Промышленные компьютеры

Малоизвестные
страницы из
жизни промышленных
компьютеров

Многочисленные
публикации,
посвященные
промыш­ленным
компьютерам,
уже познакомили
читателя с
этими замечательными
устройствами
и их удивительными
каче­ствами,
позволяющими
работать там,
где обычные
системы оказываются
просто бессильны.
И хотя даже
сегодня на
многих предприятиях
отечественной
промышленности
и транспорта
вместо «индустриальных
крепышей»
частень­ко
можно встретить
многострадальные
«офисные машин­ки»,
завернутые
в тонкую целлофановую
пленку, якобы
за­щищающую
их от пыли и
влаги (в это
трудно поверить,
но автор имел
несчастье
увидеть это
собственными
глазами), хочется
верить, что
уже в ближайшем
будущем хотя
бы в наиболее
ответственных
промышленных
приложениях
будут использоваться
современные
специализированные
вычислительные
системы. Однако
не будем о грустном.

Настала
пора раскрыть
еще несколько
малоизвестных
страниц из
«личной» жизни
промышленных
компьюте­ров,
которые, возможно,
помогут им
занять должное
место и в нашей
«околопромышленной»
жизни.

Уникальные
функциональные
возможности
промышлен­ных
компьютеров
успешно находят
применение
в областях,
весьма далеких
от производства
и не характеризующихся
сложными условиями
эксплуатации.
Поскольку
любой про­мышленный
компьютер
обладает более
высокой надежно­стью
по сравнению
со своим офисным
собратом, многие
го­сударственные
и частные
организации
предпочитают
ис­пользовать
именно их для
решения наиболее
ответственных
задач. требующих
круглосуточной
ра­боты. Например,
национальные
банки Швейцарии
и Франции, а
также некоторые
биржи в США на
протяжении
ряда лет эксплуати­руют
промышленные
компьюте­ры
Texas
Microsystems
(модели 5014 и 8514).
Высокая надеж­ность
наряду с
ремонтопригод­ностью
и неприхотливостью
по­зволяют
снижать простои,
смер­тельно
опасные для
банковской
и финансовой
деятельности,

При
этом достаточно
продол­жительные
сроки средней
наработки на
отказ, заложенные
в на протяжении
многих лет, в
промышленные
компьютеры
и технические
средства с
восстановлением
их работоспособ­ности.
Сроки восстановления
промышленных
компьюте­ров,
определяемые
их архитектурой,
существенно
ниже по сравнению
с обычными и
составляют
менее 30 минут,
что
также сокращает
время простоя
информационной
систе­мы в
случае поломок
техники. Поскольку
подавляющая

Неказистый
на вид сервер
5014,
используемый
в банках и биржах
для обработки
информации,
а также в качестве
телефонных
систем, позволяет
существенно
уменьшить
финансовые
затраты.

Таблица
1

Модель
8514 - один
из наиболее
защищенных
компьютеров
фирмы Texas
Microsystems.
Используется
на биржах США
благодаря
своей высокой
надежности.

Поскольку
подавляющая
часть компьютеров
на процессорах
____
и существенная
часть компьютеров
на RISC-процессорах
использует
архи­тектуру
пассивной
объединительной
платы, кстати,
разра­ботанную
уже упоминавшейся
выше фирмой
Texas
Microsystems,
при выходе из
строя, например,
платы ЦПУ для
ее замены достаточно
открыть крышку
и. открутив
всего один
винт. извлечь
плату (для замены
материнской
платы в обычном
офисном компьютере
его иногда
приходится
почти полностью
разбирать). То
же касается
и модерниза­ции
современных
промышленных
компьютеров
— хотя остается
общая для всех
систем проблема
совместимости
с вновь выпускаемыми
процессорами,
процесс модерни­зации
промышленных
компьютеров
обычно проходит
менее болезненно.

Высоконадежные
компьютеры
незаменимы
в космосе. но
не менее важную
роль они играют
и на Земле в
процессе обеспечения
космических
полетов. Высокая
стоимость,
плотный, расписанный
на многие годы
вперед, график
про­ведения
научных экспериментов
в космосе
предъявляют
исключительно
высокие требования
ко всем техническим
средствам,
применяемым
в ходе этих
экспериментов.
В свя­зи с этим
дополнительные
затраты на
приобретение
и ис­пользование
компьютеров,
удовлетворяющих
промышлен­ным
стандартам,
выглядят не
только обоснованными,
но и необходимыми.
Так, в ходе серии
экспериментов
по выра­щиванию
растений в
условиях
невесомости,
проводив­шихся
в лаборатории
«Спейслэб»,
установленной
на бор­ту
американского
космического
корабля «Шаттл».
для сбора и
обработки на
Земле данных
применялись
компьютеры
SP5500
фирмы Texas
Microsystems.
Компьютер этой
моде­ли представляет
собой промышленный
сервер для
ответственных
приложений,
предназначенный
для работы под
управлением
основных
операционных
систем. Сервер
имеет до 4 процессоров
Intel
Pentium,
ОЗУ
с коррекцией
ошибки емкостью
до 768 Мбайт и 20
слотов расширения.
В связи с таким
назначе­нием
компьютера
при его разработке
был реализован
целый ряд
технических
решений, повышающих
телеотказоустойчивость.

Компьютер
МСН_202 имеет 14
слотов расширения.
Разработчики
постарались
оптимизировать
систему охлаждения
основ­ных блоков
компьютера
за счет управления
внутренними
потоками воздуха.
Корпус компьютера
разделен на
два от­сека
горизонтальной
перегородкой.
В нижнем отсеке
раз­мещаются
блоки питания
(до двух, избыточной
мощнос­ти с
автоматическим
распределением
нагрузки), два
съем­ных блока
вентиляторов
(по три вентилятора
производи­тельностью
18 куб. футов
воздуха в минуту
в блоке), а так­же
накопители:
три размером
5,25" (НЖМД, оптический
на­копитель
CD-ROM, магнитооптический
накопитель,
стри­мер и
т.д.), один размером
3,5" (НГМД), размещаемые
гори­зонтально,
и шесть вертикально
расположенных
съемных НЖМД.
Блоки питания,
вентиляторы
и НЖМД могут
заме­няться
в горячем режиме
без выключения
компьютера.
В верхнем отсеке
устанавливается
пассивная
объе­динительная
плата, платы
ЦПУ и расширения,
плата конт­роля,
индикатор
состояния
основных подсистем
и два мощ­ных
вентилятора
производительностью
105 куб. футов
воздуха в минуту.
Поток внешнего
воздуха осуществляется
че­рез защищенные
фильтрами
отверстия
всасывающих
вен­тиляторов.
что наряду с
эффективным
обдувом основных
компонентов
обеспечивает
поддержание
избыточного
да­вления внутри
корпуса и исключает
возможность
попада­ния
внутрь пыли
и влаги. Температура
внутри корпуса,
па­раметры
работы вентиляторов
и блоков питания
компью­тера
контролируются
встроенными
средствами
диагнос­тики.
которые и управляют
работой вентиляторов,
повы­шая или
понижая скорость
их вращения
в зависимости
от реальной
температуры.

Блоки
питания имеют
мощность 400 Вт
каждый, а рас­пределение
нагрузки на
каждый блок
производится
ав­томатически.
В случае выхода
из строя одного
из блоков второй
берет на себя
всю нагрузку.

Дисковая
подсистема
представляет
собой встроенный
отсек с разъемами,
в который могут
устанавливаться
до 6 НЖМД стандарта
L'SCSI или LAVSCSI емкостью
до 4 Гбайт каждый,
позволяющих
создавать
матричную
дисковую подсистему
типа RAID с возможной
заменой отдельных
дисков в «горячем»
режиме.

Данные
о состоянии
компьютера
и отдельных
его под­систем
выводятся на
ЖКД или флуоресцентный
экран на передней
панели.

Компьютер
предназначен
для монтажа
в стандартный
19-дюймовый шкаф
и первоначально
создавался
для ис­пользования
в составе цифровых
АТС и систем
компью­терной
телефонии.
Данная область
применения
уже дав­но
освоена и надежно
удерживается
промышленными
компьютерами.
Связано это
в первую очередь
с необходимостью
установки в
та­кой компьютер
большого количества
специализиро­ванных
телефонных
плат, расширяющих
функциональные
возможности
цифровых АТС.

Американские
фирмы AT&T и Dialogic, на
протяжении
ряда лет используют
компьютеры
Texas Microsystems модели 3220 с
20 слотами расширения
в составе своих
систем.

Такое
качество
промышленных
компьютеров,
как наличие
большого количества
слотов расширения,
делает их
незаме­нимыми
в приложениях,
требующих
установки в
компьютер
большого количества
функциональных
плат либо монтажа
в одном корпусе
нескольких
(обычно до 4)
компьютеров.
Вы­пуск полупроводников
и оптических
дисков для
накопителей
CD-ROM может быть
смело отнесен
к высокоточному
про­изводству,
не допускающему
сильных вибраций
или колеба­ний
температур,
характерных
для «привычных»
условии эк­сплуатации
промышленных
компьютеров.
Тем не менее
имен­но это
производство
является крупным
потребителем
про­мышленных
компьютеров.
На их базе строятся
системы уп­равления
технологическим
процессом и
контроля
качества. Примером
такого использования
могут быть
подсистемы
управления
установками
по производству
полупроводников,
созданные на
базе оборудования,
выпускаемого
фирмой Keithley Metrabyte (США).

В
последнее
время все более
широкое распространение
получают так
называемые
smart-карты, которые
служат средством
электронных
платежей,
обеспечивают
доступ в помещения
или к компьютер­ным
системам,
используются
в качестве
носителей
информа­ции
и помогают
решать многие
другие задачи.
Например, в
ходе выполнения
программы
модер­низации
телефонной
сети Тай­ваня
было принято
решение о выпуске
smart-карт для оплаты
населением
страны всех
теле­фонных
переговоров.
При этом на
каждой карточке
запи­сывается
ее уникальный
номер и пароль
доступа. Процесс
выпуска таких
карт связан
с необходимостью
организации
ввода и вывода
многочисленных
потоков данных.
Задача была
решена за счет
использования
промышленного
ком­пьютера
МСН-202 производства
фирмы Mitac (Тайвань).
Ус­тановленные
в компьютер,
имеющий 14 слотов
расшире­ния,
платы сбора
и обработки
данных обеспечили
выпуск smart-карт
с темпом 3000 единиц
в час.

И уж
совершенной
неожиданностью
стало применение
промышленных
компьютеров
в индустрии
развлечений.
Те, кто бывал
в кегельбанах
Японии, наверняка
обратили внимание
на установленные
там компьютерные
мониторы, на
которых можно
«понаблюдать
со стороны»
за собственным
броском или
поточнее узнать
о ходе игры, а
на широкофо­рматном
мониторе получить
видеопоздравление
после удачного
броска (ни одного
одинакового
в течение дня!)
или «слова
утешения» в
случае неудачи.
Управление
все­ми мониторами
(по одному малому
и одному широко­форматному
на каждые две
дорожки) производится
с помощью
компьютеров
MSC-242 производства
фирмы Mitac (по одному
компьютеру
на каждые четыре
мони­тора). При
этом компьютеру
приходится
ежедневно
вы­держивать
вибрацию,
возникающую
при каждом
броске, что
является не
таким уж простым
испытанием
даже для промышленного
компьютера
(хотя японские
игроки бу­дут,
пожалуй, «помельче»
наших). В общей
сложности в
японских кегельбанах
таким образом
оборудованы
450 дорожек, на
которых ежедневно
пробуют свои
силы не одна
тысяча игроков.

Знакомство
с представленной
выше информацией
по­зволяет
смело утверждать,
что промышленный
компью­тер
является средством
применения
в разных областях
науки, техники
и повседневной
жизни землян.

Индустриальные
компьютеры
Advantech

Фирма
Advantech является
одним из крупнейших
производителей
индустриальных
компьютеров.
В данной статье
рассмотрены
производимые
ею шас­си (корпус
системного
блока с кросс-платой
и источ­ником
питания), а также
системные
платы и видеомо­ниторы.

Пользователь
обладает широким
выбором базовых
вариантов
изделий и их
модификаций.
В табл. 2
указаны ос­новные
технические
характеристики
шасси индустриальных
компьютеров
IPC-622, IPC-620, IPC-615, IPC-614, IPC-610, IPC-6806, MBPC-641,
IPC-6006, про­изводимых
фирмой Advantech. Рас­смотрим
особенности
конкретных
тех­нических
средств подробнее.

Шасси
IPC-620 (Industrial PC Chassis) специально
разработано
для приложе­ний,
требующих
большего количества
слотов расширения
и накопителей
на магнитных
дисках или для
интеграции
множества
вычислительных
систем в одном
корпусе, На
его передней
пане­ли расположена
запирающаяся
на ключ пыленепро­ницаемая
дверца. Она
предотвращает
несанкциони­рованный
доступ к расположенным
за ней выключа­телю
питания, блоку
накопителей
на магнитных
дис­ках и четырем
наборам органов
управления
(кнопкам сброса,
индикаторам
питания). Кроме
того, на перед­ней
панели корпуса
размещаются
четыре 5-пиновых
разъема типа
DIN для подключения
нескольких
(до четырех)
клавиатур и
легко убирающиеся
ручки. Шас­си
также включает
кросс-плату
РСА-6120М (размеры
418х 200 мм) с индикаторами
питания (2 набора
светодиодов
для +5В, —5В, +12В, —12В),
содержащую
20 слотов шины
ISA для размещения
полноразмерных
плат (338 мм х 122 мм).
Кросс-плата
имеет 4 слоя с
отдельными
слоями для
питания и земли.
Данная кросс-плата
допускает
гибкую модернизацию
с воз­можностью
конфигурации
одной вы­числительной
системы (имеющей
20 слотов), двух
систем (по 10 слотов
е каждой), трех
(5, 5 и 10 слотов) или
че­тырех независимых
вычислительны?
систем (по 5 слотов
в каждой). Размещаемый
внутри корпуса
блок НМД может
включать до
восьми накопителе!
на гибких или
жестких дисках
размером 3х»
(НЖМД или НПМД),
доступ которым
осуществляется
после открытия
дверцы на передней
панели. В состав
IPC-620 также входят:

• источник
питания мощностью
350 В

• 4
высокоскоростных
охлаждающих
вентилятора
86 CFM;

• два
заменяемых
воздушных
фильтра, размещаемые
за передней
панель! Возможно
комплектование
шасси IPC-620 двумя
кросс платами
с 8 слотами ISA/PCI
и двумя источниками
питания, каждый
из которых
имеет мощное'
250Вт.

Другой
тип шасси —
IPC-622 — одна из
последних
разработок
фирмы Advantech. Так
же как IPC-620, данное
шасси предназначено
для приложений,
требующих
большего количества
слотов расширения
с возможностью
размещения
полноразмерных
плат. Основными
особенностями
шасси данного
типа являются
повышенная
надежность,
средства обнаружения
неисправностей
и аварийной
сигнализации.
Для ис­пользования
совместно с
IPC-622 разработаны
четыре варианта
кросс-плат.
Кросс-плата
РСА-6120 предназ­начена
для создания
вычислительной
системы с 20 слотами
расширения
с шиной ISA. Другой
вариант кросс-платы
— РСА-6120D — позволяет
образовать
две независимые
вычислительные
системы в одном
корпусе (по 10
слотов ISA в каждой).
Кросс-плата
РСА-6120Q образует
4 системы по 5
слотов, а РСА-6120Р4
— одну с пятнадцатью
слотами ISA. четырьмя
PCI и одним слотом
для системной
платы. В корпусе
может размещаться
до шести НМД,
в том числе
четыре доступных
с передней
панели накопителя
размером до
5.25» половинной
высоты, а также
два НЖМД 3,5».

Таблица
2

Шасси
IPC-622 имеет большую
высоту по сравне­нию
с IPC-620, но значительно
меньшую длину,
что достигнуто
за счет размещения
конструктивных
элементов на
двух уровнях:
на ниж­нем —
НМД и источники
питания, на
верхнем — отсек
для размеще­ния
плат. Корпус
оборудован
че­тырьмя
высокоскоростными
ох­лаждающими
вентиляторами
49CFM с воздушными
фильтрами.
Разъемы для
подключения
клавиа­тур
располагаются
на передней
и задней панелях
(по 4 на каждой).
За дверцей
находится
выключатель
питания, кнопка
сброса аварийной
сигнализации,
четыре НМД,
четы­ре кнопки
броса системных
плат и разъемы
подключения
клавиату­ры.
На самой крышке
размещают­ся
светодиодные
индикаторы
на­пряжений
питания +5В,+12В,
-5В, -12В, индикаторы
работы НМД и
аварийного
состояния
источника
питания, вентилятора,
повышенной
температуры.
Система обнаруже­ния
неисправностей
постоянно
контролирует
работоспособность
шасси. Если
выйдет из строя
источник питания
или один из
вентиляторов,
либо температура
воздуха внут­ри
шасси превысит
65°С, то соответствующий
свето­диодный
индикатор
поменяет цвет
с зеленого на
крас­ный и
включится
звуковой сигнал.
После нажатия
на кнопку сброса
аварийной
сигнализации
звуковой сигнал
прекратится,
но соответствующий
светодиод
останется
красным до
устранения
неисправности.

Источник
питания шасси
IPC-622 мощностью
300 Вт обладает
избыточностью,
повышающей
надеж­ность
системы и
продлевающей
ее жизнь. Он
состо­ит из
двух одинаковых
300-ваттных независимых
мо­дулей, которые
во время нормальной
работы систе­мы
совместно
несут всю нагрузку.
Если один из
мо­дулей выйдет
из строя, другой
автоматически
начнет работать
с полной нагрузкой
без остановки
системы. Звуковой
сигнал и индикатор
аварийного
состояния
источника
питания известят
пользователя
об аварии. После
этого неисправный
модуль может
быть вынут со
стороны задней
панели корпуса
и заменен исправ­ным
без выключения
системы.

Для
приложений,
требующих
меньшие габаритные
размеры и вес
системного
блока и допускающих
мень­шее число
свободных
слотов кросс-платы
и НМД, раз­работано
шасси IPC-614. На передней
панели его
стального
корпуса расположены
разъем для
подклю­чения
клавиатуры
и защитная
дверца, закрывающая
выключатель
питания и НМД.
а также 2 высокоскоро­стных
охлаждающих
вентилятора
86 CFM со сменны­ми
воздушными
фильтрами.
Воздушный
поток созда­ет
дополнительное
давление внутри
корпуса, не
допускающее
проникно­вения
в него пыли
и грязи. IPC-614 имеет
кросс-плату
РСА-6114 или РСА-6114D
с 14 слотами шины
ISA с возможностью
размещения
в кор­пусе 10
полноразмерных
и 4 плат половинного
размера. Кросс-плата
имеет размеры
315х 1"'5 мм, содер­жит
светодиодные
индикаторы
пи­тания
(+5В,-5В.+12В.-12В). Кросс-плата
РСА-6114D отличается
от РСА-6114 тем, что
она предназначе­на
для поддержки
двух независи­мых