Miteinander getestete Komponenten

Magic Power bietet individuelle Netzgeräte für IPC-Bundle

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Die Welt könnte so einfach sein. Man sucht sich ein geeignetes Motherboard, passende Systemkomponenten und ein x-beliebiges Netzteil aus. Und schon ist der Industrie-PC fertig. Leider funktioniert dies oft nur im privaten Bereich, wo deutlich geringere Ansprüche an die Hardware gestellt werden. Im industriellen Umfeld sind Faktoren wie stabiler 24/7-Betrieb, ein erweiterter Temperaturbereich, IP65 sowie der lüfterlose Einsatz, eine lange Lebensdauer und die langjährige Verfügbarkeit der Komponenten wichtig. Da helfen Bundle von Magic Power Technology und TRS-Star.

Inhaltsverzeichnis

1. Auswahl der PC-Komponenten
2. Auswahl der optimalen Stromversorgung
3. Welche ist die richtige Leistungsklasse?
4. Elektromagnetische Verträglichkeit

Das Erfolgsrezept eines leistungsfähigen Gesamtsystems liegt in der richtigen Auswahl der Einzelkomponenten. Magic Power Technology als Netzteilhersteller bietet zusammen mit der TRS-Star GmbH als System- und Lösungsanbieter individuell aufeinander abgestimmte IPCs an. Die Bundles aus Stromversorgung, Motherboard und Speicherlösungen werden vorab ausgiebig getestet. Die hardwareseitige Unterstützung kann je nach Kundenwunsch bis auf die Lieferung der passenden Kabelsätze heruntergebrochen werden. Softwareseitig gehören kundenspezifische Software- und Biosanpassungen zum Leistungsumfang. So erhält der Kunde ein Gesamtsystem, das seinen konkreten Anforderungen entspricht.

Auswahl der PC-Komponenten

Als Beispiel für ein leistungsfähiges Bundle wurde ein Mini-ITX-Motherboard mit Intel-Q170-Chipsatz für Intel-Core-i3/i5/i7- und Celeron-Prozessoren ausgewählt. Der Formfaktor entspricht dem gängigen Standard für industrielle Motherboards und wurde auf Basis neuester Embedded-Technologien entwickelt. Der Q170-Chipsatz unterstützt SSDs in verschiedenen Formfaktoren. Da er auch schnelle 3.0-PCIe-Lanes zur Verfügung stellt, gibt es keine grafischen Performance-Einbußen. Die zahlreichen Schnittstellen machen das Board für vielseitige Anwendungen in industriellen Automatisierungs-, Mess- und Steuerungssystemen interessant.

Beim Arbeitsspeicher fällt die Wahl auf ein DDR3-SO-DIMM-Modul im 204-Pin-Jedec mit fixer BOM und einer Übertragungsbandbreite von 12.8Gb/s (PC3L 12800) im erweiterten Temperaturbereich, niedrigem Stromverbrauch und niedrigen Latenzzeiten. Als Flashspeicher wird ein ultrakompakter Speicher mit 256 GB ebenfalls im erweitertem Temperaturbereich (-40 bis 90° C) ausgewählt. Das MLC-basierte Laufwerk verbessert Leistung, Stabilität und Lebensdauer gegenüber herkömmlichen Lösungen und ist ein Kompromiss zwischen Leistung und Kosten.

Als Prozessor kommt der Intel-i7 7700K-4.2GHz-Core mit optimierter Kaby-Lake-Architektur zum Einsatz. Mit der verbesserten Onboard-Grafikeinheit und der schnellen Basistaktung hat der Anwender auch für die Zukunft ausreichende Erweiterungs- und Adaptierungsmöglichkeiten für sein Gesamtsystem. Diese Komponenten sind prädestiniert für den anspruchsvollen industriellen Einsatz in den Bereichen IoT, Automatisierung und Digital Signage. Für andere Einsatzgebiete gelten wiederum andere normative Vorgaben. Dies betrifft immer auch das Bundle aus Embedded-Board und Stromversorgung. In der Praxis treffen die Applikationsingenieure von Magic Power Technology und TRS-Star eine Vorauswahl.

Auswahl der optimalen Stromversorgung

Grundsätzlich erhöht ein Netzteil mit Multispannungs-Ausgang Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit. Die einzelnen Ausgänge können an den Bedarf der Subsysteme angepasst werden. Überlastzustände der einzelnen Stränge werden damit schneller und zuverlässiger detektiert und die Ausgänge entsprechend ausgeregelt. Zudem verursachen die geringeren Ströme eine geringere Störeinstreuung zwischen den einzelnen Strängen. Für Applikationen, in denen weitere Aktoren oder Lasten z.B. auf der 5-V-Schiene betrieben werden, ist auf jeden Fall der Einsatz eines Netzteils mit Multispannungs-Ausgang zu empfehlen. Dagegen bietet das Netzteil mit Single-Ausgangsspannung systembedingt Einsparpotenzial bei Überlastschutz und Leitungsführung. Zudem ist der Anwender bei der Auswahl einzelner Komponenten mit höherer Ausgangsleistung weniger limitiert, da das Netzteil je Ausgangsspannung grundsätzlich die volle Ausgangsleistung zur Verfügung stellt.

Bei der Abwägung der Vor- und Nachteile geht die Tendenz zum Multispannungs-Netzteil. In letzter Instanz sind jedoch immer die individuellen Anforderungen der Applikation entscheidend. Speziell bei einem Netzteil mit ATX-Ausgang sind die Prüfungen recht umfangreich. Im konkreten Bundle wurden die Zustände Hochlauf und Netzausfall geprüft. Beim Hochlauf erzeugt das das Netzteil nach dem Anlegen Netzspannung zuerst nur eine 5-V-Stand-by-Spannung, die das Motherboard versorgt. Wird nun der Startknopf gedrückt, überbrückt das Motherboard dauerhaft den On/Off-Pin des Netzteils gegen Masse. Mit diesem Signal startet das Netzteil seine Hauptspannungen 3,3/5/12 und -12 V. Wichtig ist, dass die 12 V schon beim Hochlauf immer einen höheren Wert als die 3,3 V & 5 V aufweisen. Wenn diese Spannungen ihr Soll erreicht haben, kippt das Power-Good/Power-Fail-Signal von Low auf High und signalisiert dem Board, dass es mit der Startsequenz fortfahren kann. Dann ist der stabile Betriebszustand erreicht.

Während bei einem normalen Ausschalten das Board nur das On/Off-Signal wieder auf High legt, gibt es bei einem unbeabsichtigten Netzausfall zwei Varianten: Fällt das Netz kurzfristig für maximal eine Vollwelle bzw. für 20 ms aus, muss das Netzteil die Ausgangsspannung stabil halten, bis beispielsweise eine Offline-USV vom AC-Mode in den USV-Mode umschaltet. Tritt ein kompletter Ausfall der AC-Seite auf, hat das Netzteil die Aufgabe, ein Warnsignal an das Board zu geben.

Welche ist die richtige Leistungsklasse?

Die Single-Ausgangsspannung betreffend ist die Ermittlung der richtigen Leistungsklasse deutlich einfacher als bei Multispannungs-Ausgängen. Man kann entweder alle Worstcase-Leistungsbedarfe der einzelnen Komponenten aufsummieren oder entsprechende Messungen durchführen. Zur Messung kommen Stromzange und Oszilloskop am Ausgang zum Einsatz, um auch die zeitlichen Aspekte des Lastverlaufs zu berücksichtigen. Für die Ermittlung der Durchschnittsleistung kann in grober Annäherung auch ein Wattmeter auf der Eingangsseite verwendet werden.

Schwieriger wird die Ermittlung der passenden Leistungsklasse, wenn ein ATX-Netzteil zum Einsatz kommt. Dieses versorgt gleichzeitig mehrere Komponenten, die u.U. in unterschiedlichen Modi betrieben werden. Es gibt folgende Rechenwege: Die einzelnen Worstcase-Bedarfe werden pro Ausgangsspannung und Komponente addiert. In der Regel erhält man auf diesem Weg aber zu hohe Werte. Sinnvoller ist es, eine simultane Leistungsanalyse über alle vier Ausgangsspannungen durchzuführen.

Elektromagnetische Verträglichkeit

Zu berücksichtigen sind hier sowohl die Emissionen als auch die Immissionen. Mit der Grenzwertkurve der Emissionen gelten für Industrie- und Consumer-Applikationen in den meisten Fällen identische Limits. Dagegen sind die Immissionsgrenzwerte für Industrieanwendungen deutlich schärfer. Es macht einen grundlegenden Unterschied, ob ein Rechner am unbelasteten Netz angeschlossen oder in ein Industrienetz eingebunden ist. Wird ein IPC z.B. in der Nähe von Frequenzumrichtern betrieben, muss er hohen Burstpaketen und anderen von außen kommenden Störungen standhalten. Da bei Bundles Distributor und Netzteilhersteller die Komponenten bereits miteinander getestet haben, ist die Wahrscheinlichkeit für eine komplikationsarme EMV-Prüfung sehr groß. ge

www.mgpower.de

Weitere Informationen

http://hier.pro/Uh9Qp

Magic Power Technology GmbH
Gewerbepark Neudahn 1 Hs-Nr 4
D-66994 Dahn
Tel.: +49 6391 91010-0
E-Mail: info@mgpower.de


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