Alig van más olyan technológiai terület, ahol annyira dinamikus lenne a fejlődés, mint amilyen a számítástechnika. Pontosan ez a – fogyasztói piacok által irányított – dinamizmus jelenti az automatizálás valamennyi szereplője számára azt az erőpróbát, hogy egyensúlyt találjanak egyrészt az innováció, másrészt pedig a hardver- és szoftverberuházások értékének megőrzése között.

Könnyen megoldás található erre az egyensúlyra, ha megnézzük a Beckhoff 2002 óta piacon lévő beágyazott PC termékcsaládját. Bár ezek a termékek valójában ipari vezérlők DIN sínre szerelhető köntösében megjelenő PC-k, a CX sorozat eszközeinek némelyike hamarosan már 10 éve kapható változatlan formában. Természetesen idővel kiegészültek a kínált operációs rendszerek: a Windows XP Embedded után jött a Windows Embedded Standard 7, a Windows CE pedig az eredeti 4-es verzió után most már a 7-esnél tart. A beágyazott PC-k alapjául szolgáló hardver azonban mindig kompatibilis maradt, és a felhasználó szabadon választhatott, hogy lépést tart-e ezekkel a változásokkal vagy sem. Folyamatos fejlesztésen esett át a Beckhoff TwinCAT automatizálási szoftvere is, amelyet minden esetben frissítéssel együtt töltöttek az eszközökbe.

A Beckhoff a beágyazott PC-k új generációjának bevezetésére készül – ezeknél is az a cél, hogy legalább 10 évig legyenek kaphatók. Az alábbiakban új CX2000 sorozatból három eszközt mutatunk be: CX2020 második generációs egymagos beágyazott PC 1,4 GHz-es Intel Celeron processzorral; CX2030 második generációs kétmagos beágyazott PC 1,5 GHz-es Intel Core i7 processzoral, illetve CX2040 második generációs négymagos beágyazott PC 2,1 GHz-es Intel Core i7 proceszorral.

Emellett megtartják az első generációs CX eszközöket, és azok továbbra is kaphatók lesznek. Így az új CX termékek a beágyazott PC termékcsalád kiegészítései, és nem jelentik a régebbi modellek megszüntetését. Az új eszközök kiváló műszaki tulajdonságai azonban minden ár- és teljesítménykategóriában a természetes áttéréshez fognak vezetni.

Újdonságok minden téren

A CX2000 eszközökbe 32 nm-es technológiával készült Intel processzorokat építettek be. Ezeknek a processzoroknak a kódneve Sandy Bridge, de jobban ismertek második generációs Intel Core i3, Core i5 és Core i7 néven. Kaphatók energiatakarékos Sandy Bridge Celeron típusok is, amelyek lehetővé teszik a ventilátor nélküli üzemelést, például a CX2020 alapmodellben. Elődjével, a CX1020-szal összehasonlítva (amelyben Intel Celeron 373 ULV 1,0 GHz processzor található) ez az új CPU 20–50 százalékos valós idejű sebességnövekedést eredményez , ami hasznos mind a PLC-s programok, mind a tengelyek száma, mind pedig – mozgásvezérlés esetében – a ciklusidő szempontjából. Az operációs rendszer hasznát látja a gyorsabb, integrált grafikus magnak és a gyorsabb DDR3 memóriának.

Többmagos CPU DIN sínen

A CX2030 és CX2040 a CX vezérlők egy alapvetően új jellemzőjét valósítják meg: a többmagos processzort. A hiperszálas (hyper threading) technológiával ellentétben itt valódi két- vagy négymagos processzorokat használnak. Így ezek az beágyazott vezérlők olyan teljesítményt nyújtanak, amelyre korábban csak a nagyobb, házba szerelt ipari PC-k voltak képesek.

Változatlan viszont a DIN sínre szerelhető hardver koncepciója, közvetlen csatlakozással a Beckhoff buszterminálokhoz, választhatóan K buszos vagy EtherCAT változatban. Az új CX2000 eszközök a felhasználó által külön megrendelhető és a helyszínen egyszerűen egymáshoz csatlakoztatható egyedi alkotóelemekből állnak. Teljesen átdolgozták azonban a készülékházat, amely fémvázon alapul, az előlapja pedig különleges műanyag védőelem. A vezérlőhöz legalább két modulra van szükség: egy tápegységre, amely busz vagy EtherCAT terminálokkal csatlakozik az I/O végpontokhoz, illetve egy CPU modulra. További elemeket lehet beilleszteni a tápegység és a CPU közé, vagy rögzíteni a CPU modultól balra.

Az új CX sorozat CPU moduljain mindig található egy DVI, négy USB és két Ethernet port. A fejlesztő nem értékesít a továbbiakban olyan eszközöket, amelyekhez nem lehet monitort és billentyűzetet csatlakoztatni. Mindig van egy gyárilag konfigurált belső csatlakozóaljzat is, amelyik „bűvös interfészként” meglepően sokféle interfészfunkciót képes opcionálisan ellátni: terepi buszhoz master és slave funkcionalitást lehet ezen a csatlakozón keresztül megvalósítani például a következőkhöz: EtherCAT (csak slave), Profinet, Ethernet/IP, Profibus, CANopen és DeviceNet, valamint soros interfészek (RS 232, RS 422 és RS 485). A „bűvös interfész” ezeknek a lehetőségeknek egyikét tudja pontosan ellátni – ha többre van szükség, ezt a következőkben leírt módon lehet megvalósítani a bal oldalra szerelt modulokkal.

PCI Express mint bővítőbusz

A CX2000 eszközök moduláris bővítése a bal oldalon a PCI Express buszrendszeren alapul. Ez fontos funkciója a CX2000 eszközöknek, mert a PCI Express helyettesíti a CX első generációjában használt 8/16 bites ISA buszt, 5 GT/s (gigatransfer/s) sebességet kínálva az egyes PCIe TX/RX csatornákon, az úgynevezett sávokon (lanes). A CX2000 eszközök a bal oldalon négy ilyen csatornát bocsátanak rendelkezésre, így minden egyes kiegészítő modul számára rendelkezésre áll a PCI Express teljes sávszélessége.

Ez az interfészek széles körének csatlakoztatását teszi lehetővé; akár négy modul is csatlakoztatható, amelyek mindegyike két független 1 gigabites Ethernet porttal rendelkezik. A CPU modulon mindig meglévő két Ethernet porttal együtt ez legfeljebb tíz portot jelent gigabites Ethernettel; vagy csatlakoztatható legalább nyolc soros interfész, minden esetben párban, RS 232-ként vagy RS 422/RS 485-ként.

A lehetséges USB interfészek számát szintén meg lehet többszörözni: négy nagy sebességű (480 MB/s) USB 2.0 interfészt lehet minden modulhoz csatlakoztatni. Ennek legfeljebb húsz USB 2.0 interfész az eredménye (a CPU modulon már meglévő néggyel együtt). Természetesen a CPU-nak képesnek kell lennie arra, hogy megbirkózzon ilyen nagy számú szélessávú interfész által létrehozott adatárammal. Nyilvánvalóan erről az adott felhasználásoknál kell dönteni.

Bár a CX2000 eszközök jelenlegi lapkakészlete (Intel Series 6) ezt nem teszi lehetővé, PCI Expressen keresztül két USB 3.0 portot (5 Gbit/s) is lehet csatlakoztatni az egyes modulokhoz. A későbbiekben a gyártó tervezi további opcionális beköthető modulok szállítását is, például HAD-et (high definition audio, nagy felbontású audio) vagy kibővített, nem felejtő memóriát (a CPU-ban szokásosan 128 kB áll rendelkezésre).

Alkalmasság automatizálási eszközök révén

A beágyazott PC egyesíti a szabványos PC-technológiát a DIN sínhez is alkalmas tulajdonságokkal, létrehozva egy rugalmas ipari vezérlőt. Szoftveres és hardveres tulajdonságok egyaránt ideértendők. Hardveroldalról a CX2000 eszközök támogatják a Beckhoff buszterminálokat és az EtherCAT terminálokat. Újdonság azonban az az automatika, amely érzékeli, hogy a két I/O rendszer közül melyik van használatban.

Míg korábban ezt a funkciót külön tápegység látta el, most csak egyre van szükség, amely képes vagy a K vagy az EtherCAT buszt meghajtani. Az aktuális buszrendszert a tápegység bekapcsoláskor ismeri fel, nincs lehetőség a terminálok vegyes felhasználására. Ez csökkenti a termékek változatosságát és a szükséges tartalékalkatrész-készletet. Egyben hangsúlyozza, hogy a Beckhoff továbbra is támogatja a régebbi K buszos technológiát, bár az újabb EtherCAT I/O technológia hihetetlen népszerűségnek örvend.

Természetesen az új CPU-k – az EtherCAT terminálokkal együtt – az eXtreme Fast Control (XFC) segítségével az igen gyors vezérlést célozzák meg: a milliszekundumnál rövidebb ciklusidőket, amelyekhez túl-mintavételező (oversampling) vagy időbélyeges EtherCAT I/O terminálok társulnak. A CX2000 tápegységeket opcionálisan a szünetmentes tápellátási funkciók támogatásával is kínálják: karbantartásmentes, kapacitív UPS szabályozott leálláshoz vagy hosszabb, több perces táplálás akkumulátorral, valós UPS működéshez. A nem felejtő memória mindig megtalálható a CPU modulban egy 128 kB-os NovRAM formájában, ami megfelelő a folyamatok adatainak UPS nélküli biztonságos tárolásához.

A hagyományos és új terepi buszrendszerek (Profibus, CANopen, DeviceNet, EtherCAT, Profinet, Ethernet/IP) támogatása különféle módokon történik: egyrészt a „bűvös interfészben” lévő választható csatornaként, másrészt beköthető PCI Express részegységként a CPU bal oldalán. Az EtherCAT használóinak van egy harmadik lehetőségük is: az összes jelentős ipari buszrendszer master, illetve slave funkciót megvalósító moduljai EtherCAT terminálként is csatlakoztathatók a CX2000-hez.

Milyen operációs rendszereket támogat?

Szoftveroldalról az új CX generáció továbbra is kizárólag a Microsoft operációs rendszereit támogatja a Windows Embedded Standard 7 vagy a Windows 8 formájában, attól függően, hogy mi áll rendelkezésre. A TwinCAT automatizálási szoftver 2.11 R3 verzióval indul az eszközökön, és az ismerős PLC funkcionalitást, valamint a tengelyek vezérlését kínálja egészen az interpolált tengelymozgást megvalósító NC I/CNC szintig.

Az új CX2000 sorozat többmagos tudását természetesen a TwinCAT 3-mal való használatra optimalizálták. Ennél nemcsak az operációs rendszert, de a valós idejű vezérlést is meg lehet osztani a magok között, ami az erőforrások párhuzamos kihasználásához vezet.