V nabídce firmy Advantech lze najít kompletní procesorové vestavné jednotky SOM (System On Module), které umožňují do uživatelských a průmyslových aplikací (desek plošných spojů) vložit CPU AMD nebo Intel Pentium i s periferiemi typu grafické a zvukové karty, USB, SRAM, Ethernet, rozhraní klávesnice a myši apod. Prostřednictvím kontrolních vah Sartorius, které využívá procesorovou desku SOM-4450, můžu posoudit i jejich spolehlivost.
Od
současných moderních řídících a měřících zařízení, jako například i kontrolní
váhy, zákazníci i legislativa vyžadují stále složitější, vyspělejší a více automatizované
funkce, což stále klade vyšší nároky na výpočetní výkon řídící jednotky takového
zařízení. Na ty již často nestačí menší MCU a DSP a musí se tedy nasadit větší
kalibr v podobě výkonných procesorů Intel či AMD. Jejich přímá implementace
do uživatelského systému či zařízení je však s ohledem na jejich rychlost a
určitou nutnou periferní podpory již dost složitá. Pro koncového výrobce zařízení
je tedy výhodnější použít již typizované vestavné destičky obsahující mimo procesor
již jeho veškerou potřebnou podporu a jemu přizpůsobené vedení plošných spojů.
Toto právě poskytují destičky SOM-EXT (System On Module) firmy Advantech, které jsou mimo procesorů Intel Pentium xx, AMD nebo VIA, již vybavené rozhraními pro DIMM RAM paměti (PC paměti SDRAM a DDR), periferiemi jako jsou grafická a zvuková karta, komunikační periferie (USB, RS-232, Ethernet, Irda atd.) nebo rozhraní pro připojení klávesnice a myši. Typizovaná konstrukce modulů/destiček umožňuje nejen je pohodlně vestavět do desek zařízení, ale i pohodlnou záměnu například desky s CPU Intel za desku s CPU AMD bez potřeby jakkoliv předělávat zapojení desky plošných spojů daného zařízení. |
 |
V případě výrobků firmy firmy Advantech, konkrétně vestavných počítačů SOM, jsem se setkal s ohlasy, že jsou málo spolehlivé a poruchové. Osobně mám možnost je dlouhodobě sledovat přímo v provozu, konkrétně modul SOM-4450F zabudovaný v kontrolních vahách německé firmy Sartorius Aachen, které jsou již několik let úspěšně nasazeny v mnoha firmách, například ve firmě Dr. Oetker. Zatím jsem se u nich nesetkal s jakýmkoliv problémy a pracují dlouhodobě 100% spolehlivě. Více pak dále v tomto článku.
Použití modulů SOM-ETX
- Řídící systémy, PLC, Embedded PC
- HMI, Informační zařízení
- Zařízení pro zpracování informací a dat ze senzorů, bezdrátová komunikace
- Ukládání a zalahování dat
- Průmyslová datová komunikace, třídění, zpracování a zobrazení dat
- Řízení robotů například v automobilovém průmyslu
- Automatické měřící zařízení a systémy
- Přenosné, bateriově napájené zařízení
Co je to SOM-ETX ?
Moduly/destičky SOM-ETX jsou vestavené (embedded) procesorové jednotky s CPU a periferiemi dnes běžnými v zařízeních typu PC, PDA nebo PAC. Moduly se sice vzájemně liší výbavou, použitím různých CPU & velikostí RAM, typem a provedením periferií, ale mají všechny stejné rozměry 95 x 114 mm i provedení a umístění konektorů.
Umístění konektorů, nabídka rozhraní periferií a proporce modulů SOM-ETX
To umožňuje vzájemnou záměnu jednotlivých destiček použitých v systému dle potřeby. Výhodou použití takovýchto destiček, proti přímému zakomponování CPU a periferií do desky plošných spojů, je velké zjednodušení návrhu zařízení a zajištěná spolehlivá funkce moderních CPU i periferií, u nichž je návrh plošných spojů velmi složitý z důvodu velkého vlivu elektromagnetického rušení u dnešních velmi rychlých procesorů. Navíc by přímá implementace CPU do zařízení vyžadovala použití 7 a vícevrstvé DPS, i když pro samotné řešení zbytku zařízení by například stačila deska čtyřvrstvá. Použití SOM tak snižuje náklady na vývoj produktu.
Jednoduchá záměna modulů SOM (System On Module) v desce zařízení (Customer Solution Board) umožňuje měnit vlastnosti produktu (Market Products)
Protože jsou moduly navrženy hlavně pro použití v průmyslových aplikacích, je jejich chlazení primárně pasivní bez nutnosti použít speciální chladič nebo větrák. Pracovní teplotní rozsah se pohybuje v rozmezí 0 až 60°C, což umožňuje nasazení i ve velmi tepelně namáhaných provozech. Struktura modulů využívající klasické CPU, paměti SDRAM, i sběrnice typu IDE, PCI a ISA umožňuje instalaci běžných operačních systémů (OS), jako jsou například Windows 95 až XP, Linux, Unix, nebo specializovaných embedded OS typu Win XP Embedded, Windows CE, Embedded Linux apod.
SOM-4450 a jeho spolehlivost
Provedení: Modul SOM-4450 je založený na nízkopříkonovém 0.18mikronovém procesoru GX1 firmy AMD, který kombinuje vysoký výpočetní výkon a relativně nízkou spotřebu. CPU doplňuje systémový chipset CS5530A. Významná je pak i přímá podpora paměťových karet Compact Flash a široká podpora různých rozhraní pro zobrazení (VGA, LCD, LVDS, TV). Hlavní vlastnosti:
|
|
Blokové schéma modulu SOM-4450 (detail)
Moduly SOM jsou již dlouhou dobu využívány pro řízení, zpracování signálů a HMI v průběžných kontrolních vahách Sartorius. Konkrétně v řadě SYNUS lze nalézt zde popisované destičky SOM-4450F. Ty jsou zasazeny do firemních základních desek poskytující potřebné periferie, úpravu napájecích napětí a hlavně převod logických signálů na běžné úrovně a s vlastnostmi vyžadované na standardních konektorech COM, LPT, USB, RJ-45 Ethernetu, CAN, rozhraní pro LCD displej apod. SOM modul pak provádí samotný běh softwaru (operačního systému), zpracování naměřených signálů do statistiky a jejich vyjádření ve grafech a grafické HMI rozhraní realizované buď dotykovým barevným TFT LCD displejem nebo stejným displejem, ale doplněným funkčními tlačítky. Celá tato kofigurace je pak chlazena jedním standardním větrákem, přičemž celá slaboproudá i silnoproudá elektronika je zavřena v "nepropustné" skříni z nerezové oceli a tedy chlazení vnitřního prostoru dochází pouze přenosem tepla přes stěny skříně.
|
Kontrolní váha Sartorius řady SYNUS |
I když se občas ozývají negativní ohlasy na spolehlivost modulů SOM, jako servisní technik s nimi musím naopak vyjádřit velkou spokojenost. V mnoha kontrolních vahách, které jsou nasazeny v mnoha provozech známých potravinářských firem, zatím nedošlo u nich ani k jedinému problému. A to prakticky váhy jedou téměř neustále, elektronika uvnitř skříně je dost tepelně namáhána a protože každé zastavení produkce stojí mnoho peněz, je jejich spolehlivost klíčovou záležitostí.
SOM-4450F upevněný v základní desce v kontrolní váze Sartorius SYNUS
Detail upevnění SOM-4450F v základní desce kontrolní váhy Sartorius SYNUS
novinka SOM-4455 = náhrada za SOM-4450
Provedení: Modul SOM-4455 je prakticky přímá náhrada staršího modelu SOM-4450, který se již přestal vyrábět. Hlavní rozdíl je v použití nového rychlejšího procesoru Geode LX800 firmy AMD, který doplňuje systémový chipset AMD CS 5536. Tím je implementována podpora DDR DRAM pamětí až do velikosti 1 GB a přítomnost komunkačního rozhraní SATA. Zůstává přímá podpora paměťových karet Compact Flash, široká podpora různých rozhraní pro zobrazení (VGA, LCD, LVDS, TV), rozměry i napájení. Hlavní vlastnosti:
|
|
Závěr
Moduly SOM-ETX jsou zajímavou volbou pro každého vývojáře elektronických systémů, protože dokáží významně urychlit vývoj nové aplikace a zvýšit pravděpodobnost úspěšné funkce celého zařízení hned po zkonstruování. V praxi jsem si osobě ověřil, že spolehlivost modulů je veliká a není nutné mít přehnané obavy z poruchovosti, pokud jsou dodrženy všechny požadavky na vestavbu SOM zákaznické základní desky. Pokud tedy potřebujete vložit do Vašeho zařízení vlastnosti PC, jsou moduly SOM v mnoha případech dobrá volba za rozumné peníze (pouze několik tisíc Kč). V případě bližšího zájmu o produkty SOM odkazuji na stránky výrobce a firmu Moravské přístroje, která mimo jiné výrobky Advantech distribuuje v ČR.
Antonín Vojáček
vojacek@ hwg.cz
DOWNLOAD & Odkazy
- Domovské stránky firmy Advantech - www.advantech.com
- Domovská stránka jednoho z distributorů pro ČR, firmy Moravské přístroje - www.mii.cz
- Domovská stránka dalšího z distributorů pro ČR, firmy FCC průmyslové systémy
s.r.o.- www.fccps.cz
- Článek o Embedded PC typu Micro PC na stránkách automatizace.hw.cz
- Další články týkající se Embedded PC, PLC a PAC na serveru automatizace.HW.cz
