Teollisuusautomaatio asettaa selkeät vaatimukset koneille ja järjestelmälaitteistoille. Kontron on luonut laajan valikoiman omia tuotteita hyödyntäen Arm-prosessoriteknologiaa, ja niitä on saatavilla laajassa valikoimassa, joka kattaa esimerkiksi NXP:n prosessorit ja Raspberry Pi Foundationin tuotteet.

Teollisuusautomaatio asettaa omat vaatimuksensa koneiden ja järjestelmien varusteille sopivan laitteiston suhteen. Siitä huolimatta on monia tehtäviä, joihin prosessorit, kuten Intelin Core iX tai Atom olisivat mukavia, mutta taloudellisesti mahdottomia.

Teknologioita joka sovellukseen

Johtavana teolliseen käyttöön tarkoitettujen tietokonelaitteistojen valmistajana Kontron ei siksi tarjoa vain korttitietokoneita, tietokonemoduuleita ja teollisuustietokoneita tehokkaimmilla prosessoreilla ja oheispuolijohteilla. Mikro-ohjainten ja Arm-pohjaisten mikroprosessorien avulla Kontron IoT/Embedded Computer Technology (ECT) -teknologian toimittajana luo myös erilaisia ratkaisuja teollisiin sovelluksiin. Nämä täyttävät monenlaisia vaatimuksia, ei vain prosessorien suhteen, vaan myös integrointina laitteisiin, koneisiin ja järjestelmiin.

Kuva 1. Kontron Electronics on erikoistunut kustannusoptimoitujen ratkaisujen kehittämiseen ja tuotantoon ja voi tarjota sekä omia että asiakaskohtaisia tuotteitaan teollisesti soveltuvin uusimpiin prosessoritekniikoihin perustuen.

Kontron Electronics on erikoistunut kustannusoptimoitujen ratkaisujen kehittämiseen ja tuotantoon. Se on täyden palvelun elektroniikkakokoonpanojen ja -laitteiden toimittaja, jolla on 450 työntekijää. Yritys on osa Kontron ODM/EMS Alliancea, joka koostuu viidestä yrityksestä seitsemällä toimipaikalla Saksassa, Itävallassa, Unkarissa ja Sloveniassa. Yritysryhmällä on vuosikymmenten kokemus koko valmistusketjusta ja laaja osaaminen tuotteiden kehittämisessä monenlaisiin vaatimuksiin.

Skaalautuvaa rautaa

Ennen kuin tarkastelemme prosessoreita, kannattaa tutustua tuotteisiin, joita ne "ohjaavat". Kontron Electronics kehittää ja valmistaa mikro-ohjainkokoonpanoja monenlaisiin sovelluksiin. Pääosin räätälöidyissä tuotteissa toimivat 32-bittiset STM32-tyypin mikro-ohjaimet Arm Cortex-M -ytimellä.

Kuva 2. Arm-pohjaisiin i.MX8M Mini- ja i.MX8M Plus Quad Core -suorittimiin perustuvat järjestelmämoduulit sopivat vaativiin automaatiotehtäviin, reaaliaikaisiin sovelluksiin ja laadukkaisiin visualisointiratkaisuihin. Ne ovat saatavilla uudella, valmistajasta riippumattomalla OSM-standardilla suorajuotosta varten.

- Arm-prosessoriteknologiaan perustuen olemme kehittäneet skaalautuvan modulaarisen järjestelmän, jossa on laaja valikoima omia tuotteita. Nämä eivät sovellu vain lukuisiin käyttötapauksiin, vaan sopivat myös kustannusoptimoidun ja räätälöidyn kehityksen lähtökohdiksi, selittää Holger Wußmann.

Tämän matriisimaisen tuotevalikoiman ytimen muodostavat SoM-prosessorimoduulit (System-on-Modules). Olemassa olevien 25,5 x 25,5 millimetrin moduulien lisäksi uudet moduulit on suunniteltu Open Standard Module -spesifikaatioiden mukaisiksi. Tämä uusi standardi juotetulle SoM:lle alentaa ratkaisun kokonaiskustannuksia liitettäviin malleihin verrattuna.

Kuva 3. Kontron tarjoaa laitteistotuotteensa piirilevyjen muodossa yksikkönä, joka koostuu mikroprosessorista, Som-järjestelmämoduulista (SoM, System-on-Module), muistista, verkkoliitännästä ja LCD-liitännästä sekä tärkeistä turvallisuusstandardeista kompaktilla piirilevyllä.

Integrointi vakiona

Asiakkaille, jotka eivät integroi näitä SoM-moduuleja itse tai käytä niitä räätälöidyillä kantakorteilla, Kontron tarjoaa erittäin kompakteja korttitietokoneita, sekä oheislaitteita Board-Line -nimen alla. Niissä on yhtenäinen koko ja liitinten sijoitus.

- Tämä tarkoittaa, että asiakkaat voivat olla varmoja siitä, että sopivia toiminnallisesti vastaavia moduuleja on saatavilla vielä vuosien kuluttua. Kun Kontron Electronics valmistaa SOM-moduuleja niin kauan kuin prosessorivalmistaja toimittaa niissä käytettyjä suorittimia, asiakas voi olla varma järjestelmien toimittamisesta, sanoo Holger Wußmann.

Standardoitujen mittojensa ansiosta Board-line -sarjan tuotteet soveltuvat asennettavaksi yhtenäiseen koteloon. Kontron tarjoaa näitä tuotteita Automation-linjassaan DIN-kiskoon asennettavissa metallikoteloissa. Tällä tavalla korttituotteista tulee pieniä laatikko-PC:itä, joiden mitat ovat 111 x 25 x 76 millimetriä. Suurin osa korteista ja moduuleista on saatavana myös Display-Line-sarjassa kosketuspaneeleina, joissa on 5", 7", 10" ja 15,6" näyttökoot.

Siten kaikki on saatavilla automaatioprojektien nopean toteuttamisen helpottamiseksi prosessorimoduulien ja -korttien tasosta valmiisiin tuotteisiin.

Kuva 4. Kaikki yleiset tuotteet ovat saatavilla nykyisten i.MX 8 -sarjan prosessorien kanssa NXP:ltä tai Raspberry Pi 4:sta ja ne soveltuvat asennettavaksi standardisoituihin, myös DIN-kiskoon asennettaviin metallikoteloihin.

Prosessoritekniikan kehityksen etulinjassa

Käytettyjen prosessorien osalta Kontron ylläpitää läheistä kumppanuutta johtavien puolijohdevalmistajien kanssa. Tästä syystä se voi jo tuoda markkinoille innovatiivisia ja skaalautuvia teollisuustason tuotteita sulautettuun tietojenkäsittelyyn tai teolliseen internetiin uusimmilla prosessoreilla heti, kun uuden sukupolven ensimmäiset prosessorisirut tulevat saataville.

- Prosessorien valintakriteerit ovat moninaiset. Monimutkainen HTML-visualisointi vaatii tehokkaan GPU:n, tekoälytehtäviin tarjoamme lisämoduuleja tekoälykiihdyttimen siruilla, sanoo Kontron Electronics GmbH:n toimitusjohtaja Holger Wußmann.

Tehoa ja oheislaitteissa pienimmässä koossa: i:MX 8 -sarja

OSM-moduulina yhtiö tarjoaa kokoluokkaansa nähden poikkeuksellista suorituskyky, joka perustuu i.MX8M Mini Quad Core -sovellusprosessoriin. Tehokkaan 4 ytimen Arm Cortex-A53 -mikroprosessorin 1,6 GHz:n kellotaajuuden ja DDR4-muistin lisäksi järjestelmässä on vakiona oheislaitesarja, jossa on laaja valikoima liitäntöjä.

Lukuisat digitaaliset I/O- ja sarjaliikenneliitännät, DSI-liitäntä sekä PWM- ja kaksi SDIO-liitäntää asemoivat moduulia vaativiin automaatiotehtäviin, reaaliaikaisiin sovelluksiin ja laadukkaisiin visualisointiratkaisuihin.

Uusimpana lisäyksenä valikoimaansa Kontron esitteli maailman ensimmäisen iMX8Mplus-pohjaisen moduulin S-koossa (30x30 millimetriä) Nürnbergin Embedded Worldissä viime vuonna. Se tukee kahta GbE-liitäntää ja TSN-tekniikkaa. Verkko-ominaisuuksiensa ansiosta tämä moduuli on räätälöity kovan reaaliaikaisen toiminnan teollisuuden vaatimuksiin.

Raspberry Pillä vakaa asema

Kouluista ja yliopistoista kotoisin oleva, niin ikään Arm-teknologiaan perustuva Raspberry Pi jatkaa voittomarssiaan teollisissa sovelluksissa. - Erityisesti ilmaisten ohjelmistojen laaja saatavuus ja jo koulutuksesta saatu kokemus kannustavat erityisesti nuoria kehittäjiä luottamaan tähän prosessorialustaan myös teollisissa sovelluksissa, Wußmann kertoo.

Kontronille tämä riittää syyksi tarjota sopivia teollisia ratkaisuja PiXtend- ja Pi-Tron-laitteistosarjoilla.

Näiden tuotteiden menestys vahvistaa, että valinta oli oikea. Markkinoille tositoimiin on viety useita kymmeniä tuhansia PiXtend®- ja Pi-Tron-sarjan tuotteita, jotka on varustettu Raspberry Pi -prosessoreilla. Raspberry Pi on todellakin vakiintunut teollisuuskäyttöön. Siksi Kontron on jo integroinut uusimman Compute Module 4 -moduulin.

PiXtend Pi 4 PLC pitää sisällään Raspberry Pi Foundationin tehokkaimman Broadcom BCM2711 -prosessorin. Neliytiminen Arm Cortex-A72-ytimiin perustuva prosessori on pohjana 64-bittiselle SoC-piirille, joka tukee jopa 8 Gt RAM-muistia. Gigabit Ethernet -liitännän ansiosta tämä yhden kortin tietokone varmistaa nopean tiedonsiirron ja tarjoaa kaksi micro-HDMI-porttia ääni- ja videodatan siirtoon.

Myös Broadcom BCM2711, neljän Cortex-A72-ytimen Pi-Tron CM4 perustuu neljännen sukupolven Raspberry Pi:een. Kortti voidaan varustaa huomattavasti edeltäjäänsä suuremmalla RAM-muistilla, ja se tarjoaa myös mahdollisuuden esisertifioidulle WLAN/Bluetooth-yhteydelle. Pi-Tron CM4:n integroimiseksi IoT-sovelluksiin on varustettu LTE-moduuleilla - mukaan lukien SIM-kortit - ja ulkoisella antenniliitännällä.

Kuva 5. PiXtend-brändin piirilevyt ja laitteet, jotka on alun alkaen suunniteltu ohjelmoitavaksi PLC-logiikaksi, ovat saatavilla myös Raspberry Pi 4:n kanssa ja soveltuvat ohjelmointiin CODESYS:n avulla.

Sopiva teollisuuden ohjaukseen

Tähän vaikuttaa myös valmistajasta riippumattoman IEC 61131-3 -automaatio-ohjelmiston eli CODESYSin käytettävyys Kontronin teollisuustason laitteistotuotteille. Tämä koskee tuotteita Pi-Tron CM3+ ja Pi-Tron CM4 sekä PiXtend Pi3 ja Pi4.

Niiden saatavuus CODESYS Soft PLC:n kustannustehokkaalla lisenssillä mahdollistaa automaatiosovellusten kätevän kehittämisen. CODESYSin laaja PLC-toimintovalikoima sisältää myös testattuja kenttäväyläprotokollia ja helpottaa siten moduulien käyttöä automaatiossa. Siellä nämä tuotteet voivat korvata patentoituja ohjaimia, käyttää reunayhdyskäytäviä tai ottaa hoitaakseen rakennusautomaatiotehtävät.

Kuva 6. IQ-latausasemassaan dezony GmbH luottaa Kontronin SL STM32 MP157 -moduulin Linux-tukeen. Lisätietoja Kontronin sivuilta.