Vgradnja industrijskih računalnikov v Ex-okolju

Današnjega stanja tehnike si ne moremo več zamisliti brez računalniško vodenih procesov. Pri tem se vedno bolj uveljavljajo industrijski računalniki, katerih posebne izvedbe za Ex-okolje so že dlje časa na tržišču. V zadnjih letih so se na tem področju oblikovali trendi, ki sledijo trendom v običajnem industrijskem okolju.

Vili Granda, tehnično svetovanje, Elsing Inženiring, d. o. o.

Uvod

Kadar govorimo o industrijskem računalniku, se zavedamo, da je govora o robustni in vzdržljivi izvedbi računalniškega sistema, za katero je značilna kompaktna vgradnja. V primerjavi s pisarniškim okoljem je industrijsko okolje bolj zahtevno, računalniki pa morajo izpolnjevati višje zahteve predvsem glede mehanske zaščite in robustne izvedbe (tresljaji, vibracije, udarci …).

Posebna značilnost industrijskih računalnikov je pogosta uporaba ekrana, občutljivega na dotik (»touch screen«), ki ga pri aplikacijah v pisarniškem okolju srečujemo bolj poredko.

Zahteve pri industrijskih računalnikih za Ex-okolje

Industrijski računalniki imajo različne naloge (slika 1), ki se bistveno razlikujejo po svoji zahtevnosti:

  • Posluževanje določenega stroja
  • Posluževanje določenega proizvodnega procesa
  • Posluževanje večjega števila proizvodnih procesov
  • Povezava med proizvodnim in poslovnim procesom

Slika 1 – STAHL-ovi industrijski računalniki glede na njihovo zahtevnost

Slika 1 – STAHL-ovi industrijski računalniki glede na njihovo zahtevnost

Trendi v Ex-okolju težijo predvsem k zahtevnejšim aplikacijam, kjer je danes prav posebna pozornost usmerjena v povezavo med poslovnim in proizvodnim procesom. Različni poslovni sistemi (npr. »Asset Management System«) namreč že dopuščajo možnost, da vodstvo v realnem času pridobiva podatke neposredno iz proizvodnje. Na ta način se izrazito izboljša dinamika poslovno-proizvodnega procesa, podatki se lahko hitreje obdelujejo in odzivnost sistema je veliko večja.

Glede na zgodovinski razvoj poslovnih in proizvodnih sistemov lahko ugotovimo, da tukaj trčita dva različna sistema. Poslovni sistem je izrazito dinamičen, njegove spremembe so hitre, saj se mora prilagajati razmeram na trgu. Posledično je tudi podpora temu sistemu dinamična, zato je pri opremi manjši poudarek na njeni vzdržljivosti in večji na njeni prilagodljivosti, odzivnosti in hitrosti. Posledično je tudi računalniška oprema v tem smislu optimizirana in komponente takšne opreme so praviloma zamenljive v terminskem obdobju pribl. 5 let.

Proizvodni proces je manj odziven, pri njem so spremembe počasnejše in dolgotrajno načrtovane, saj so vezane na celotno opremo nekega postroja. Posledično so tudi industrijski računalniki optimizirani glede na proizvodne zahteve, ki se ne spreminjajo tako pogosto. Pričakovana življenjska doba industrijskega računalnika je tako precej daljša (preko 10 let).

Razlika je tudi pri operacijskem sistemu na računalniku. V poslovnem sistemu operacijski sistemi sledijo razvoju tehnike na tem področju, v proizvodnji pa je na industrijski računalnik naložen operacijski sistem, ki bi naj »zdržal« skozi njegovo celotno življenjsko dobo.

Že iz navedenega lahko zaključimo, da so zahteve in pogoji različni. Torej povezava med poslovnim in proizvodnim svetom ne predstavlja le kabla za ethernet povezavo.

Pri industrijskih računalnikih, ki so vgrajeni v Ex-okolje, je dodatna omejitev poseganje v notranjost naprave. Morebitna popravila ali nadgradnje lahko opravi le proizvajalec, kar je bolj zamudno in dražje kot pri običajnem računalniku.

Rešitev lahko iščemo predvsem v dveh smereh:

  • Strojna oprema (hardware) industrijskega računalnika za Ex-okolje mora biti dovolj predimenzionirana, da bo zmogla servisirati predvidene spremembe na področju programske opreme in operacijskih sistemov (npr. v naslednjih desetih letih)
  • Strojna oprema (hardware) industrijskega računalnika mora omogočati delo v Ex-okolju, vse komponente, ki so vezane na zmogljivost programske opreme, pa je potrebno prenesti v varno okolje, kjer so prosto dostopne (»ThinClient«)

Že iz opisa obeh rešitev lahko razberemo, da je druga rešitev bolj dinamična in prilagodljiva. Prav zaradi tega ta rešitev predstavlja trend pri povezavah poslovnih in proizvodnih sistemov v Ex-okolju.

Pregled bistvenih komponent

Slika 2 – »Thin Client« povezava računalnika za Ex-okolje

Slika 2 – »Thin Client« povezava računalnika za Ex-okolje

Kaj sploh »Thin Client« pomeni?

»Thin Client« je računalniški program, ki omogoča povezavo z oddaljenim namizjem (serverjem). Tako vzpostavljen medsebojni odnos lahko poteka na različnih nivojih: od izmenjave določenih podatkov do popolnega nadzora informacij v »Thin Clientu«.

Pri »Thin Client« povezavi v našem primeru (slika 2) ohranimo v Ex-okolju Remote HMI z naslednjimi elementi:

  • računalniški zaslon
  • tipkovnica in miška
  • »Thin Client« aplikacija

V varno okolje prenesemo aplikacijski strežnik (server) z naslednjimi komponentami:

  • delovni spomin s trdim diskom
  • operacijski sistem (aktualno »Windows 7« ali podobno)

S takšno kombinacijo zagotovimo hitro odzivnost na spremembe na poslovnem nivoju, ki so bolj vezane na programsko opremo, v Ex-okolju pa obdržimo nivo posluževanja, ki lahko v naslednjih 10 letih predstavlja primerno dolgoročno rešitev.

Računalniški zaslon

Na voljo so računalniški zasloni velikosti 15'', 19'', 22'' in 24''. Najmanjša velikost 15'' je namenjena manjšim aplikacijam, kjer je posluževanje omejeno. Poslovni sistem potrebuje večji ekran, zato priporočamo izbor 22'' ali celo 24''.

Tipkovnica in miška

Klasični tipkovnici je lahko dodana miška v dveh različnih izvedbah: sledilna kroglica (»trackball«) ali igralna palica (»joystick«). Po naši oceni je sledilna kroglica primernejša. Lahko pa se miški tudi odrečemo in uporabimo funkcionalnost »touch screena« oz. ekrana, občutljivega na dotik, ki lahko miško nadomesti. Možno je celo to, da se odrečemo celi tipkovnici, saj imamo na »touch screenu« tudi virtualno tipkovnico. To možnost odsvetujemo, kadar predvidevamo več zapisovanja (tipkovnica na »touch screenu« za veliko količino pisanja preprosto ni primerna).

»Thin Client« aplikacija

»Thin Client« je v našem primeru računalnik z nameščeno namensko programsko opremo. V njem so shranjeni parametri povezave med "Remote HMI" in dislociranim serverjem (RDP, VNC, Netc@p).

Delovni spomin s trdim diskom

Gre za tisti del računalnika, ki se mora zaradi prilagajanja vedno višjim zahtevam na področju operacijskih sistemov in programskih rešitev najhitreje spreminjati oz. nadgrajevati. Ker je ta del umaknjen iz Ex-okolja, lahko vanj svobodno posegamo in ga sami nadgrajujemo kot običajen računalnik v pisarniškem okolju. Nameščen je lahko v komandni sobi, elektro prostoru ali v katerem izmed servisnih prostorov, ki ne spadajo v Ex-okolje.

Operacijski sistem

Počasi se poslavljamo od Windows XP in prehajamo na Windows 7 (ponekod celo že na Windows 8). »Življenjska doba« operacijskih sistemov je nekaj let in pričakujemo lahko, da bomo v času uporabe istih komponent računalnika v Ex-okolju nadgradili sistem vsaj še z enim ali dvema verzijama sposobnejših operacijskih sistemov na strežniku.

Zaključek

V članku smo pripravili nekaj usmeritev za čim bolj optimalno rešitev računalnika za Ex-okolje. Bistvo tega pristopa je v dejstvu, da iz Ex-okolja umaknemo tiste komponente, ki so najbolj podvržene dinamičnim spremembam v računalniški tehniki.

Literatura:

               - Podatki proizvajalcev

 

Nazaj