Dass der Industrie-PC (IPC) zu den Eckpfeilern des wirtschaftlichen Automatisierens zählt, muss man nicht eigens betonen. Jede Anwendung und jede Umgebung stellt dabei ihre individuellen Anforderungen. Aufgrund des vielseitigen Einsatzspektrums, aber auch wegen der technischen Leistungsgrenzen der PC-Komponenten etablierten sich im Markt Systeme mit unterschiedlichen Formfaktoren. Mit dem Box-PC und dem 19“-Rack-PC stehen zwei grundlegende Bauformen zur Wahl, um einen IPC für die Erfordernisse des jeweiligen Anwendungsfalls möglichst exakt zuzuschneiden.

Die beiden Formfaktoren Box-PC und der 19“-Rack-PC verfügen über individuelle Stärken und Schwächen. Die Box-PC-Architektur ist beispielsweise für den Einsatz in rauen Betriebsumgebungen mit hohen thermischen oder mechanischen Belastungen prädestiniert. Mit seinen kompakten Maßen lässt sich der Box-PC dicht an den Anlagen montieren. Der kompakte Aufbau begrenzt allerdings auch Rechenleistung und Ausbaupotenzial. Der 19“-Formfaktor vereint wiederum hohe Performance, üppige Ausstattungsmöglichkeiten und Ausfallschutz durch redundante Komponentenauslegung. Die Installation des erforderlichen Racks bedeutet jedoch zwangsläufig einen zusätzlichen Platzbedarf und erhöhten Verkabelungs-Aufwand.

Die jeweiligen Aufgabenfelder lassen sich nicht trennscharf der einen oder anderen IPC-Kategorie zuordnen. Wird etwa eine hohe Performance-Anforderung und die Zahl der benötigten I/O-Schnittstellen trotz einer belastenden Betriebsumgebung verlangt, müssen sich Industrie-Unternehmen entscheiden: Für die Installation mehrerer Box-PC mit übergeordneter Auswertungslogik oder für das Einrichten eines 19“ Schaltschranks mit einer ausreichenden Anzahl an I/O-Karten in sicherer Entfernung.

Perfekt ist keine dieser Alternativen. Dem ersten Szenario mangelt es an Leistungs- und Ausbaureserven, falls neue Industriekomponenten, Feldbusse, Aktoren und Sensoren aufzunehmen sind. Umgekehrt führen in der zweiten Variante eine gewisse Überdimensionierung des Systems sowie der zusätzliche Platzbedarf zu deutlich höheren Kosten. Variiert die Anlagengröße, werden in den Unternehmen mitunter beide Alternativen für letztendlich identische Aufgaben eingesetzt. Der Betrieb unterschiedlicher IPC-Plattformen zieht jedoch zwangsläufig einen größeren Aufwand und höhere Kosten im Wartungs-, Ersatzteil- und Beschaffungsmanagement nach sich. In anderen Worten: Weder führt die Funktion zu einem optimalen Formfaktor, noch erlaubt die Form eine perfekte Umsetzung der Funktion. Für einen Eckpfeiler des wirtschaftlichen Automatisierens ist eine solche Ausgangslage überaus kontraproduktiv.

Alltag einfacher gestalten

Einen Weg aus dieser misslichen Lage weist jetzt eine neue Generation industrieller Box-PCs von Spectra aus Reutlingen, die das Leistungsvermögen der 19‘‘-IPC-Klasse mit den Vorzügen des Formfaktors eines Box-PCs vereint. Die Spectra Power Box 3000 Systeme sind modular gestaltet, um eine hohe Flexibilität in der individuellen Konfektionierung zu bieten. Das nur 126 x 227 x 261 mm (H x B x T) große Gehäuse bietet Platz für ein optionales Einschubmodul, das zwei PCI/PCIe-Steckkarten aufnehmen kann. Daneben lässt sich ein Wifi/3G/GPS-Betrieb o.ä. über eine Mini-PCIe-Karte auf der Oberseite der Hauptplatine realisieren. Zusätzlich erhöhen zwei weitere Mini-PCIe-Steckplätze die potenzielle Zahl der Schnittstellen bzw. Feldbusse. Diese Schnittstellen lassen sich über Steckerblenden im Gehäuse nach außen führen.

In Aufbau und Architektur sind viele für sich betrachtet eher unspektakuläre Design-Ideen umgesetzt, die in Summe den betrieblichen Alltag nachhaltig komfortabler und einfacher gestalten. Bereits die Prozessorwahl dokumentiert das eherne Designprinzip. In der Lösung des Herstellers ist die 4. Generation der Intel Core Desktop Prozessoren i3/i5/i7 (Haswell) verbaut, um selbst leistungshungrige Anwendungsfälle mit genügend Performance zu versorgen. Gegenüber der üblicherweise in Box-PCs genutzten mobilen Haswell-Reihe zahlt sich dies neben der Leistung in einem komfortableren Ersatzteilhandling aus, da die CPU nicht mit dem Mainboard fest verlötet ist. Die kostspielige CPU lässt sich problemlos weiternutzen, wenn beispielsweise der Defekt einer Anschlussbuchse den Kartenaustausch notwendig macht.

Der grundsätzlich angedachte lüfterlose Betrieb sowie der kabellose Aufbau des Grundgeräts garantieren ein ausfallsicheres Arbeiten selbst bei heftigen mechanischen Einflüssen. Des Weiteren vereinfacht dieses Designprinzip die Konfektionierung und Umrüstung, da Komponenten oder Karten weitgehend „nur“ noch gesteckt und geschoben werden. Die sehr gute Zugänglichkeit einzelner Komponenten vereinfacht die Wartung zusätzlich. Beispielsweise lassen sich die CMOS-Batterie oder eines der beiden 2,5“-Laufwerke ohne Öffnen des Gehäuses von außen über eine Service-Blende austauschen. Dass Form und Funktion Hand in Hand gehen, zeigt sich auch an einer anderen Stelle: Die Kühlrippen des Aluminium-Körpers sind so gestaltet, dass sie Nutensteine zur Montage an Bosch Rexroth- beziehungsweise Item-Profilen aufnehmen können. Die Lösung verfügt damit über sehr einfache Montage- und Anbaumöglichkeiten. Zur Befestigung der Industrie-PCs können Unternehmen auf das standardisierte, häufig schon verfügbare Montage-Werkzeug und Befestigungsmaterial zurückgreifen.

Mit den vielfältigen Erweiterungsoptionen bewegt sich die neue Generation industrieller Box-PCs trotz ihrer kompakten Maße nicht nur auf Augenhöhe mit den 19“-IPCs. Die konsequent umgesetzten Designprinzipien mindern den Aufwand für die gesamte Betriebsphase, ohne Abstriche hinsichtlich Flexibilität und Skalierbarkeit hinnehmen zu müssen. Allein in der Wartung und Reparatur zahlt sich eine solche Strategie in barer Münze aus, da Techniker nur noch Wissen und Erfahrung für eine IPC-Plattform benötigen und für ihre Arbeit nur noch ein einziger Ersatzteil-Pool erforderlich ist. Kurz: Unter dem Strich profitieren Unternehmen von optimalen Kostenstrukturen über die gesamte Nutzungsdauer. jg

SPS IPC Drives; Halle 7, Stand 420