traficului sunt folosite chiar de când automobilul a devenit mijlocul standard de transport, la începutul anului 1900. Probabil că cel mai familiar exemplu ar fi semaforul, care în forma sa cea mai simplă foloseşte un controler simplu pentru a determina când se schimbă culorile. Dar acest tip de semafor crează probleme în cazul intersecţiilor cu puţin trafic, din moment ce maşinile vor trebui să stea la semafor pentru o anumită perioadă de timp, chiar dacă în intersecţie nu intră nici o maşină. Această problemă de obicei este rezolvată prin introducerea unui senzor chiar sub carosabil. Dar controlul intersecţiilor cu trafic mare este mai complicat şi de cele mai multe ori cea mai bună soluţie este utilizarea unor algoritmi ce ţin cont de numărul maşinilor ce vin din toate direcţiile sau folosind operatori umani care să schimbe culoarea semafoarelor în funcţie de o observare vizuală a numărului de maşini ce aşteaptă în intersecţie.
În afară de semafoare, alţi senzori şi aparate folosite pentru controlul traficului includ camere de luat vederi, afişaje cu LED-uri, lumini pe timp de noapte şi barierele intrărilor în parcare. Ceea ce a lipsit în ultima vreme a fost o metodă economică şi uşoară de monitorizare şi control al acestor aparate localizate într-o anumită arie, cum ar fi o intersecţie sau o parcare. UC-7420 de la MOXA, un calculator embedded de dimensiuni reduse cu 8 porturi seriale RS-232/422/485, 2 porturi de Ethernet, card PCMCIA ce suportă conectarea la o reţea LAN şi ce a fost proiectat pentru a nu necesita ventilator la procesor sau un HDD, este ideal pentru acest tip de aplicaţii. Sistemul de operare Linux al lui UC-7420 uşurează procesul de instalare al softurilor, iar slotul pentru CompactFlash permite utilizatorilor să adauge atât de mult spaţiu de stocare pe cât au nevoie.

Controlul traficului în intersecţiile aglomerate
În intersecţiile aglomerate, camerele de luat vederi cu transmisie pe Ethernet pot fi folosite pentru a permite operatorilor să vadă numărul de maşini ce aşteaptă la intersecţie. UC-7420 transmite imaginile din intersecţie, prin internet, către un centru de monitorizare. Semnalele ce controlează fiecare semafor pot fi de asemenea transmise prin intermediul lui UC-7420. Pentru acest tip de aplicaţie, operatorii îşi folosesc experienţa în controlarea traficului pentru a determina când este momentul optim de a schimba culoarea semaforului, descongestionând astfel intersecţiile. Strategia de a combina în intersecţii camerele de luat vederi cu calculatoare embedded, poate fi folosită pentru a crea un sistem de control al traficului la nivelul întregului oraş. Afişoarele pe LED-uri aşezate pe marginea şoselelor pot fi folosite pentru a transmite mesaje de avertisment şoferilor, pentru a evita intersecţiile blocate.
Mai multe detalii despre calculatoarele embedded şi multe alte aplicaţii puteţi găsi pe site-ul firmei Imperial Electric: www.imperialelectric.ro

Ing. Andrei Chelaru
Imperial Electric
Tel.: +40213240414
Fax: +40213240417
www.imperialelectric.ro

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre