ЖУРНАЛ СТА 1/2011

ратных средств АСУ ТП наиболее ши роко распространены решения на базе архитектур, отличных от x86, – это программируемые логические конт роллеры (ПЛК). Основными особен ностями ПЛК являются поддержка промышленных полевых шин (field bus), наличие развитой распределён ной системы ввода вывода, а также поддержка специализированного ПО, призванного ускорить и упростить процесс разработки АСУ ТП, – SCADA (рис. 2). Другим видом встраиваемых аппаратных средств для систем управ ления выступают промышленные ком пьютеры, выполненные на базе архи тектуры x86. Благодаря наличию мно жества стандартных форм факторов изделий этого вида и готовых специа лизированных аппаратных средств расширения промышленные компью теры позволяют строить надёжные сис темы, предоставляющие гибкие воз можности расширения и изменения функций, являются свободно програм мируемыми и поддерживают не только операционные системы (ОС) общего назначения, но и ОС реального време ни (ОС РВ). Поэтому промышленные компьютеры находят широкое приме нение в таких отраслях, как промыш ленное производство, медицина, тор говля, железнодорожный транспорт, судостроение, авиация, и в различных ответственных приложениях, требую щих надёжного функционирования в жёстких условиях эксплуатации. Для таких применений имеется широкий набор специализированного встраива емого ПО и разработано множество специальных программно аппаратных решений. Именно о таких решениях и построенных на их основе системах пойдёт речь в данной статье. П РОМЫШЛЕННЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ Любая компьютерная система стро ится на базе процессорного модуля (Host Module, или CPU Module), кото рый может быть модулем общего или промышленного назначения. Модули общего назначения – это, как правило, изделия для бытовых нужд и изделия для приложений, не требующих нали чия специализированных интерфей сов, эксплуатируемые при нормальных условиях и без особых требований по устойчивости к механическим и про чим воздействиям. Ярким примером могут выступать материнские платы для персональных компьютеров или одноплатные компьютеры для домаш них мультимедийных систем. Модули промышленного назначения – это из делия, выполненные в стандартных форм факторах и ориентированные на эксплуатацию в жёстких условиях. Они могут иметь специализированный на бор интерфейсов и потреблять значи тельно меньше энергии по сравнению с модулями общего назначения. При мерами таких модулей для промыш ленного или транспортного примене ния могут быть одноплатные компью теры (SBC), которые представляют со бой законченное решение, включаю щее в свой состав все необходимые компоненты, обеспечивающие требуе мую функциональность. Минималь ный набор компонентов для SBC включает в свой состав исполняющий процессор, ОЗУ и набор системной ло гики, поддерживающий определённый минимальный функционал, который обычно подразумевает последователь ные порты (RS 232, USB), стандартные шины расширения, интерфейс под ключения дисковой подсистемы (IDE и/или SATA) и не менее одного порта Ethernet. В качестве расширения функ ционала можно рассматривать встро енную дисковую подсистему, слот для карт памяти (CompactFlash, SD или MicroSD и т.п.), графическую подсис тему, промышленные интерфейсы (например, изолированные CAN, RS 422/485 и др.), несколько Ethernet портов и даже наличие аналогового и цифрового ввода вывода. Как пра вило, все компоненты являются напаянными (Soldered, или Onboard), но иногда производители предлагают использовать модули расширения для ОЗУ – модули памяти SO DIMM. Ис пользование таких нераспаянных мо дулей снижает виброустойчивость од ноплатного компьютера, но позволяет выполнить его в меньшем форм фак торе и добавить гибкости в подборе не обходимого объёма памяти (рис. 3). То же самое относится и к дисковой под системе: интегрированный флэш диск дороже и имеет меньший объём, неже ли стандартный носитель на жёстком магнитном диске (НЖМД), но неос поримым преимуществом флэш диска являются работоспособность в индуст риальном температурном диапазоне и высокие показатели виброустойчивос ти. Сейчас на рынке доступны флэш диски (SSD) объёмом до 160 Гбайт со скоростями чтения/записи до 235–170 Мбайт/с, что значительно превышает аналогичные показатели большинства НЖМД. Одноплатные компьютеры, в отличие от изделий об щего назначения, редко имеют станда ртные интерфейсные разъёмы для подключения периферийного обору дования. Это вызвано стремлением применять малогабаритные разъёмы вместо стандартных крупногабарит ных. В зависимости от форм фактора SBC иногда ставятся стандартные разъёмы, но их количество ограничено областью крепления лицевой панели, если таковая вообще предусматривает ся конструкцией. В случае когда изде лие предназначено для применения в составе какого либо оборудования и не предполагается использование устрой ОБ ЗОР / В С Т РАИВ А ЕМЫЕ СИС Т ЕМЫ 15 СТА 1/2011 www.cta.ru Рис. 4. Модули одноплатных компьютеров CPC304 (слева) и CPC306 (справа) с установленными интерфейсными модулями KIB380 и KIB386 (FASTWEL) Рис. 3. Модуль CPC1301 (стандарт COM Express, процессор Intel Core 2 Duo, тактовая частота 1,5 ГГц) компании FASTWEL с установленными модулями SO DIMM © СТА-ПРЕСС