Verbrauch reduzieren ist in - auch bei Industriecomputern

Umdenken für die Zukunftlogico-hs

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Umdenken für die Zukunft

Verbrauch reduzieren ist in - auch bei Industriecomputern

Es gilt als sicher, dass der Mensch durch die Nutzung fossiler Energieträger und dem damit verbundenen CO2-Ausstoß wesentlich zur weltweiten Klima-Erwärmung beiträgt. Das zunehmende Umweltbewusstsein und steigende Energiepreise führen jetzt zu einem Umdenken in vielen Lebensbereichen. Energieeffizienz ist deshalb keine Modeerscheinung, sondern unsere Zukunft. Die Reduzierung des Stromverbrauchs steht daher auch bei den Industriecomputern immer mehr im Vordergrund.

Die Zahl der möglichen Transistoren auf einem Halbleiterchip verdoppelt sich jedes Jahr. Das hat Gordon Moore, Mitbegründer von Intel, bereits 1965 prognostiziert. Etwas abgewandelt gilt heute, dass sich die Rechenleistung von PC-Systemen etwa alle zwei Jahre verdoppelt. Die hohe Innovationsgeschwindigkeit der PC-Technologie wird zwar vom Massenmarkt getrieben, aber auch die Automatisierungstechnik zieht ihre Vorteile daraus.


Hochentwickelte Lösungen, beispielsweise in den Bereichen der Messtechnik und Bildverarbeitung, wurden erst mit den heute verfügbaren Prozessorgenerationen realisierbar. Mit der Rechenleistung der Prozessoren stieg auch die Verlustleistung. Schließlich wird die gesamte vom Rechner benötigte Energie in Wärme umgewandelt. Strom wird deshalb nicht nur vom Prozessor selbst benötigt, sondern auch von den Komponenten zur Kühlung des Systems. Die dazu in der Regel eingesetzten Lüfter verbrauchen nicht nur Energie, sie stellen wegen ihrer mechanisch beweglichen Teile auch ein gewisses Ausfallrisiko dar. In Bereichen wie der Web-basierten Automation oder Thin Clients gibt es auch genügend Anwendungsfälle, bei denen gar keine so hohe Rechenleistung gefordert ist. Hier macht es wenig Sinn, immer schneller auf die nächste Benutzereingabe zu warten.

Lange Zeit war in der PC-Technologie die Steigerung der Rechenleistung das Maß aller Dinge. Heute spielen auch der Energieverbrauch und die damit verbundene Wärmeentwicklung eine wichtige Rolle. Ausschlaggebend ist nicht mehr die absolute Rechenleistung, sondern die Rechenleistung pro Watt. Ein entscheidender Schritt in diese Richtung gelang Intel mit den Atom-Prozessoren, die im April 2008 erstmals vorgestellt wurden. Schon die erste Version benötigte in der Einkern-Variante je nach Taktung maximal 2,6 Watt.

Ermöglicht hat dies der Übergang von der 65nm auf die 45nm-Technologie. Die Reduzierung der Transistorübergänge in den Chips auf 45nm hat zwei Effekte. Während die Schaltgeschwindigkeit um ca. 20% steigt, sinkt der Strombedarf signifikant. Ursprünglich hat Intel die Atom-Prozessoren für mobile, akkubetriebene Geräte wie Netbooks entwickelt. Aber Industrie-PC-Hersteller wie die Heuchelheimer tci haben schnell erkannt, dass die stromsparenden und kompakten Chips auch für Industrieanwendungen interessant sind, zumal sie auf der weit verbreiteten x86-Technologie basieren.

Darauf haben Anwender aus der Industrie gewartet

Die hohe Verlustleistung von Standard-CPUs verlangt aufwendige Kühlsysteme, die wegen ihrer Lüfter mit einem wesentlich höheren Ausfallrisiko behaftet sind als die Elektronik selbst. Das gilt besonders beim Einsatz der Systeme in rauer Produktionsumgebung mit Schock- und Vibrationsbelastung. Zudem altern die elektronischen Bauteile bei höheren Betriebstemperaturen schneller, was ebenfalls die Zuverlässigkeit beeinträchtigt.

Auf die Atom-Prozessoren hat die PC-basierte Automatisierungstechnik praktisch gewartet. Dank integriertem Hyper-Threading bieten sie eine ähnliche Performance wie gängige Celeron M-Prozessoren und decken damit ein Leistungsspektrum ab, das für viele Anwendungen mehr als ausreichend ist. Gleichzeit erlaubt die signifikant niedrigere Verlustleistung den Aufbau kompakter und lüfterloser Systeme. Bei tci sind auf Basis des Atom-CPU von Intel eine ganze Reihe von vollwertigen x86-Lösungen entstanden, die vom 16"-Panel-PC im rundum geschlossenen Edelstahlgehäuse bis hin zum HS-Server für die Elektroverteilung reichen. Allen gemeinsam ist das ultrakompakte Design für minimalen Platzbedarf und der Aufbau ohne mechanische Verschleißteile wie Lüfter und Festplatte. Die Rechner sind wartungsfrei und für den 24h-Dauerbetrieb geeignet.

Panel-PCs mit stromsparendem Widescreen-Display

Die komplett lüfterlosen Panel-PCs A9W und A16W verfügen über ein anwenderfreundliches Widescreen-Display mit resistivem Touch und LED-Hinterleuchtung. Die Vorteile im Vergleich zur klassischen Röhren-Hinterleuchtung sind eine höhere Zuverlässigkeit und eine wesentlich geringere Leistungsaufnahme. Der A9W kommt mit 9"-Display und 1,1GHz-Atom-CPU auf eine Leistungsaufnahme von gerade mal 11W. Beim A16W mit 16-Zoll-Display sind es ebenso nur 11 Watt. Damit können die Geräte PoE (Power-over-Ethernet) nutzen. Die vollkommen plane IP65-Front ohne Fugen und Vertiefungen ist leicht sauber zu halten. Als Betriebssystem können Windows CE, Windows XP Embedded oder Linux eingesetzt werden. Als H9W und H16W sind die Panel PCs auch für höchste hygienische Ansprüche verfügbar. Die Front ist zum Einbau eines RFID-Lesers hinter der Schutzfolie vorbereitet. Das Edelstahlgehäuse ist rundum IP65. Die Systeme können damit in medizinischen Bereichen genauso eingesetzt werden wie in der Arznei- und Nahrungsmittelproduktion.

Hutschienen-PC für Installationseinbau

Der logico-hs ist ein Embedded PC im Reihengehäuse. Der Rechner kann direkt auf die DIN-Hutschiene in den Verteilerkästen der Elektroinstallation montiert werden. Die kompakten Abmessungen entsprechen mit 162x63x90mm (BxHxT) den Anforderungen der DIN 43880. Mit zwei Ethernet-Ports und zwei USB-Anschlüssen auf der Installationsebene kann der HS-Server als Gateway, Kommunikationsserver oder Steuerung eingesetzt werden. Auf der Serviceebene befinden sich eine USB- und eine VGA-Schnittstelle für Servicearbeiten. Trotz der geringen Abmessungen handelt es sich bei dem System um einen vollwertigen PC mit 1.1 GHz-Atom-CPU und Windows XP Embedded. Mit einer Leistungsaufnahme von 4W ist die Wärmeentwicklung des lüfterlosen Rechners vernachlässigbar.

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