Wat is een embedded pc? Hoe werkt deze in industriële apparatuur?

Een embedded pc is een computer die is geconfigureerd om als onderdeel van een machine of een groter systeem te functioneren. Deze voert de software van de apparatuur uit en verzorgt taken zoals bedieningsinterfaces, gegevensverzameling, communicatie tussen apparaten en lokale verwerking. De processor, het geheugen, de opslagcapaciteit en de aansluitingen zijn speciaal op deze taken afgestemd.

Je kunt er een aantreffen achter het touchscreen van een verpakkingsmachine, in een zelfbedieningsterminal of in een kastje dat productiegegevens verzamelt. Het apparaat kan zonder beeldscherm werken, worden aangesloten op een aparte monitor of deel uitmaken van een geïntegreerde paneel-pc.

“De term ”embedded’ verwijst naar de functie van de computer. Dit betekent op zich nog niet dat de computer zonder ventilator koelt, waterdicht is of binnen een bepaald temperatuurbereik werkt.

Embedded-pc versus embedded-systeem: wat is het verschil?

Een ingebed systeem is de bredere combinatie van hardware en software die binnen een apparaat bepaalde functies uitvoert. Hierbij kan gebruik worden gemaakt van een microcontroller, een speciale processor of een pc-platform. Een ingebedde pc is een manier om rekenkracht binnen dat systeem te leveren.

Voor een eenvoudige sensorcontroller zijn wellicht alleen een microcontroller en firmware nodig. Voor een terminal waarop een Windows-toepassing draait, die productiegegevens bijhoudt en verbinding maakt met diverse randapparaten, is wellicht een pc-platform nodig. Microcontrollers kunnen ook besturingssystemen draaien; het relevante onderscheid ligt in de software, de verwerkingskracht, het geheugen en de interface-ondersteuning die de toepassing vereist.

Wat doet een embedded pc in een machine?

Neem bijvoorbeeld een verpakkingslijn met een touchscreen voor de operator, een barcodescanner, een etikettenprinter en een programmeerbare logische controller (PLC). De ingebouwde pc zou de interface-applicatie kunnen draaien en de productiegegevens kunnen beheren, terwijl de PLC de besturingssequentie van de machine afhandelt.

Opdracht	Wat de embedded pc allemaal kan
Gebruikersinterface	De geselecteerde opdracht, het productieaantal en de alarmmeldingen van de besturing weergeven
Communicatie tussen apparaten	Barcodegegevens ontvangen en de inhoud van het etiket naar de printer verzenden
Gegevensregistratie	Sla batchnummers, tijdstempels en productieresultaten op
Lokale verwerking	Vergelijk de gescande gegevens met de lopende bestelling
Netwerkcommunicatie	Werk- en productiegegevens uitwisselen met het fabriekssysteem

De operator selecteert bijvoorbeeld een opdracht op het touchscreen. De pc-applicatie laadt de opdrachtgegevens. Wanneer een barcode wordt gescand, vergelijkt de software deze met die opdracht. Bij een overeenkomst kan dit leiden tot een afdrukopdracht en het opslaan van een productierapport; bij een discrepantie kan er een foutmelding worden weergegeven en wordt het etiket niet afgegeven. Deze reacties zijn afhankelijk van de geprogrammeerde logica van de applicatie.

Het touchscreen zorgt voor de invoer, de pc verwerkt de informatie en de printer produceert het etiket. Elk verzoek dat invloed heeft op de bewegingen van de machine verloopt via de gedefinieerde besturingsinterface, waarbij de veiligheidsfuncties worden afgehandeld door het veiligheidssysteem van de machine.

Een kiosk maakt gebruik van een soortgelijke opzet om gebruikersinvoer en randapparatuur op elkaar af te stemmen. Een monitoringgateway kan gegevens verzamelen zonder scherm, terwijl een beeldverwerkingsstation camerabeelden lokaal verwerkt.

Hoe worden embedded pc's in apparatuur geïntegreerd?

De computer kan worden geleverd als een printplaat, een behuizing of als onderdeel van een aanraakterminal.

Opstelling	Waar het past	Wat de fabrikant van de apparatuur moet controleren
Computer op bestuursniveau	Binnenin de behuizing van het apparaat zelf	Mechanische ondersteuning, stroomvoorziening, koeling, bekabeling en validatie van het complete systeem
PC in behuizing	Op een geschikt bevestigingsoppervlak in of naast de machine	Ruimte, koelingsruimte, toegang tot aansluitingen en kabelgeleiding
Industriële paneel-pc	Op de bedieningspost, waar weergave en verwerking zijn geïntegreerd	Vereisten voor het scherm, inbouwdiepte, beschermingsgraad en toegankelijkheid voor onderhoud

Bij integratie op besturingskaartniveau blijft de apparatuurfabrikant verantwoordelijk voor de montage, de stroomvoorziening en de koeling. Een ingebouwde host vereist minder montagewerk, maar moet na de installatie nog steeds worden getest.

Een afzonderlijke host kan een bestaand beeldscherm aansturen of zonder beeldscherm werken. Een panel-pc is handig wanneer de machine binnen één assemblage een lokale touchscreen-interface nodig heeft. Zie voor de gedetailleerde afwegingen onze Vergelijking tussen Panel-pc en Box-pc.

Hoe u de vereisten voor uw embedded pc kunt vaststellen

Begin met de software en een lijst van aangesloten apparaten. Samen geven deze aan wat de computer moet ondersteunen voordat er een processor of behuizing wordt gekozen.

Bepaal de software en de werklast

De door de applicatie ondersteunde besturingssystemen, processorarchitecturen en stuurprogramma’s beperken de hardware-opties. Aan een terminal die de machinestatus weergeeft, worden andere eisen gesteld dan aan een terminal die ook inspectiebeelden verwerkt.

Beschrijf de taken die gelijktijdig worden uitgevoerd en stel een meetbare eis vast, zoals de responstijd van de interface of de doorvoercapaciteit bij inspecties. Dit biedt de leverancier een bruikbaar prestatiedoel en geeft de steekproefcontrole een duidelijke voorwaarde om te slagen.

Geef een overzicht van alle aangesloten apparaten

Voor de verpakkingslijn stellen de scanner, de printer, de PLC en het display elk hun eigen eisen. Het feit dat een scanner in het besturingssysteem wordt weergegeven, betekent nog niet dat de toepassing de gegevens correct ontvangt en interpreteert.

Noteer de apparaatmodellen, aansluitingen en benodigde stuurprogramma’s. Voor seriële verbindingen zijn compatibele elektrische normen en instellingen vereist. Voor industriële netwerkprotocollen kan aanvullende hardware, software of licenties nodig zijn. De isolatie en de bevestiging van de connectoren moeten zijn afgestemd op de installatieomstandigheden.

Beschrijf de installatie

Zelfs een compacte computer kan nog steeds lastig te installeren zijn als er stekkers en kabelbochten bij komen kijken. Op een tekening moeten de montagepositie, de toegang tot de aansluitingen en de ruimte rondom de koeloppervlakken worden aangegeven.

Houd rekening met de verwachte temperatuur bij het geïnstalleerde apparaat, inclusief warmtebronnen in de buurt. Ga ook na welke onderdelen worden blootgesteld aan stof, olienevel of water. Een afgeschermde behuizing en een blootgesteld bedieningspaneel stellen verschillende eisen aan de behuizing van de computer.

Het vermogens- en herstelgedrag definiëren

Het beschikbare aanbod bepaalt het vereiste invoerbereik, maar ook het herstelproces verdient evenveel aandacht. Nadat de stroomvoorziening is hersteld, moet de verpakkingsterminal mogelijk de juiste opdracht opnieuw laden en opnieuw verbinding maken met de printer voordat het werk kan worden hervat.

Het feit dat het systeem automatisch opstart, betekent op zich nog niet dat het herstelproces voltooid is. Leg vast hoe de applicatie zich moet gedragen en bespreek hoe gegevens die tijdens een onderbreking worden geschreven, worden beschermd, inclusief de vraag of er noodstroom nodig is.

Plan voor service en herhaalbestellingen

Een vervangende computer heeft alleen zin als de technicus de applicaties, instellingen en licenties kan herstellen. Stel een serviceprocedure op en leg vast wie verantwoordelijk is voor software-updates en toegang op afstand.

Bij herhaalbestellingen dient u afspraken te maken over de geleverde configuratie en de wijze waarop wijzigingen in de hardware worden doorgegeven. Bij vervanging van een processor of moederbord kan het nodig zijn om de stuurprogramma’s te controleren en de applicaties opnieuw te testen, zelfs als de behuizing er identiek uitziet.

Wat moet er worden gecontroleerd vóór de implementatie?

Test het voorgestelde prototype met de daadwerkelijke software en randapparatuur in de beoogde opstelling, waarbij de afdekkingen en kastdeuren zich in hun normale stand bevinden. Houd daarbij rekening met de zwaarste verwachte werklast en de relevante bedrijfstemperaturen.

Controleer of:

• De interface en de verwerkingstaken voldoen aan de overeengekomen prestatie-eisen bij gelijktijdige belasting.
• Aangesloten apparaten blijven gedurende de gehele productiecyclus beschikbaar.
• Nadat het systeem is opgewarmd, blijven de temperaturen binnen de toegestane grenzen.
• De applicatie en de randapparatuur herstellen zich zoals bedoeld na de afgesproken onderbrekingstests.
• Een vervangend apparaat kan worden gerepareerd volgens de gedocumenteerde onderhoudsprocedure.

Sla de testomstandigheden, resultaten, hardwaregegevens en softwareversies op, zodat u deze later kunt raadplegen bij bestellingen en software-updates.

Veelgestelde vragen

Kan een embedded pc een PLC vervangen?

Sommige platforms ondersteunen besturing via de pc, maar voor vervanging zijn geschikte besturingssoftware, I/O, timingprestaties en foutafhandeling vereist. Een gewone interface-applicatie is geen vervanging voor een gevalideerd machinebesturings- of veiligheidssysteem.

Kan een embedded pc Windows of Linux draaien?

Veel systemen zijn hiervoor geschikt, afhankelijk van het processorplatform en de beschikbare ondersteuning. Controleer vóór het plaatsen van de bestelling de exacte versie van het besturingssysteem, de stuurprogramma’s en de compatibiliteit van de applicaties voor de voorgestelde configuratie.

Bent u van plan een aanraakinterface voor uw apparatuur te ontwerpen?

Als je project een geïntegreerde bedieningsterminal nodig heeft, bekijk dan het aanbod van Eagle Touch’s oplossingen voor industriële paneel-pc's. Als het computerplatform al is geselecteerd, raadpleeg dan onze industriële aanraakschermen.

Geef aan wat de toepassing, het softwareplatform, de schermgrootte, de aangesloten apparaten, de installatieschets, de gebruiksomgeving en de verwachte hoeveelheid zijn. Eagle Touch kan de vereisten voor het touchscreen of de paneel-pc voor uw apparatuur beoordelen.