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 № Характеристика 5014 S013P 1. Тип корпуса Башня Башня 2. Количество и тип слотов расширения (модель 5014 позволяет монтировать два компьютера в одном корпусе) 14 / ISA 13 ISA/PC! 3. Рабочая температура, С" 0-55 0-4. Влажность, % 5-95 5-5. Удар, Q (продолжительность 10 мс) 1,0 1,6. Вибрация, G (в диапазоне 5-100

Гц) 0,0.25 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 Технические хара1яврй<!1М*и 1РС-в22 tPC-620 (PC-615 IPC-614 IPC-S10 IPC-6806 MBPC-641 ”РОв006 Число слотов

ISA 20 20 15 14 14 6 4 6 Мощность источника питания, Вт 300 350 300 250 250 150 65 - Число НМД (3S") 2 8 3 1 1 2 - - Число НМД (5)") 4 - - 3 3 - - - Размеры (ширина, высота, длина), мм 482х267х457 482х177х610 482х177х478 482х177х448 482х177х452 166х170х393 114х197х245 368х186х1 Вес,кг 30 25 20 20 19 5,6 2,8 2,2 Монтаж стойка 19" стойка 19" стойка 19" стойка 19" стойка 19" поверхность поверхность поверхность

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