PC-based Control: Eine neue Leistungsklasse von Industrie-PCs

Mehrkernprozessoren bieten entscheidende Vorteile für die PC-basierte Steuerungstechnik: Softwarebasierte Automatisierungslösungen sind damit in der Lage, Aufgaben – je nach Anzahl der verfügbaren CPU-Kerne – zu verteilen. Verschiedene funktionale Einheiten wie PLC, NC, Robotik, Messtechnik oder HMI, können so mit wenig Aufwand auf dedizierte Cores verteilt werden. Beckhoff unterstützt die Multi-Core-Technologie softwareseitig mit TwinCAT 3, hardwareseitig mit einer breiten Palette an Industrie-PCs. Beckhoff hat eine neue Industrie-PC-Generation eingeführt, die auf dem neuen 3½-Zoll-Motherboard CB3054 basiert. Das Board wurde ausschließlich für Mehrkernprozessoren entwickelt und ist hinsichtlich Preis und Performance die optimale Basis für eine moderne PC-basierte Steuerungstechnik.   Seit mehreren Jahren zeichnet sich in der Automatisierungsbranche ein deutlicher Trend zur Nutzung von Ethernet-basierten Feldbussystemen ab.  Industrial-Ethernet-Lösungen wie EtherCAT ermöglichen die Steuerung mit harter Echtzeit als reine Softwarelösung. EtherCAT kombiniert beste Performance, mit niedrigen Kosten und völliger Freiheit bei der Wahl der Netzwerktopologie.
Die PC- und Ethernet-basierte Automatisierung bietet dem Anwender eine Vielzahl mechanischer Vorteile, da Ethernet-Ports in modernen PCs vorhanden sind und Ethernet-Leitungen einfach und zuverlässig zu verlegen sind. Dies hat dazu geführt, dass viele Industrie-PC-Hersteller äußerst kompakte Geräte anbieten, die auf den Einsatz in der Ethernet-basierten Automatisierung zugeschnitten sind, aber keine weitere Flexibilität bieten. Dabei lassen sich die augenscheinlich gegensätzlichen Anforderungen, wie kompakte Bauform und Flexibilität, bei entsprechender Wahl der Komponenten sehr wohl vereinbaren. Ein Beispiel hierfür ist die konsequente Weiterentwicklung der Industrie-PC-Baureihe C69xx von Beckhoff.   Nutzung moderner Motherboard-Eigenschaften
Das Herzstück einer neuen Industrie-PC-Generation ist das neue Motherboard vom Typ CB3054. Das Board kombiniert, auf Basis des GS45-Chipsatzes von Intel®, Multi-Core-Technologie mit Sockel im 3½-Zoll-Form­faktor. Das erlaubt dem Anwender, zwischen verschiedenen Prozessoren frei zu wählen. Dank dieser Flexibilität lassen sich Industrie-PCs sowohl mit verschiedenen Mehrkernprozessoren wie Intel Core2 Duo oder Core2 Quad als auch mit den preiswerten Celeron-Dual-Core-Prozessoren ausstatten. Letztere erlauben die Nutzung von High-Per­formance-PCs auch bei preissensitiven Applikationen. Das von Beckhoff entwickelte Board verfügt über eine Vielzahl von On-Board-Schnittstellen, wie SATA, COM-Ports oder USB-Ports. Ein freier Mini-PCI-Steckplatz erlaubt die Integration weiterer Feldbusschnittstellen, wie PROFIBUS, CANopen oder SERCOS. Eine auf dem Motherboard befindliche, zusätzliche DVI-Schnittstelle ermöglicht es dem Anwender, zwei getrennte Displays anzuschließen und so eine umfangreiche Visualisierung zu realisieren.   PCI-Express-Extension-Technologie bietet Flexibilität auf kleinem Raum
Darüber hinaus ist auf dem Motherboard des Typs CB3054 eine PCI-Express-Extension vorhanden. So kann der PCI-Express-Bus sowohl innerhalb als auch außerhalb des Industrie-PCs für weitere Schnittstellen genutzt werden. Die Vorteile dieser Technologie lassen sich am Beispiel eines Industrie-PCs vom Typ C6930 einfach verdeutlichen: Dank der PCI-Express-Extension-Technologie können innerhalb des IPCs zusätzliche Schnittstellen zur Ethernet-basierten Automatisierung angeboten werden. Für einen Rechner vom Typ C6930 bedeutet dies, dass dem Anwender bis zu sieben voneinander unabhängige Ethernet-Ports auf geringstem Bauraum zur Verfügung stehen. Somit lassen sich auch komplexe Ethernet-Netzwerke aufbauen. Auch der zweite On-Board-DVI-Port kann mittels einer einfachen Frontblende herausgeführt werden.
Zusätzlich kann der Anwender aus verschiedenen Steckkartenslots auswählen, womit ein weiterer Kundenwunsch – nach größtmöglicher Flexibilität – erfüllt wird: Durch die PCI- oder PCI-Express-Slots lassen sich vorhandene Schnittstellenkarten, spezielle Messkarten oder auch Modems einfach integrieren.
Darüber hinaus erlaubt die PCI-Express-Extension die Nutzung einer Slotbox . Hierbei stehen PCI-Express und PCI-Slots auch außerhalb des IPCs zur Verfügung. Der PCI-Express-Bus wird dabei mittels einer Steckverbindung via Kabel zu einer bis zu sieben Meter entfernten Slotbox geführt. Anwender können so den Bauraum im Schaltschrank flexibel nutzen und weitere Steckkarten dezentral platzieren. Durch verschiedene Varianten der Slotbox stehen sowohl PCI- als auch PCI-Express-Steckplätze zur Verfügung. Aus robustem Aluminium gefertigt, schützt die Slotbox die Steckkarten gegen Vibration oder Schockbelastung und ermöglicht damit die Verwendung im industriellen Umfeld.   Hoch verfügbare Speichermedien für schnellere Zugriffszeit und hohe Datensicherheit
Neben der hohen Flexibilität bieten moderne Industrie-PCs eine Reihe weiterer Vorteile: Mit CFast- und SSD-Speicherkarten sind neue, hoch verfügbare Speichermedien erhältlich. Die CFast-Karten, als Nachfolger der bekannten Compact-Flash-Karten, bieten eine deutlich schnellere Zugriffszeit, unter Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften der CF-Karten. SSD-Speicher im 2½-Zoll-Formfaktor und SLC-Technologie (Single Level Cell) erfüllen zusätzlich höchste Anforderungen an die Datensicherheit. Weitere Eigenschaften, wie eine integrierte USV und ein On-Board-RAID-Controller, mit denen Industrie-PCs, wie der C6930, ausgestattet sind, erhöhen darüber hinaus die Verfügbarkeit.
Durch umsichtige Integration modernster Prozessor- und Chipsatz-Technologie in den Industrie-PC ist es heute möglich, dass die kompakte Bauform keine Einbußen in Hinblick auf die Flexibilität zur Folge hat. Dies eröffnet Anwendern die Chance, bestehende Applikationen mit modernster PC-Technik auszustatten und deren Vorteile zu nutzen. Auf der anderen Seite können, dank integrierter PCI-Express-Extension-Technologie, eine Vielzahl an Schnittstellen zur Verfügung gestellt werden.
Die neue PC-Generation mit Beckhoff Motherboard CB3054 unterstützt ausschließlich Mehrkernprozessoren. Der Multi-Core-Support ist eine wesentliche Neuerung von TwinCAT 3, der neuen Softwaregeneration von Beckhoff für die PC-basierte Steuerungstechnik. TwinCAT 3 erleichtert dem Anwender durch entsprechende Konfigurations- und Diagnosewerkzeuge die Nutzung von Multi-Core-Systemen.  
Windows Embedded Compact 7 wurde im 1. Quartal 2011 gelauncht. Somit steht für PC-Control betriebssystemseitig ein durchgängiger Multi-Core-Support zur Verfügung.