Aktuální vydání

celé číslo

11

2021

Monitorování stavu zařízení, diagnostika, řízení údržby

Snímače a systémy řízení polohy a pohybu (motion control)

celé číslo

Výpočetní technika se zvýšenou spolehlivostí

číslo 3/2002

Výpočetní technika se zvýšenou spolehlivostí

Naše práce, peníze, možnost komunikace a nakonec i zdraví a život stále více závisejí na výpočetní technice. Spolehlivost výpočetní techniky se stává požadavkem, o kterém se nediskutuje, který se předpokládá. Odpovědí na požadavek vysoké spolehlivosti je průmyslový počítač.

Obr. 1.

Průmyslový počítač je určen pro nepřetržitý chod, často ve specifickém prostředí s různými negativními vlivy. Od svého kancelářského protějšku se liší především zvýšenou odolností, spolehlivostí a modulárním konstrukčním uspořádáním.

Způsoby zvýšení odolnosti

Konstrukční prvky pro zvýšení odolnosti proti destrukčním vlivům okolního prostředí jsou nejnápadnějším znakem průmyslového počítače. Počítače deklarované jako průmyslové jsou vybaveny ochranou proti prachu, vlhkosti, vibracím a rázům, elektrickému přepětí a přepěťovým špičkám a rušivým elektromagnetickým polím.

Ochrana proti prachu
Prach je častou příčinou selhání i kancelářských počítačů. Vrstva prachu zhoršuje chlazení součástek a působí destruktivně na nekrytá záznamová média, jako jsou diskety nebo CD. V průmyslovém prostředí se kromě toho lze často setkat i s prachem, který je elektricky vodivý a způsobuje zkraty a svody na deskách plošných spojů. Prostředkem ke zvýšení odolnosti průmyslového počítače proti prachu nejčastěji bývá přetlaková ventilace s prachovým filtrem. Jejím základem je sací ventilátor velkého výkonu, který nasává vzduch do skříně přes prachový filtr. Ve skříni se tvoří přetlak čistého vzduchu, který zabraňuje vnikání prachu.

Ochrana proti vlhkosti, kondenzující nebo stříkající vodě
Tato ochrana je charakteristická pro počítače pracující v nejtvrdších podmínkách. Průkazem odolnosti proti vnikání vlhkosti je odpovídající stupeň krytí. Vzhledem k nutnosti chlazení bývá proti vlhkosti většinou zodolněna pouze skutečně exponovaná část počítače, např. čelní panel. Vypínač a disketová šachta bývají pod víkem s odpovídajícím těsněním.

Obr. 2.

Ochrana proti otřesům a rázům
Otřesy, rázy a vibrace negativně působí na desky plošných spojů elektroniky počítače. Tento vliv lze omezit vhodnou konstrukcí desky a použitím techniky povrchové montáže. V počítačích jsou však i další části citlivé na mechanické otřesy a rázy. Jde hlavně o pevný disk a zásuvné karty, které se vlivem otřesů uvolňují. Průmyslové počítače Advantech používají pro pevné disky a disketové mechaniky odpružené uchycení (obr. 1). Proti uvolnění zásuvných kart vlivem otřesů (ale i vlivem teplotních dilatací) je průmyslový počítač vybaven systémem pro mechanickou fixaci karet v konektorech (obr. 2).

Kvalita napájecího napětí
Elektrická síť nízkého napětí, která se používá i pro napájení počítačů, v průmyslových podnicích často bývá málo kvalitní. Přepěťové špičky, výpadky, kolísání napětí – to vše se negativně projevuje na funkci i životnosti celého počítače. Proto bývá napájecímu zdroji v průmyslovém počítači věnována zvýšená pozornost a zdroj bývá konstruován s ohledem na zmíněné skutečnosti. Pro telekomunikace se dodávají zdroje se vstupním napětím – 48 V.

Rušivé elektromagnetické pole
Ochranu proti rušivým polím v první řadě zajišťuje uzavřená kovová skříň průmyslového počítače. Dále je s rušivými poli počítáno při vnitřním uspořádání počítače. Příkladem může být nový standard NLX, který byl vytvořen již s ohledem na elektromagnetickou kompatibilitu.

Obr. 3.

Způsoby zvýšení spolehlivosti

Spolehlivost je základním požadavkem kladeným na průmyslový počítač. Většinou pracuje v nepřetržitém provozu, často i bez obsluhy, nebo dokonce bez dohledu. Proto se i u standardních průmyslových počítačů využívají principy dosud aplikované pouze u systémů se zvýšenou odolností proti selhání (fail safe systems).

Počítače Advantech používají ke zvýšení spolehlivosti prostředky aktivní i pasivní. K pasivním prostředkům zvýšení spolehlivosti lze zařadit všechny již uvedené způsoby zvýšení odolnosti. Navíc je instalováno monitorování vnitřních parametrů počítače. Většina šasi Advantech je vybavena teplotními čidly, monitoruje se správná činnost ventilátorů nebo funkce napájecího zdroje.

Aktivní prostředky pro zvýšení spolehlivosti mají za úkol zabránit škodám vzniklým selháním některé části počítače. Patří sem zdvojování kritických částí, hlavně napájecích zdrojů.

Škody způsobené selháním softwaru minimalizuje sledovací obvod ( tzv. watchdog), který je standardní součástí karet CPU firmy Advantech. Je to obvod, jenž při „zbloudění“ programu uvede počítač do definovaného stavu pro bezpečný restart.

Obr. 4.

Modularita
Průmyslový počítač je řešen jako důsledně modulární sestava. Prvním důvodem tohoto uspořádání je častá nutnost individuálně přizpůsobit výkon a vybavení počítače požadavkům aplikace. Druhým důvodem je maximální usnadnění údržby a oprav. Skříň standardního průmyslového počítače není určena k montáži základní desky (motherboard). Je v ní pouze pasivní sběrnice. Karta CPU se do sběrnice zasouvá jako kterákoliv jiná karta (obr. 2). Užitá karta CPU určuje výkon počítače. Tento systém umožňuje rychlou výměnu vadné karty při opravách i snadnou přestavbu počítače na vyšší výkon. U průmyslových šasi Advantech jde modularita ještě dál. Používají se zásuvné bloky zdrojů, ventilátorů i jiných dílů.

Redundance
Zdvojení kritických součástí počítače, hlavně těch, které obsahují pohyblivé díly (napájecí zdroje, ventilátory, pevné disky), se používá tam, kde nelze připustit výpadek počítače při poruše. Obr. 3 zobrazuje výměnnou jednotku zdvojeného zdroje průmyslového šasi Advantech. Pevné disky se zálohují většinou jejich sdružováním do diskových polí (obr. 4). I skříň diskového pole má zdvojené zdroje, ventilační jednotky a monitorování vnitřních stavů.

Veškeré další informace o výpočetní technice se zvýšenou spolehlivostí si lze vyžádat v kterékoliv kanceláři společnosti FCC Průmyslové systémy.

(FCC Průmyslové systémy)

FCC Průmyslové systémy s. r. o.
info@fccps.cz
www.fccps.cz

400 11 Ústí nad Labem, SNP 8, tel.: (047) 277 41 73, fax: (047) 277 21 15
603 00 Brno, Vinařská 1a, tel.: (05) 43 21 56 54, fax: (05) 43 21 56 55
182 00 Praha 8, U Slovanky 3, tel.: (02) 66 05 20 98, fax: (02) 68 80 819

Inzerce zpět