CC BY
142Встраиваемые компьютеры PIP MPL AG
Дмитрий ЗАКУТНОВ
d.zakutnov@consel.ru
Компания MPL, производитель компактных встраиваемых компьютеров, уже более 25 лет является одним из лидеров данного сегмента в мире. В статье приводится обзор наиболее популярных моделей встраиваемых компьютеров и их функциональных особенностей.
Наибольшего успеха компания добилась в направлении встраиваемых модулей и систем, предлагая на рынке компактные компьютеры серии PIP (Packaged Industrial PC). Свою работу компания начала с 1985 г. и в настоящий момент входит в PC104 Embedded Consortium [1].
В первую очередь, почему MPL?
Обратим внимание на основной слоган компании MPL — «Особое решение с расширенным рабочим температурным диапазоном». Это концепция особого отношения к потребителю: компания предлагает решение «под ключ».
Можно выделить следующие основные преимущества, характерные для всей серии компьютеров PIP:
• расширенный рабочий температурный диапазон: -40...+75 °С;
• бескулерное исполнение;
• ультранизкое потребление;
• питание напряжением постоянного тока бортовой сети;
• компактный дизайн с возможностью стационарного крепления или крепления на DIN;
• множество опций расширения при использовании периферийного оборудования MPLAG;
• длительный срок доступности на рынке;
• полная техническая поддержка в разработке и обслуживании.
Продукция компании MPL соответствует международным стандартам:
• EN 55022 — европейский стандарт по методам измерений и допустимым значениям излучений для изделий информационных технологий.
• EN 55024 — европейский стандарт методики оценки тестов.
• EN 61000-4-1; EN 61000 4-2 Lev.3; EN 61000 4-3 Lev.3; EN 61000 4-4 Class 3; EN 61000 4-5 Class 3; EN 61000 4-6 Class 3; EN 61000 6-1; EN 61000 6-2; EN 61000 6-3; EN 61000 6-4 — группа европейских стандартов по электромагнитной совместимости.
• MIL-STD-461E — военный стандарт электромагнитной восприимчивости неэкра-нированных частей прибора для бортовых систем.
• EN50155 — европейский стандарт, относящийся к условиям работы, исполнению, конструктивным особенностям, тестированию электронного оборудования, используемого в подвижном составе железных дорог.
• EN60945 — международный стандарт морских технических приборов и систем судоходства.
Очевидно, что все перечисленные выше свойства компьютеров PIP являются приоритетными для разработчиков. При этом аналогичные изделия альтернативных производителей в настоящий момент редко отвечают всем вышеперечисленным преимуществам.
Кроме того, MPL предлагает больше возможностей с минимальным изменением конечной цены:
• изменение типа функциональных разъемов, установленных на материнской плате;
• вывод дополнительных интерфейсных разъемов на фронтальную/тыльную часть корпуса;
• добавление и инсталляция модулей сторонних производителей в конструктив. Стоит отметить, что MPL индивидуально подходит к разработке каждого проекта, упрощая разработчикам задачу при проектировании, что позволяет получить существенную экономию, сводя к минимуму последующие доработки системы.
Отвечая на развитие рынка в направлении навигационных систем, распределенных систем сбора данных и управления, а также вычислителей для жестких условий эксплуатации, MPL предлагает готовые системные решения для каждого направления отрасли. В таблице 1 приведены примеры готовых решений. В отличие от производителей процессорных плат и одноплатных компьютеров здесь мы видим готовую PC-платформу, сертифицированную под конкретную область применения.
Основные характеристики материнских плат компьютеров серии PIP
Ввиду различных требований заказчиков к производительности систем MPL предлагает несколько моделей серии PIP в зависимости от производительности процессора и потребления. Форм-фактор процессорных плат MPL идентичен для всех материнских серий, что обеспечивает безболезненный переход от одной платформы к другой без изменений конструктива.
Характеристики материнских плат приведены в сводной таблице 2.
Периферийное оборудование промышленных компьютеров PIP
Встраиваемые системы PIP обеспечивают не только PC-платформу, но и законченную систему, способную выполнять функции
Таблица 1. Решения компании MPL AG — компьютер для клиента
Назначение Описание Сайт производителя
Встраиваемый компьютер для промышленного судового оборудования Серия PIP10 M71-M11E IP67 -компьютеры для промышленного судового оборудования. Оборудование соответствует стандарту IEC945 (EN60945) /IACS E10, протестировано с ОС Linux, Windows (XP, XPe, 2000), QNX, VxWorks http://www.mpl.ch/news42.html
Встраиваемый компьютер для распределенных систем сбора данных/АСУТП Серия PIP5-PIP22 PIPPCI -компьютеры для распределенных систем сбора данных/АСУТП. Оборудование включает до 4 PCI-слотов, позволяющих реализовывать многочисленные функции сбора и управления в системе. Оптимизированы для работы со SCADA приложением Intouch http://www.mpl.ch/t2490.html
Защищенный компьютер для бортовых систем Серия PIP MIL 75-1/MIL XX-Y -защищенные компьютеры для особо жестких условий эксплуатации. Серия PIP5-PIP22 -компактные компьютеры в защищенных корпусах MIL 75-1 http://www.mpl.ch/t2400.html
Таблица 2. Технические характеристики материнских плат для компьютеров серий Р1Р6—Р1Р22
PIP22 PIP20 PIP11 PIP10 PIPS PIP8 PIP7 PIP6-11 PIP6
Процессор Core 2 Duo Core Duo Pentium M Pentium M Celeron M Celeron M Celeron M Atom Silverthorne XL Z530P Pentium MMX
Частота до 1,5 ГГц до 1,67 ГГц до 1,8 ГГц до 1,4 Ггц 1 ГГц 1 ГГц 600 МГц 1,6 ГГц 266/166 МГц
Кэш II уровня 4 Мбайт 2 Мбайт 2 Mбайт 2 Mбайт 512 кбайт 512 кбайт 512 кбайт 512 кбайт 512 кбайт
Чипсет Intel 945GME ICH7-MDH Intel 945GME ICH7-MDH Intel 855GME 6300ESB Intel 855GME 6300ESB Intel 855GME 6300ESB Intel 855GME 6300ESB Intel 855GME 6300ESB Poulsbo US15WPT Intel 430TX
Оперативная память 1 Гбайт запаяно на плате до 3 Гбайт 512 Мбайт ECC запаяно на плате до 1,5 Гбайт до 1 Гбайт 1 Гбайт —
Стандартный рабочий температурный диапазон, °С —20...+60 0 6 + 0 2 —
Расширенный температурный диапазон, °С —40...+65 —40...+75
Основные характеристики
Видео DVI-I 6 LVDS DVI-I А LVDS DVI-I А LVDS DVI-I £ LVDS DVI-I А LVDS DVI-I А LVDS DVI-I А LVDS DVI-D А LVDS CRT А TTL
Сетевой контроллер 2 Гбит 2 Гбит 1 или 3 Гбит 1 или 3 Гбит 1 или 3 Гбит 10/100TX 10/100TX 2 Гбит 10/100TX
Интерфейс USB 2.0/1.1 6/0 6/0 3/0 3/0 3/0 3/0 3/0 6/2 0/2
Интерфейс FireWire 1 порт до 800 Мбит/с 3 порта до Мбит/с Через PC/104-Plus
COM-интерфейс 2 RS-232 ports on-board, 2 дополнительных порта RS-232 либо RS485/422 с гальванической развязкой 4 порта RS-232
Порт PS/2 1 порт комбинированный 2 порта 1 порт 2 порта
SATA/IDE интерфейсы SATA и IDE порты, CF (адаптер) 2 IDE порта, CF (адаптер) 1x IDE, 2x SATA 2 IDE порта, CF (адаптер)
Напряжение питания постоянного тока, В 8— 28(опционально до 48) 9—36 8-28
Потребляемая мощность (стандартная), Вт 30 28 12—26 12—23 11—18 16 16 9 9
Интерфейсы расширения PC/104 PC/104-Plus, PCI и PMC (опционально)
Специальные функции PCI-E мини-кард через Add-on модули 3 Гбит Ethernet либо 3 Firewire порта Add-on модули WLAN, CAN, GPS, UPS Add-on модули WLAN, CAN, GPS, UPS PCI-E мини-кард SCSI & CAN на плате
распределенной системы сбора данных посредством дополнительных функций PLC, которые можно реализовать в PIP. В частности, в PIP могут быть реализованы следующие функции и интерфейсы:
• PCI;
• CAN;
• CANOpen системы fieldbus (PROFIBUS-DP, PROFINET, INTERBUS, EtherCAT);
• SFP Ethernet (SFP);
• PMC.
Благодаря этому становится возможной реализация следующих функций:
• Устройства сбора и передачи данных (УСПД), осуществляющие прием информации от контроллеров, подключаемых к системе с использованием магистралей передачи данных, и от PLC.
Таблица 3. Стандартный корпус PIP с креплением на DIN-рейку
Модель 270 мм (ш) х 162 мм (г)
PIP62-1 Высота фронтальной панели PIP 62 мм
PIP83-1 Высота фронтальной панели PIP 82,5 мм
PIP120-1 Высота фронтальной панели PIP 120 мм
Таблица 4. Стандартный корпус PIP с креплением
Модель 310 мм (ш) х 162 мм (г)
PIP62-2 Высота фронтальной панели PIP 62 мм
PIP83-2 Высота фронтальной панели PIP 82,5 мм
PIP120-2 Высота фронтальной панели PIP 120 мм
Таблица 5. Удлиненный корпус PIP с PCI-слотами
Модель 440 мм (ш) х 162 мм (г)
PIP62-2 Высота фронтальной панели PIP 62 мм
PIP83-2 Высота фронтальной панели PIP 82,5 мм
PIP120-2 Высота фронтальной панели PIP 120 мм
• Средства связи, обеспечивающие передачу данных от УСПД к устройствам более высоких уровней иерархии системы.
• Центральное устройство сбора и передачи данных, обеспечивающее сбор данных от PLC, УСПД и других устройств, осуществляющих формирование и хранение результатов сбора данных в системе.
• Серверы базы данных, обеспечивающие накопление и обработку учетной информации в системе.
Механические характеристики встраиваемых компьютеров PIP
При проектировании данных систем особое внимание уделялось стандартизации типоразмеров корпусов компьютеров. При
этом производитель подходит к каждому проекту особо, предлагая в зависимости от требований к составу компьютера оптимальный корпус.
Различают 3 основных типоразмера корпусного исполнения компьютеров PIP (табл. 3-5).
Компьютер PIP с укрепленными корпусами MILL IP67 для жестких условий эксплуатации
Созданные и протестированные на соответствие военному стандарту прочности MIL-STD 810F данные корпуса PIP (рисунок) противостоят воздействию пыли, влаги, вибраций и способны работать на большой высоте [8].
Таблица б. Характеристики модуля последовательных интерфейсов OSCI
Характеристики интерфейса
Переключаемый RS-232 или RS-485/422 Фиксированный RS-232 Фиксированный RS-485/422 RS-485/422 с гальванической развязкой
OSCI-8MIX*/OSCI-4MIX 8/4
OSCI-8RS2/OSCI-4RS2 8/4
OSCI-8RS4/OSCI-4RS4 8/4
OSCI-6MIX-2G/OSCI-3MIX-1G 6/3 2/1
OSCI-6RS2-2G/OSCI-3RS2-1G 6/3 2/1
OSCI-6RS4-2G/OSCI-3RS4-1G 6/3 2/1
Таблица 7. Характеристики коммутатора MAGBES
Версия Конфигурация портов Ethernet
RJ-45 SFP (оптоволоконный) Коннектор 2,54 мм (на плате)
MAGBES-1S Модуль 4 1
MAGBES-2S Модуль 2 1
MAGBES-1P PC/104 4 1
MAGBES-2P PC/104 2 1
MAGBES-1M Встроенный в PIP 4 1
MAGBES-2M Встроенный в PIP 2 1
Периферийные модули PC/104 для встраиваемых компьютеров PIP
Отличая высокую функциональность компьютеров серии PIP, необходимо добавить, что MPL AG предлагает широкое разнообразие периферийных модулей, многие из которых доступны в стандарте PC/104, PC/104 Plus. Так, для приложений, требующих большого количества COM-портов, MPL AG предлагает адаптеры серии OSCI (Octal Serial Communication Interface).
Многофункциональный OSCI-модуль выпускается в стандарте PC/104 Plus 16 бит с 4 или 8 интерфейсами RS-232 или RS-422/485 с питанием от 5 В. Коммуникационный модуль доступен как в стандартном рабочем температурном диапазоне (-20...+75 °С), так и в расширенном (-40...+85 °С). Типичная сфера применения модуля — промышленные приложения. В таблице 6 указаны основные конфигурации версий.
Стремясь удешевить сетевое оборудование и сделать процесс конфигурирования сетевых решений более гибким, компания MPL совершила шаг вперед в области проектирования и производства оборудования передачи данных (коммутаторов, маршрутизаторов) для встраиваемых приложений. Многопортовые управляемые оптоволоконные коммутаторы серии MAGBES позволяют повысить эффективность доступа к волоконно-оптическим транспортным сетям групп приложений, работа которых требует высокоскоростной передачи данных. Модуль включает до трех Ethernet-портов (2 RJ-45 и один 2,5-мм наплатный коннектор), а также до двух оптоволоконных разъемов в спецификации SFP (Small Form-Factor pluggable) [8].
Основные конфигурации серии коммутаторов серии MAGBES приведены в таблице 7.
Стоит отметить, что в своих изделиях компания MPL по требованию заказчика может инсталлировать модули сторонних производителей. В частности, в настоящий момент из периферийного оборудования для применения в компьютерах PIP доступны модули таких производителей, как 3M Engeneering, Diamond System, Connetc Tech и др.
Особое внимание хотелось бы уделить стойкости компьютеров к воздействию внешней среды. Рабочий температурный диапазон для изделий в стандартном исполнении — -20.+75 °C, включая производительные системы на процессоре Core 2 Duo. Для приложений, которые должны работать в особых условиях эксплуатации с температурным диапазоном от -40 до 85 °С, все изделия компании MPL AG проходят климатические испытания на использование в максимально жестких условиях по системе X-TEST3.
Наряду с производством встраиваемых плат и компактных систем для функционирования в специальных условиях эксплуатации MPL AG осуществляет поддержку стандартных ОС, а также операционных систем реального времени. Процессорные платы MPL AG успешно прошли тестирование с такими операционными системами, как Linux, Windows (XP, XPe, 2000), QNX, VxWorks и МСВС.
Все модули и системы, предлагаемые компанией MPL, находят применение в областях, где такие требования, как надежность, долговечность и стойкость к воздействию внешних факторов, являются первичными.
Малые геометрические размеры PIP20 обеспечивают наилучшие эксплуатационные характеристики: микропотребление, высокая вибро- и ударопрочность, компактность, что позволяет использовать компьютер на промышленных объектах различного масштаба и в разных промышленных отраслях, таких как энергетика, нефтяная, газовая, химическая, военная отрасли и транспорт. ■
Литература
1. www.pc104.org
2. http://www.mpl.ch/t24715.html
3. Процессорные платы/промышленные компьютеры серии PIP — http://www.mpl.ch/t2400.html
4. Одноплатные компьютеры PC/104+ — http://www.mpl.ch/t2700.html
5. Периферийное оборудование — http://www.mpl.ch/t2800.html
6. Примеры применения — http://www.mpl.ch/t4000.html
7. Техническая документация — http://www.mpl.ch/t6000.html
8. www.mpl.ch
