کامپیوترها و کارت های پردازشگر صنعتی

 
 
 
 
 

کامپیوترها و کارت های پردازشگر صنعتی

متخصصان هوشمند سازی خصوصا در حوزه صنعت بارها با واژه Embedded Computing یا Embedded System مواجه میشوند. تعریف این سیستم ها، شامل دستگاههایی میگردد که با استفاده از انواع پردازنده ها (CPU) ، متناسب با نیاز کاربری خاصی طراحی شده اند. تمامیRouter  ها، سوییچ ها، کنترلر ها و RTU ها به نوعی یک Embedded System محسوب  می گردند. Embedded System ها نه تنها شاید تمامی اجزا یک کامپیوتر را مانند صفحه کلید، صفحه نمایش، کارت گرافیکی و … را نداشته باشند، بلکه ممکن است طراحی Motherboard آنها و واسط های ارتباطی بین اجزای داخلی آن نیز با تصور ما از واژه “کامپیوتر” یا “رایانه” متفاوت باشد. در حقیقت Embedded System ها بر اساس یک معماری خاص و برای کاربرد های خاص طراحی میشوند. علاوه بر آن سیستم های عامل قرار گرفته روی Embedded System  ها با سیستم های عامل تجاری متفاوت می باشد. سیستم های عامل نصب شده روی این نوع سیستم ها تا حد امکان ساده شده اند، تا CPU بجای پردازش اطلاعات مربوط به سیستم عامل، ظرفیت کافی به منظور پردازش اطلاعات را جهت انجام کاربری خاص در نظر گرفته شده برای این سیستم داشته باشد. در بیشتر موارد، سیستم های عامل، فقط شامل Kernel بوده و بقیه بخش های آن حذف می گردند. یکی از دلایل محبوبیت سیستم های عامل Open Source ، امکان بهینه سازی آنها، برای Embedded System ها می باشد.

Embedded Computer ها، کامپیوتر هایی هستند که با در اختیار داشتن واسط های ارتباطی متنوع، و بهره مندی از یک سیستم عامل بهینه سازی شده ، می توانند برای نیاز یک صنعت برنامه ریزی گردند. معمولا زبان برنامه نویسی برنامه های کاربردی روی Embedded Computer ها، زبان نزدیک به زبان ماشین انتخاب می گردند، و بکار گیری و استقرار این کامپیوتر ها در یک سیستم، نیازمند برنامه نویسی و مهندسی کامپیوتر می باشد. در حقیقت برخلاف کنترلر ها که توسط متخصصان اتوماسیون برنامه ریزی میشوند، یا سوییچ ها و Router ها که توسط متخصصان فناوری اطلاعات قابل برنامه ریزی و پیکربندی هستند، برنامه نویسی Embedded Computer ها بایستی توسط برنامه نویسان صورت گیرد. البته نرم افزار های از پیش آماده ماژولار میتوانند بدون نیاز به کد نویسی نیز روی این دستگاهها نصب گردند.

معمولا CPU بکار گرفته شده روی Embedded Computer ها نیز با CPU های متداول، متفاوت است. CPU ها به دو نوع Complex Instruction Set Computer (CISC) و Reduced Instruction Set Computer (RISC) تقسیم می گردند. CPU های نوع CISC دارای ساختار سلسه مراتبی بوده و از ماژول های استاندارد برای پردازش اطلاعات استفاده می نماید. دراین نوع CPU ها، نوشتن و خواندن اطلاعات در ثبات های داخل CPU مطابق رویه سلسله مراتبی انجام شده و همین موضوع باعث پیچیده تر شده رویه های پردازش اطلاعات گردیده است. البته ساخت این نوع پردازنده ها به علت ساختار یافتگی آنها، آسانتر می باشد. CPU های سری x86 از جمله CPU های CISC می باشند.

 بر خلاف آنها CPU های RISC ، با حذف رویه های سلسله مراتبی و پیاده سازی روش های ساده برای پردازش اطلاعات، علاوه بر کاهش حجم پردازش و تعداد ترانزیستور ها، سرعت پردازش را نیز افزایش داده است. CPU های RISC به علت بهینه سازی آنها برای کاربردهای محدود، نمیتوانند برای هر نوع کامپیوتری استفاده شوند. از سوی دیگر CPU های RISC به علت کاهش حجم و تعداد ترانزیستور، گرمای کمتری تولید کرده و در اکثر موارد نیاز به فن برای خنک نمودن آنها، ندارند. این نوع پردازشگر ها در گوشی های هوشمند موبایل و تبلت ها، بصورت گسترده بکار گرفته شده اند.

کمپانی موگزا، با اعمال طراحی های فیزیکی متناسب با نیاز صنایع گوناگون، و استفاده از انواع معماری Embedded System  ها، و نیز بهره گیری از گستره وسیعی از انواع CPU های CISC و RISC محصولات خود را مطابق دسته بندی ذیل عرضه نموده است :

این  رده از کامپیوتر ها به لحاظ طراحی با شرایط محیطی داخل پست های فشار قوی تطابق دارند. برای همین موضوع دارای تاییدیه استاندارد IEC 61850-3 می باشند. از سوی دیگر می توانند با استفاده از یک Time Server با دقت Time Tagging مورد نیاز در پست های فشار قوی ، با شبکه دیتا سنکرون شوند. برخی از این کامپیوتر ها بصورت Built-in از پروتکل های افزونگی (Redundancy) سیستم انتقال دیتا، مانند HSR و PRP پشتیبانی می نمایند. برخی از مدل های این کامپیوتر های بصورت ماژولار بوده و قابلیت نصب Expansion Module روی آنها وجود دارد. کاربرد این کامپیوتر ها به عنوان SCADA Workstation در داخل پست های DCS یا به عنوان Data Concentrator یا مبدل پروتکل در پست ها می باشد. به عنوان مثال، میتوان مجموعه ای از دیتا های کنتورهای قدیمی با واسط ارتباطی سریال، به همراه دیتای کنتور های جدید با واسط ارتباطی اترنت، در این کامپیوتر ها تجمیع گردیده و روی یک پروتکل نرم افزاری، توسط پورت های پر سرعت، به هر نقطه دیگری منتقل گردند.

نرم افزار های تبدیل پروتکل، یا نرم افزارهای اسکادا برای پست های فشار قوی، جزو محصولات تولیدی شرکت موگزا نمی باشند.

این دسته از کامپیوتر ها، از لحاظ طراحی فیزیکی با شرایط On-Board قطارها و یا واگن های مترو انطباق دارند. از بخش های اساسی استاندارد EN 50155 پشتیبانی می نماید. کانکتور های شبکه و منبع تغذیه آن بصورت M12 بوده و برخی از مدل های دارای یک سیستم GPS درونی می باشد، تا بتواند از انواع نرم افزارها و سامانه های Navigation بهرمندی لازم را داشته باشد. برخی از مدلهای این کامپیوتر ها بصورت ماژولار بوده و از تنوع ارتباطی بسیار بالایی برخوردار است. این کامپیوتر ها می توانند به عنوان کنترلر سامانه PIS، کنترلر سامانه تهویه،  و Video Recorder و کنترلر سامانه تابلوهای تبلیغاتی داخل قطار، و تجمیع کننده دیتا، از بخش های مختلف یک واگن، عمل نمایند.

وجه تمایز این دسته از کامپیوتر ها، بهره مندی از پورت ارتباطی NMEA 0183 می باشد. این نوع پورت های ارتباطی در صنایعی مانند کشتی سازی و دریانوردی، کاربرد حیاتی دارند. با استفاده از این نوع پورت های ارتباطی، دستگاههایی مانند ژیروسکوپ، سرعت سنج و جهت سنج باد، قطب نمای هوشمند، Echo Sounder ها، Sonar ها، و حتی سامانه های Autopilot میتوانند با یک سیستم مرکزی ارتباط برقرار نمایند.

مجموعه از صفحه نمایش های صنعتی، با IP بالا و بدنه آلومینیومی می باشند، که میتوانند در داخل کشتی ها، و سامانه های مربوط به صنایع دریا نوردی، نصب گردند. دو مدل از این طیف محصولات، Panel Computer بوده ، و میتواند بصورت یک کامپیوتر در این محیط ها مورد استفاده قرار گیرد. این صفحه های نمایش از نوع لمسی نیستند، ولی Control Button های آن از نوع لمسی می باشند.

صفحه نمایش های صنعتی علاوه بر آلومینیوم با پوشش های فلزی خاصی مستحم گردیده، و برخی مدلها قابلیت نمایش تصویر در زیر تابش مستقیم آفتاب را دارند. برخی مدل از Panel Computer ها دارای ویژگی ضد انفجار در Zone 2 می باشند. علاوه بر یک مدل از این Panel Computer ها بصورت کاملا Heat Sink طرحی شده، و علیرغم استفاده از پردازنده Dual ، بصورت Fan-less میباشد.

کاربرد این تجهیزات بصورت عمومی میباشد ولی معمولا به عنوان Data Concentrator از آنها استفاده میشود. از CPU های RISC در مدلهایی از این نوع کامپیوتر ها استفاده شده است. این نوع کامپیوتر های در محیط های خشن ویا محیط های صنعتی به عنوان کنترلر فرآیند های ساده مورد استفاده قرار گیرند. تعدد واسط های ارتباطی روی این کامپیوتر ها، باعث شده، تا بیش از اینکه نقش یک دستگاه پردازنده اطلاعات را داشته باشند، بتوانند به عنوان هدایت کننده انواع دیتا، ما بین سیستم هایی مانند نمایشگر ها، شمارنده ها، سنسور های فروشگاههای بزرگ، پارکینگ ها، مجتمع های تفریحی و … عمل نمایند.

این کامپیوتر ها با بهرمندی از واسط های بی سیم 802.11 و ارتباطات سلولی ، برای پردازش حجم کمی از اطلاعات ارسالی و دریافتی مابین این واسط ها و حتی واسط های ارتباطی شبکه و واسط های سریال عمل می نمایند. سامانه های اتوماسیون کوچک مانند تصفیه خانه های خارج از شهر و یا سامانه مانیتورینگ برای پست های توزیع برق در نقاطی که زیر ساخت ارتباطی ضعیفی دارند، از مهمترین کاربرد این دستگاهها هستند.

  • Embedded CPU Modules

این نوع کامپیوتر ها، بصورت ماژول های برد، در داخل دستگاههای الکترونیکی قابل تعبیه می باشند. کاربرد عمده این برد ها، یکپارچه شدن با سامانه های هوشمند پرداخت الکترونیکی، مانند پمپ های سوخت هوشمند کارتی، یا ماشین های اتوماتیک خرید (Vending Machines) می باشد، تا بتوانند علاوه بر تجزیه و تحلیل دیتای مربوط به پرداخت هوشمند، امکان ارسال اطلاعات به یک مرکز کنترل یا حسابرسی بالا دستی را داشته باشند.

  • Multiport Serial Boards

این دستگاهها شامل تعداد زیادی از Board های واسط می باشند.  این برد های واسط روی Motherboard کامپیوتر های صنعتی و غیر صنعتی می توانند قرار گیرند، و امکان ارتباط Motherboard را با انواع شکل دیتای سریال، با محیط پیرامون را فراهم سازند. این کارت ها روی اسلات های PCI, PCI Express, Universal PCI و ISA ، واقع در روی Motherboard کامپیوتر ها قرار می گیرند. در انتخاب این کارت ها، بایستی دقت لازم صورت گیرد، زیرا علاوه بر انطباق اسلات با نوع Board ، انطباق Serial Board با سیستم عامل کامپیوتر نیز بسیار مهم است. کمپانی موگزا با ارایه گستره وسیعی از Serial Board ها به لحاظ تعداد، نوع کانکتور و نوع دیتای سریای اعم از RS-232, RS-422/485, RS-232/422/485 و دیتای سریال CAN BUS ، از بهترین و محبوب ترین تولیدکنندگان Multiport Serial Board هاست. این برد ها در تمامی بخش های دنیای الکترونیک صنعتی و غیر صنعتی، کاربرد وسیعی دارند.