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MicroTCA – Nachfolger von VME & Co.?

Pro und Contra der Standardisierung bei schnellen Industrierechnern (electronica: B3.439)
MicroTCA – Nachfolger von VME & Co.?

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In Fachgesprächen zu spezifischen Anwendungen mit Industrierechnern (IPCs) werden oft zwei Alternativen diskutiert: Proprietäre Systeme, die ausschließlich für eine ganz spezifische Aufgabenstellung konzipiert werden, und universelle Lösungen, bei denen die Baugruppen einer gängigen Standardisierung entsprechen. Beide Seiten können darauf verweisen, dass eine große Anzahl praktischer Anwendungen in der jeweiligen Technologie verwirklicht wurde. Rittal zeigt nachfolgend die Vor- und Nachteile beider Lösungswege auf.

Dipl.-Ing. Wilfried Braun, Director International Product Management Electronic Systems bei der Rittal GmbH & Co. KG in Herborn (www.rittal.de)

Proprietäre Systeme sind ganz spezifisch an die Lösung einer einzigen, immer gleichen Aufgabe angepasst. Sie beinhalten deshalb auch nur die dafür erforderlichen Bauteile. Das macht sie schlank und effektiv, aber auch unflexibel. Eine Änderung der Aufgabenstellung ist also meist gleichbedeutend mit einer aufwendigen Neuentwicklung. Standardisierte Systeme sind hingegen flexibel und interdisziplinär einsetzbar. Durch eine festgeschriebene Bauform und genormte Schnittstellen können Baugruppen unterschiedlicher Hersteller verwendet werden. Dabei kann auf eine große Hard- und Softwarebibliothek zugegriffen werden. Neue Aufgaben lassen sich – bei gleichem Grundaufbau – durch eine andere Kombination der Baugruppen lösen. Wenn darüber hinaus Neuentwicklungen erforderlich sind, so nur für einzelne Steckkarten. Die immer gleichen „Grundkomponenten“ lassen sich günstig in Serie fertigen.
Innerhalb der standardisierten Lösungen bleibt ein Spielraum, der sich von erfahrenen Entwicklern in direkten Kundennutzen umsetzen lässt. Ein Beispiel dafür ist das PicoTCA-Chassis von Rittal. Es entspricht der Spezifikation PICMG MicroTCA.0 R1.0. Diese Technologie trifft in der Industrie als Nachfolger bisheriger IPC-Systeme auf großes Interesse. Bei PicoTCA wurde die Einbaulage für die Steckkarten (AMC-Module) um 90° gedreht. Durch die nun liegende Anordnung ergibt sich eine sehr kompakte Bauform, von der sich auch der Name ableitet. Mit bis zu zwölf aktiven Karten lassen sich sehr leistungsfähige Rechner realisieren, die über 19“-Winkel in 300 mm flache Racks eingebaut oder als Stand-alone-Gerät auf dem Labortisch betrieben werden können. Mit Ausnahme der aktiven Rechnerkarten ist dieses Chassis komplett gefertigt und damit bei den Kunden sofort betriebsbereit.
Die Telekombranche wechselt
Um ihre spezifischen Angebote zu unterstreichen, haben Unternehmen der Telekommunikationsbranche ihre eigene, proprietäre Systemwelt entwickelt. Diese Individualität hatte jedoch einen hohen Preis, der die Wettbewerbsfähigkeit gefährdete. Hinzu kam, dass das immer höhere Kommunikationsaufkommen in den Netzen neue, sehr viel schnellere Systeme forderte. Diese wiederum in proprietärer Technik zu entwickeln, hätte jedoch eine schnelle Markteinführung verhindert. Eine Lösung wurde von der PICMG (PCI Industrial Computers Manufacturers Group) angeboten, einem 1994 gegründeten Konsortium zur Weiterentwicklung des Schnittstellenstandards PCI: Anstelle proprietärer Systeme konnte mit AdvancedTCA eine einheitliche Systemplattform für alle Anwender der Branche eingesetzt werden.
Ein standardisiertes Produkt bietet viele Vorzüge gegenüber der proprietären Einzellösung: Da es sich in großen Stückzahlen fertigen lässt, ist es günstiger in der Beschaffung. Auch die Zahl der benötigten Ersatzkomponenten bleibt überschaubar klein. Zudem stehen Standardmodule von unterschiedlichen Anbietern in vielfältiger Auswahl zur Verfügung. Anstelle vieler verschiedener Softwarepakete ist nur eines zu pflegen und nicht zuletzt reduziert sich der Schulungsaufwand für das Betreiben und den Service beträchtlich, weil weniger unterschiedlich zu handhabende Technik zu bedienen ist. Hinzu kommt ein Gewinn an Betriebssicherheit, denn beim neuen AdvancedTCA ist die Austauschbarkeit von Modulen im laufenden Betrieb möglich. Die Vorteile, die sich daraus in der monetären Effizienz und der technischen Effektivität der Systeme ergeben, haben die Telekommunikationsunternehmen zu überzeugten Mitstreitern bei PICMG gemacht, der insgesamt mehr als 450 Industrieunternehmen verschiedener Branchen angehören.
Industrie setzt auf standardisierte Steckkarten
Standardisierte Module als funktionelle Steckkarten aufzubauen, hat sich in der Industrie bewährt. Dadurch werden diese Baugruppen interdisziplinär und herstellerübergreifend verwendbar. Ein typisches Beispiel ist der seit mehr als zwanzig Jahren erfolgreiche VMEbus mit seinen modernen Erweiterungen. Auch CompactPCI (CPCI) und CPCI Express sind typische Vertreter modularer, standardisierter Rechnertechnologien. Sind VME und CPCI noch Vertreter der parallelen Busarchitektur, so ist bei CPCI Express bereits die moderne, serielle, über Switches geschaltete Bustechnologie verwirklicht.
Für die immer umfangreicher und schneller werdenden Anwendungen in Mess- und Regeltechnik, Maschinen-, Anlagen- und Prozesssteuerung, Bildverarbeitung ist die Industrie auf der Suche nach einem Nachfolger für die bestehenden, auf dem 19“-Standard basierenden Industrierechnersysteme. Micro-TCA ist hier ganz vorne dabei. Mit seinen durchgängig modular aufgebauten Advanced Mezzanine Cards (AMCs), die den Steckkarten der 19“-Technik entsprechen, sind entscheidende Vorteile verwirklicht: kompakte Bauform, hohe Skalierbarkeit, Modularität, Hot-Plug-Fähigkeit, schnelle Schnittstellenprotokolle und sehr hohe Systemverfügbarkeit. Durch die herstellerübergreifende Universalität entsteht ein schnell wachsender Modulbaukasten. Dies senkt die Kosten und verkürzt die Zeit für die Markteinführung neuer Applikationen.
Anforderungen an Systemlieferanten
Je schneller sich die Technik weiterentwickelt und je komplexer und vielfältiger die Systeme werden, umso wichtiger wird die Wahl eines erfahrenen, die gesamte Produktpalette abdeckenden Systempartners. Rittal treibt die Entwicklungen in diesem Bereich mit der eigens geschaffenen Geschäftssparte Rittal Electronic Systems seit Jahren voran und engagiert sich aktiv in Normungs- und Standardisierungsgremien wie der PICMG. So können Ergebnisse aus Forschung und Entwicklung direkt in die Produktentwicklung einfließen und das Leistungsangebot lässt sich ständig optimieren. Sowohl für AdvancedTCA als auch für die kleineren Baugrößen MicroTCA und PicoTCA sowie deren AMC-Module bietet das Unternehmen ein komplettes System-Programm. Entscheidend für schnelle Lieferzeiten und eine erfolgreiche Zusammenarbeit ist dabei auch die weltweite Präsenz durch die Elektronik-Kompetenzzentren, die u.a. Systemintegration bis Level 4 anbieten.
eA 435

eA-INFO-TIPP
Die PICMG (PCI Industrial Computers Manufacturers Group) entwickelt Spezifikationen für Open Modular Computing und wird von über 450 Industrieunternehmen unterstützt. Um welche Unternehmen es sich dabei handelt, was an Neuheiten bzw. Events ansteht und welche Spezifikationen verfügbar sind, erfahren Sie über die folgende Website der Organisation:

Die PICMG (PCI Industrial Computers Manufacturers Group) entwickelt Spezifikationen für Open Modular Computing und wird von über 450 Industrieunternehmen unterstützt. Um welche Unternehmen es sich dabei handelt, was an Neuheiten bzw. Events ansteht und welche Spezifikationen verfügbar sind, erfahren Sie über die hier verlinkte Website der Organisation.
Weitere Informationen zum Rittal-Portfolio bei AdvancedTCA, MicroTCA, PicoTCA und AMC finden Sie hier.

praxis plus
Proprietäre Systeme sind ganz spezifisch an die Lösung einer einzigen, immer gleichen Aufgabe angepasst. Das macht sie schlank und effektiv, aber unflexibel. Standardisierte Systeme sind flexibel und durch genormte Schnittstellen interdisziplinär einsetzbar. Die immer gleichen „Grundkomponenten“ lassen sich günstig in Serie fertigen. Eine für alle denkbaren Aufgaben richtige Lösung gibt es nicht. Von Fall zu Fall sind deshalb die Vor- gegen die Nachteile der einen oder anderen Lösung abzu-wägen. Aus der Sicht industrieller Anwendungen – und neuerdings auch aus derjenigen der Telekommunikationsbranche – überwiegen für viele Anwendungen die Vorzüge der Standardisierung.
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