I Pc industriali rappresentano una delle alternative che gli sviluppatori di sistemi embedded hanno per realizzare applicazioni in ambito industriale quando prevedono di avere un certo livello di compatibilità con l’ambiente hardware e software del personal computer. Questa rappresenta un’alternativa rispetto ad altre soluzioni di computing basate su tecnologie hardware e software di natura proprietaria e più strettamente custom. L’introduzione di Cpu particolarmente ottimizzate per le applicazioni embedded, come per esempio Atom di Intel, capace di operare fino a 2 GHz a basso consumo di potenza elettrica, ha creato le condizioni tecnologiche necessarie per soddisfare i requisiti implementativi dei sistemi embedded di ultima generazione. Questa topologia di Cpu si caratterizza anche per il basso costo, consentendo in tal modo di ottenere Pc a standard industriale particolarmente attrattivi per lo sviluppatore di sistemi embedded in contesti applicativi particolarmente sensibili ai costi. I Pc industriali vengono utilizzati soprattutto in applicazioni di controllo di processo e di acquisizione dati, oppure in altri casi, come la piattaforma host di applicazioni hardware e software in ambito industriale. Il vantaggio, rispetto ad altre piattaforme di computing come i computer embedded, è la possibilità di eseguire software sviluppato per piattaforme Pc non industriali, grazie alla possibilità di eseguire sistemi operativi per i Pc consumer. Inoltre, grazie all’architettura Pc, è possibile utilizzare un’ampia quantità di schede add-on già assemblate, per esempio le schede di I/O analogico.
Caratterizzazione dei Pc industriali
I Pc industriali possono essere Sbc (Single board computer), quindi schede singole che integrano tutta la funzionalità Pc, oppure sistemi che integrano una motherboard e una serie di daughter board che consentono di configurare il Pc per specifiche funzionalità applicative. Le caratteristiche tipiche dei Pc industriali sono:
• contenitori robusti e resistenti agli agenti esterni
• forme adatte per l’inserimento in contesti industriali
• sistemi di raffreddamento ad elevata affidabilità ed efficienza (spesso senza ventole)
• immunità all’interferenza elettromagnetica
• protezione del pannello di controllo
• integrazione di un watchdog timer (sistema che esegue il reset automatico del Pc in caso di blocco critico).
I Panel Pc
I Panel Pc sono una sottoclasse dei Pc Industriali. Questi sono caratterizzati dal fatto che il display, di solito Lcd, è completamente integrato nello stesso contenitore della motherboard e del resto dell’elettronica. Si tratta di una soluzione Pc che offre il vantaggio di essere un unico pezzo, cioè senza altre parti separate, come la tastiera o il monitor. In particolare, la tastiera viene sostituita dalla funzionalità touchscreen del display. In tal modo, senza parti aggiuntive, un Panel Pc consente a un utente di interagire. La peculiarità sta proprio nella compattezza, quindi nella capacità di garantire resistenza all’acqua e anche alle esplosioni. La famiglia degli Embedded Panel Pc di Asem si compone di Pc industriali pensati e realizzati al fine di spingere ai massimi livelli l'integrazione dei componenti nella piattaforma Pc. Accanto alle funzionalità tipiche di un computer, infatti, sono stati previsti dei moduli ideati espressamente per applicazioni in campo industriale (per esempio il gruppo di continuità, il touchscreen controller, gli I/O), tutti perfettamente integrati nelle motherboard all-in-one di Asem. Questo garantisce in ogni condizione il massimo dal punto di vista dell'affidabilità, della durata, dell'efficienza. Inoltre, l'utilizzo di Processori Low Power, di memorie allo stato solido e di sistemi operativi embedded - che si possono ritagliare su misura in base alle proprie esigenze di automazione - attestano in modo chiaro la filosofia embedded-oriented che Asem ha voluto imprimere a questi prodotti. I Panel Pc di Asem della serie OT integrano in ridottissime dimensioni funzionalità particolarmente utili nelle applicazioni industriali. L’OT600 integra il software di supervisione Premium HMI che insieme alla connettività verso i field bus rappresenta un sistema ideale per il controllo di impianti industriali. L’OT1100 integra il processore Atom della serie Z500 di Intel. Questo Panel Pc dispone anche di slot di espansione MiniPcI. L’OT1200 è un fanless con frontale di alluminio e cellula Pc in acciaio inox nichelato. Dotato di processore Celeron M ULV, soddisfa le applicazioni di supervisione e di controllo di processo. Garantisce un grado di protezione frontale IP65. OT1300 è un potente Panel Pc che monta le potenti Cpu Intel Celeron M e Pentium M fino a 2 GHz.
Pc/104, piccolo e standard
Un’altra categoria di Pc industriali sono quelli “small form factor”. A questa categoria appartengono i Pc formato Pc/104, uno standard industriale di formato ampiamente adottato dagli sviluppatori. I Pc industriali noti come Pc/104 sono particolarmente importanti in ambito industriale in quanto hanno un duplice vantaggio: sono di ridottissime dimensioni e hanno un formato standard. Per esempio, i moduli di Advantech misurano 96 x 90 mm, sia per il modulo Cpu che per i moduli periferici. La filosofia di sistema del Pc/104 è di natura modulare, cioè esiste un modulo Cpu e una serie di moduli periferici che possono essere aggiunti al modulo Cpu con la modalità add-on a stack. Data la natura standard del formato, i moduli sono disponibili da innumerevoli produttori e quindi la problematica dello sviluppo del sistema è prevalentemente software e focalizzata sulla specificità dell’applicazione per quanto concerne la componente hardware. Lo standard Pc/104 risale a molti anni fa, ma non è affatto obsoleto. I produttori, man mano che la tecnologia microelettronica evolveva, hanno recepito le innovazioni e le hanno rese disponibili nello standard, per esempio nelle modalità di basso consumo, nell’estensione dal range operativo di temperatura, nelle capacità computazionali, portando ad estensioni dello standard come per esempio Pc/104-plus.
Advantech, un produttore membro del consorzio Pc/104, ha implementato sul formato Pc/104 varie soluzioni di Cpu, dall’ultra low power SoC a 5 Watt all’Atom di Intel, quest’ultimo integrato nel modello PcM-3362.
Il modulo PCM-3362 di Advantech integra su formato Pc/104-plus il processore di ultima generazione Intel Atom N450, particolarmente noto per l’avanzatissima tecnologia ultra low-power e le elevatissime prestazioni computazionali che lo caratterizzano. Oltre a questa innovativa Cpu, il modulo PCM-3362 integra, su solo 96 x 90 mm di superficie di scheda, un ricco set di possibilità di connessione, tra cui 4 porte Usb 2.0 e tre porte Com. La scheda supporta anche un doppio display per Lvds e Crt. Bassissimo consumo, range di temperatura esteso (da -40 a +85 °C) ed elevata resistenza meccanica (vibrazioni), evidenziano l’elevato livello tecnologico di queste schede in formato Pc/104.
I/O Server
I/O Server di Acromag è un esempio di Pc industriale resistente (rugged) alle sollecitazioni e alle condizioni operative di ambienti applicativi industriali come le vibrazioni, gli urti e altre condizioni estreme. Basato sulla Cpu Intel Atom N270, questo Pc industriale integra un completo supporto I/O utente costituito da una carrier card che interfaccia fino a quattro moduli alla Cpu. Questo Pc industriale è senza ventola di raffreddamento in quanto implementa una tecnologia di controllo termico avanzata, che consente di non utilizzare la ventola di raffreddamento, quindi organi meccanici in movimento. Il range di temperatura operativo è molto ampio, da -30 a + 75 °C. Una serie di placche metalliche convogliano il calore dall’interno verso il contenitore di alluminio dotato a sua volta di alette di raffreddamento per la dissipazione del calore. Il calore viene quindi dissipato, malgrado il contenitore sia sigillato in conformità dello standard IP40. Questo Pc industriale è idoneo in applicazioni come il monitoraggio e il controllo.
Mini Pc industriale
Il mini Pc industriale LPC-125LPFM di Stealth è un computer “Small Form Factor” ad elevatissima affidabilità, energeticamente efficiente e senza raffreddamento a ventola. Le sue dimensioni sono leggermente superiori a quelle di uno smartphone. Opera con una tensione di alimentazione da 10 a 26 volt DC e dispone di connettori a tenuta sicura per evitare disconnessioni involontarie. Questo tipo di Pc industriale soddisfa applicazioni embedded come quelle medicali, di controllo, e altre applicazioni industriali che richiedono minime dimensioni ed elevata silenziosità.
Ultra Mini Pc SBC
Advantech ha realizzato il MIO-2260, un ultra mini Pc su singola scheda basato su Intel Atom N455. Si tratta di un Pc completo di dimensioni ridottissime (100 x 72 mm), circa le stesse dimensioni di un hard disk. Oltre ad essere di piccole dimensioni, è anche ultra low power e dotato di interfacce di I/O multiple. Integra anche il driver del display Lvds e del touch panel. Grazie alla potenza di calcolo e alle interfacce integrate, questo Pc consente di implementare interfacce uomo-macchina molto sofisticate per applicazioni di controllo industriale, per apparecchiature medicali e per l’automazione domestica.
