Промышленные шасси
Шасси промышленного компьютера представляет собой ту конструктивную основу, которая определяет как внешний вид компьютера, так и его стойкость к неблагоприятным воздействиям. После заполнения шасси соответствующей электроникой получается полноценный системный блок промышленного компьютера.
Для чего нужны промышленные компьютеры
При первом знакомстве с промышленными компьютерами самое сильное потрясение связано, как правило, не с изысканным дизайном или выдающимися вычислительными возможностями, а с их
стоимостью. «Чего это ваш 386 дороже моего Pentium-150?» — законный вопрос любого, кто давно привык приобретать компьютеры, держа в руке стопку прайс-листов десятка-другого компьютерных фирм. Как все просто в мире офисной техники! Одна строчка типа «486DX4-100/256KB/PCI/1,3GB/15"VGA-NI- LR/CD-ROMx8» дает нам почти исчерпывающую информацию о параметрах вашего будущего помощника.
Забудьте об этом на некоторое время, вы в другом мире, гораздо менее комфортном, чем офисная идиллия. Здесь грязно, холодно и сыро, иногда трясет и отключается электричество. И вам нужен другой напарник, не обязательно шибко умный, но более крепкий и непритяза-тельный. Но все же: «За что я должен заплатить в два (три, четыре...) раза дороже, и так ли это необходимо?»
Для начала выясним, зачем собственно они нам нужны, эти промышленные компьютеры. Неужели то огромное предложение вычислительной техники разнообразных конфигураций, свалившееся на нас в последние годы, не решило полностью всех наших проблем в этой области? Оказывается, нет. И дело здесь вовсе не в исключительной надежности или сверхпроизводительности этих устройств, даже наоборот — многим компьютерам, применяемым в промышленности, производительность не то что процессора Pentium, а даже устаревшего 486 (ужас, 486 — уже устаревший!) просто не нужна. А что касается надежности, то при применении в офисных условиях я бы, пожалуй, предпочел старый добрый Hewlett-Packard или Compaq. Но здесь-то и кроется разгадка — в условиях промышленного предприятия жить такому красавцу от силы три дня, а потом его прекрасный малошумящий вентилятор засосет в ис-точник питания немножко грязи пополам с какой-нибудь проводящей гадостью или интерфейсная плата не вынесет соседства с постоянно вибрирующим конвейером (кузнечным прессом, станком с ЧПУ, прокатным станом — нужное подчеркнуть) и выскочит от возмущения из своего позолоченного разъема. Да и люди в такой обстановке тоже меняются не в лучшую сторону. Это в тиши лаборатории все ходят в белом и руки моют трижды в день, а на заводе могут и маслица машинного в клавиатуру случайно плеснуть... Для особой мягкости хода клавиш, конечно. А могут и не маслица, и не в клавиатуру, а в дисплей (у «офисных» там такие чудненькие прорези, для вентиляции, говорят). Хотя, бывает, что повезет и красавца ставят в отдельной комнате, допуская к нему только избранных. Но вот беда, за соседней стенкой сварщики работают и сильные помехи создают. Короче, программа «виснет» намертво. И простаивает чудо вычислительной техники в ожидании своего реаниматора, а в это время техпроцесс без присмотра — что ребенок без родительского глаза, если не пожар, так наводнение точно устроит. Реальный мир весьма изощрен в создании различных нештатных ситуаций, и, наверное, каждый может вспомнить достаточное количество ситуаций, в которых применение чего-то более крепкого, чем офисный РС, было бы не лишним. Итак, промышленные компьютеры — это прежде всего изделия с повышенной устойчивостью к воздействиям внешней среды. И все производители добиваются этой устойчивости всеми мыслимыми (хотя и примерно одинаковыми) способами.
Для борьбы с пылью создают избыточное давление внутри системного блока, а всасывающие вентиляторы снабжены сменными пылеулавливающими фильтрами. Очень часто, особенно в моделях для пультового монтажа, применяется брызгозащита по лицевой панели. С вибрациями и ударами борются, применяя прочные шасси и корпуса, закрепляя платы расширения дополнительными амортизирующими скобами и размещая дисковые накопители на специальной виброударостойкой подвеске. Внешне смотрится слегка «дубово», но самое главное — достигается исключительная механическая прочность конструкции. Многие модели предусматривают возможность установки в стандартные 19-дюймовые стойки.
Еще одна отличительная черта промышленного компьютера — его модульность и исключительные возможности расширения. Привычной глазу «материнской» платы здесь, как правило, нет. Процессорная плата наравне с периферийными вставляется в пассивную объединительную кросс-плату с большим числом слотов расширения. Такая модульная конструкция облегчает техническое обслуживание и позволяет быстро заменять модули в случае их выхода из строя. Скорость ремонта (строго говоря, среднее время восстановления) является весьма важной характеристикой для промышленных компьютеров. Во время ремонта обычно простаивает весь участок производства, что может нанести предприятию ощутимые убытки. Так как промышленному компьютеру часто приходится взаимодействовать с большим количеством датчи-ков и исполнительных устройств, то неудивительно, что количество слотов расширения в нем может достигать 20. Вспомните свой РС, в котором их от силы 5-6.
Борьба за свободные слоты расширения нашла свое отражение в степени интеграции процессорных плат промышленных РС. Как правило, эти платы содержат в себе все необходимые компоненты обычного компьютера: собственно процессор, память, интерфейсы с НГМД и НЖМД, порты принтера и RS-232/485, а в некоторых моделях — VGA, Ethernet и SCSI- контроллеры. Одним из необходимых элементов процессорной платы является сторожевой таймер. Курите на здоровье, компьютер всегда будет перезагружен автоматически в случае «зависания» программы.
Устройства интерфейса «человек-машина» у промышленных РС также выполняются с учетом жестких условий эксплуа-тации. В клавиатурах в обязательном порядке тем или иным способом предусматривается пылевлагозащита. В рабочих станциях часто применяют ограниченный набор функциональных и цифровых клавиш, выполненных по пленочной технологии. Наиболее «дуракоопасные» органы управления, типа кнопок «Сброс» и «Выключение питания», прячут за запираемыми на ключ дверцами. В последние годы все большую популярность приобретают сенсорные экраны, дающие неограниченные возможности в создании дружественных интерфейсов.
Перечислять обобщенные характеристики «среднестатистического» промышленного РС можно и дальше, однако лучше на этом остановиться, поскольку никакая журнальная статья не сможет заменить необходимости подробного ознакомления с конкретными моделями промышленных РС по каталогу производителя.

Основные характеристики IPC-610 следующие:
- 14-слотовая 4-слойная кросс-плата с отдельными слоями земли и питания, поддерживающая все типы РС/АТ совместимых плат расширения. Регулируемая крепежная планка с резиновыми амортизаторами надежно предохраняет платы от ударов и вибраций;
- 250-ваттный источник питания, соответствующий стандартам UL/CSA/TUV (одна из модификаций шасси комплектуется 350-ваттным источником);
- охлаждающая система со смен-ным пылеулавливающим фильтром создает положительное давление воздуха внутри шасси;
- противоударный отсек для двух накопителей 5,25" и одного 3,5";
- рабочий диапазон температур от 0°С до 50°С;
- панель управления с кнопками сброса, выключения питания и блокировки клавиатуры расположена за запираемой на ключ дверкой;
- предусмотрена установка шасси в 19" стойки.
- IPC-610 — на базе кросс-платы с 14 шестнадцатиразрядными ISA-слотами;
- IPC-610Р — на базе кросс-платы с 10 шестнадцатиразрядными ISA-слотами, 2 слотами PCI и одним совмещенным слотом ISA/PCI для процессорной платы;
- IPC-610MB — шасси без кросс-платы, рассчитанное на установку недорогих «материнских» плат типа «baby AT» (неплохой вариант для особо «экономных» пользователей).
Специально для дублированных систем выпускается мультисистемное шасси IPC-620 (рис. 2), позволяющее объединять в одном корпусе до 4 вычислительных систем и имеющее 2 модификации с шинами ISA и РСI.

Для встраиваемых приложений фирма Advantech предлагает более компактные шасси — IPC-6806, MBPC-641 и IPC-6006 (рис. 3, 4 и 5 соответственно).



После выбора подходящего шасси для окончательного конфигурирования компьютера необходимо определить количество и типы дисковых накопителей, тип процессорной платы и объем оперативной памяти. Затем подбираются необходимые платы ввода/вывода и сетевых интерфейсов. Кстати, фирма Advantech предоставляет такую услугу, как окончательная сборка системы. Хотя это то предложение, от которого можно отказаться и немножко сэкономить (около 50 долларов), получив все компоненты россыпью.
Рабочие станции
Другой чрезвычайно распростра-ненной группой изделий являются рабочие станции. Понятие «рабочая станция» применительно к индустриальным компьютерам сильно отличается от того, что обычно под этимпонимается. Проиллюстрировать это можно на примере станции AWS-822 (рис. 6), завоевавшей свою популярность за счет исключительно удачной конструкции.

Отличительной особенностью индустриальных рабочих станций является размещение дисплея, системного блока и клавиатуры в едином конструктиве. В случае AWS-822 14" дисплей, две пленочные клавиатуры и собственно компьютер объединены в общий стальной корпус с исключительно прочной влагозащищенной передней панелью. Дисплей защищается толстым стеклом, а органы управ-ления и дисковод скрыты за запираемой дверцей (рис. 7).

Как и в случае с большинством индустриальных шас-си, в рабочих станциях используются пассивные объединительные панели (кросс-платы) с большим числом слотов расширения (рис. 8).

Далее приведены основные характеристики AWS-822:
- предусмотрена установка станции в 19" стойку или пульт;
- передняя панель обеспечивает защиту по IP-56 (NEMA 4/12);
- 8-слотовая 4-слойная кросс-плата с отдельными слоями земли и питания, поддерживающая все типы РС/АТ совместимых плат расширения. Регулируемая крепежная планка с резиновыми амортизаторами надежно предохраняет платы от ударов и вибраций. Блок с кросс-платой имеет выдвижную конструкцию, обеспечивая легкость доступа к установленным в нем платам;
- 14" цветной ЭЛТ-монитор в противоударном экранирующем каркасе;
- две мембранные клавиатуры: 27-клавишная для ввода данных и 20-клавишная функциональная;
- два дополнительных разъема для клавиатуры на передней и задней панелях;
- 250-ваттный источник питания, соответствующий стандартам UL/CSA/TUV;
- рабочий диапазон температур от 0°С до 50°С;
- дополнительно предусмотрена воз-можность установки 3,5" НЖМД и резистивного сенсорного экрана.
Все, что говорилось об окончательном конфигурировании для шасси промышленных компьютеров, справедливо и для рабочих станций, за исключением того, что в стандартный комплект поставки станции уже входит 3,5" НГМД и соответствующая плата контроллера дисплея.
В таблице 1 перечислены краткие характеристики всех рабочих станций, выпускаемых фирмой Advantech.
Панельные компьютеры
Отличительной особенностью панельных компьютеров являются их малые габариты, особенно в глубину. Достигается это как за счет применения в качестве дисплеев плоских панелей, так и за счет уменьшения количества и размеров плат расширения. Панель-ные компьютеры предназначены для установки в пульт или панель, и, как правило, служат для создания компактного и хорошо защищенного по передней панели интерфейса «человек-машина». Панельные компьютеры прекрасно выдерживают промышленные условия эксплуатации и поэтому могут быть установлены непосредственно на контролируемых и управляемых объектах и агрегатах.MiPC-50
Панельные компьютеры MiPC-50 (рис. 9) содержат пассивную кросс-плату c 4 слотами ISA, 65-ваттный источник питания, НГМД и место для НЖМД (рис.10). Вы можете выбрать модель с дисплеем на основе активно-матричной цветной ЖК-панели, монохромной ЖК-панели или электролюминесцентной панели. К MiPC-50 можно добавить один из двух типов пленочных клавиатур (20 или 56-кнопочную), а также сенсорный экран (рис. 11). В таблице 2 кратко перечислены параметры применяемых в MiPC-50 типов дисплеев.


MiPC-70
Панельные компьютеры с открытой рамой (open-frame panel PC) серии MiPC-70 представляют собой изделия на основе конструктивно объединенных одноплатных компьютеров и плоских дисплеев (рис. 12). Компактное исполнение в виде открытой рамы, не содержащей лишних механических деталей, позволяет легко встраивать этот панельный РС в вашу систему. MiPC-70 полностью готов к работе, нужно только подключить питание. Использование этих изделий сэкономит ваше время и деньги, а также поможет быстрее выйти на рынок с новым продуктом.
Выпускаются две модели компьютеров MiPC-70 с цветным и монохромным ЖК-дисплеем, основные характеристики которых показаны в табл. 3.

В обеих моделях предусмотрен вариант поставки с резистивным сенсорным экраном. В состав MiPC-70 может входить как плата PCM-4860 с микропроцессором 486, так и РСМ-5860 с Pentium. Обе платы имеют шину расширения РC-104, что позволяет подключить к ним дополнительные платы расширения в стандарте РС-104 или, используя приобретаемый отдельно комплект расширения MiPC-003, до 3 плат в стандарте ISA.
Если объем флэш-диска (1,44 Мбайт), устанавливаемого на плате процес-сора, окажется недостаточным, в MiPC-70 предусмотрено место для установки одного НЖМД размером 3,5".
РРС-100
Одна из последних новинок фир-мы — панельный промышленный РС серии РРС-100 (рис. 13).
В этой модели значительно улучшен дизайн корпуса — вид у РРС-100 просто элегантный — и расширены сетевые функции. РРС-100 имеет встроенный контроллер Ethernet (NE-2000 совместимый, 10 BASE-T), 3 порта RS-232 и 1 перенастраиваемый порт RS-232/422/485. Передняя панель РРС-100 имеет защиту IP-65. Краткие характеристики этого компьютера следующие:
- процессорная плата на базе 486 DX2/4 или 5x86;
- память до 64 Мбайт;
- дисплей 10,4" на основе цветной TFT или монохромной ЖК-панели с разрешением 640 × 480;
- встроенный источник питания 50 Вт;
- аналоговый резистивный сенсорный экран (опция) с прозрачностью не хуже 75%, прочность покрытия соотвествует стандарту ASTM-D-1044, до 30 млн. касаний;
- сторожевой таймер с интервалом 1,6 с;
- параллельный порт (ECP/EPP);
- твердотельный диск до 512 кбайт (опция);
- 4 последовательных порта (3 × RS- 232, 1 × RS232/422/485);
- 4 изолированных дискретных входа;
- поддержка НГМД 1,2/1,44/2,88 Мбайт;
- Ethernet интерфейс (NE-2000, 10 BASE-T);
- место для НЖМД 2,5";
- размеры: 342 мм (Ш) × 256 мм (В) × 61,5 мм (Г);
- масса 2,7 кг.
Модульные промышленные компьютеры MIC-2000
Новая серия промышленных компьютеров фирмы — MIC-2000 (рис. 14) предоставляет пользователям возможность полностью ощутить все плюсы модульной конструкции управляющего компьютера и своим внешним видом напоминает скорее традиционный программируемый логический контроллер, чем что-либо IBM PC совместимое.
MIC-2000 выполнен на основе 8- или 11-слотовой кросс-платы с 16-разрядной шиной ISA. Модульное построение сводит среднее время восстановления к минимуму, а ПЛК подобный способ подключения сигналов ввода/вывода (разъемные клеммы на передних панелях модулей) облегчает монтаж и обслуживание системы. Традиционно решен вопрос охлаждения: вентиляторы, снабженные сменными пылеулавливающими фильтрами, создают избыточное давление внутри корпуса. Приводимые в таблице 4 характеристики предлагаемых модулей позволят вам составить собственное мнение о богатых возможностях MIC-2000. Кстати, если в перечне модулей не найдется какой-либо необходимой вам платы, не отчаивайтесь, в MIC-2000 предусмотрена установка любых стандартных ISA-плат половинной длины.
Процессорные платы
Самый большой раздел каталога фирмы Advantech посвящен процессорным платам. Именно эти платы «оживляют» шасси, рабочие станции и панельные ПК MiPC-50. Фирма достаточно быстро отслеживает появление новых процессоров и к моменту выхода журнала список процессорных плат наверняка пополнится. В настоящее время поставляются модели от плат на основе 386SX до Pentium-200. Характеристики одной из типичных процессорных плат для промышленных компьютеров — PCA-6145DX4-100 (рис. 15) приведены в таблице 5.

Впечатляющий перечень возможностей, не правда ли? Но самое удивительное, что все это помещается на плате размером 185 мм × 122 мм (половина стандартной ISA-карты). Правда, что касается плат подобной интеграции, их применение мне кажется оправданным только в случаях, когда остро стоит вопрос свободных слотов или габаритов системы. VGA и Ethernet часто предпочтительнее иметь на отдельных платах. С этой точки зрения мне больше нравится плата РСА-6147, давно выпускаемая и имеющая диагностическое табло на светодиодах — незаменимый помощник при тестировании системы.
Для более удобного выбора процессорной платы можно воспользоваться таблицей 6, содержащей основные параметры каждой платы.

Для систем с шиной РСI в качестве процессорных плат применяются платы, которые поддерживают одновременную работу по шине ISA и PCI (рис. 16).

Необходимо отметить, что процессорные платы содержат специальный разъем для подвода питающих напряжений, минуя системную шину. Поэтому такие платы могут использоваться автономно в качестве вычислительного ядра различных специализированных систем. В то же время фирмой Advantech выпускаются так называемые одноплатные компьютеры, которые как раз и предназначены для таких применений.
Одноплатные компьютеры для встраиваемых применений
Для этой линии компьютеров характерной чертой является максимальное число выполняемых функций при чрезвычайно малых физических размерах самой платы. Од-ноплатные компьютеры предназначены для встраивания в аппаратуру в качестве высокоинтегрированных компонентов. Предполагается, что все необходимые функции реализованы на одной плате, а возможности расширения, если они предусмотрены, ограничиваются, как правило, мезонинной шиной расширения РС/104. У фирмы Advantech этот класс компьютеров представлен платами PCM-4862, PCM-5860 и новой серией Biscuit PC, платы которой оптимизированы по критерию «цена-производительность». Плата РСМ-5860 (рис. 17), разработанная на основе процессора Pentium специально для встраиваемых применений, содержит полный набор функций обычного персонального компьютера и при этом имеет размеры дисковода 5,25" (203×146 мм).
Вся периферия, размещенная на плате, работает через внутреннюю PCI-шину, чем и объясняется высокая производительность этого компьютера. Вот краткий перечень возможностей этой платы:
- процессор Pentium 75-166;
- ОЗУ типа EDO;
- Ethernet контроллер на шине PCI, 32 разряда;
- SVGA-контроллер на шине PCI, 32 разряда;
- PCI bus-master IDE;
- Pipeline-кэш до 512 кбайт;
- сторожевой таймер;
- функции энергосбережения.
Cерия Biscuit PC (рис. 18) на текущий момент состоит из двух моделей на основе процессора 486 — PCM-4822 и PCM-4824 — и двух недорогих моделей на основе процессора 386SX — PCM-3860 и PCM-3864. Основные параметры этих компьютеров сведены в таблицу 7.


Самым маленьким одноплатным компьютером в номенклатуре Ad-vantech является плата РСМ-3330 (рис. 19), выполненная в стандарте РС/104.

Надеюсь, что эта статья поможет вам быстрее ориентироваться в длинном перечне компонентов, предлагаемых фирмой Advantech. За рамками статьи, к сожалению, остались коммуникационные платы и платы ввода/вывода, которые, впрочем, заслуживают отдельного рассмотрения. ●
А. Ю. Кузнецов – ведущий специалист фирмы «Прософт»
© СТА-ПРЕСС, 2025
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!

