Industrie-PCs Modularität des neuen Box-PC-Standards ModBox7

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Ein neuer Box-PC-Standard macht sich auf den Weg. Der Standard nennt sich ModBox7 und wird getrieben durch Ci4Rail und weitere namhafte Hersteller aus dem Embedded- und Komponenten-Umfeld.

Ziel des neuen Box-PC-Standards ist die Einführung von echter Modularität im heute so starren Box-PC. Dabei soll die Vielzahl an proprietären Lösungen verschlankt und Anbieterabhängigkeiten verringert werden (wir berichteten dazu bereits in ELEKTRONIKPRAXIS Ausgabe 2/2022). An konkreten Beispielen wollen wir heute zeigen, welchen positiven Einfluss eine Standardisierung für flexible Schnittstellen-Konfigurationen hat.

Diese Flexibilität ist von zentraler Bedeutung für den Erfolg des Standards. Getreu dem Motto „nur zahlen, was man braucht“ ermöglicht der Standard Produktkonfigurationen, die speziell auf einen Anwendungsfall zugeschnitten sind und damit nur genau die dafür zwingend nötigen Schnittstellen bereitstellt. Dadurch werden Kosten gesenkt, Obsoleszenz-Risiken reduziert und der benötigte Bauraum minimiert.

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Im angestrebten Standard wird außerdem auf ein teures Eco-System verzichtet. Durch erweiterbare Modul-Units, vereint in einem Gehäuse, das gleichzeitig als Kühlkörper fungiert, entfallen zusätzlich Baugruppen-Träger und Backplane. Dadurch halbieren sich die Kosten im Vergleich zu existierenden modularen Technologien bei gleicher Funktionalität.

Trotzdem bleibt der Standard aber modular und geht flexibel mit den Schnittstellenanforderungen verschiedenster Anwendungen in verschiedenen Branchenfeldern um, sodass immer kosteneffiziente Lösungen entstehen.

Dies soll im Folgenden anhand von Beispielen für verschiedene Anwendungen (in unserem Fall Anwendungen aus der Bahn und ÖPNV) dargestellt werden.

Überwachung von Prozessen wie Sitzplatzreservierung

Dazu erhält die Einheit aus dem Backoffice die dynamischen Sitzplatz-Reservierungsinformationen über z.B. eigene LTE-Verbindungen und kommuniziert mit vorhandene FIS-Rechnern im Fahrzeug über Ethernet. Durch diese Minimalanforderung an Schnittstellen reicht eine Basiseinheit bestehend aus Power Supply und Rechnerkern vollkommen aus.

Diagnose der Streckengüte aus dem fahrenden Fahrzeug

Der OnBoard-Edge-Computer nimmt hochfrequente Vibrationsdaten aus den Drehgestellen auf, korreliert diese mit der aktuellen Position, Geschwindigkeit, vorverarbeitet die erfassten Daten im Rechner und übermittelt diese nach Zwischenspeicherung nur bei vorhandener Wi-Fi Verbindung, z.B. im Depot an das Backoffice zur weiteren Auswertung. Dadurch werden Übertragungskosten minimiert.

Die Vibrationsdaten werden über eigene Sensoren mit Analog- oder Ethernet Interface erfasst, die aktuelle Geschwindigkeit sowie weitere Fahrdaten werden über eine rückwirkungsfreie Zugbus-Anbindung aufgenommen. Die Korrelation mit der aktuellen Position erfolgt im Rechner basierend auf der integrierten GPS-Lösung.

Nutzung von Gleichteilen und Übertragung auf andere Branchen

Die Modularität des Standards erlaubt es, Produkte für verschiedene Märkte zu entwickeln, Gleichteile zu definieren und nur marktspezifische Teilprodukte speziell zu entwickeln, um der jeweiligen neuen Anwendungsanforderung gerecht zu werden. Als Beispiel kann eine CPU-Einheit und mitunter auch I/O-Einheiten generalistisch entwickelt, je nach Einsatz-Branche aber mit unterschiedlichen Netzteilen kombiniert werden.

Erweiterung zur OnBoard-Unit in Bussen

So kann in unserem Fall der OnBoard-Edge-Computer aus dem zweiten Beispiel in einer neuen Konfiguration auch als OnBoard-Unit in ÖPNV-Bussen eingesetzt werden und vielfältige Aufgaben wie Fahrgastinformation, Ticketing, Energie-Management, Lokalisierung oder Telemetrie übernehmen. Das alles bei einer effizienten Nutzung von Gleichteilen. Die Rechnereinheit und Teile der Schnittstellen-Units (Ethernet, Binäre I/O, CAN-Anbindung, serielle und IBIS Schnittstellen) aus obigen Beispielen werden in anderen Kombinationen wiederverwendet. Ergänzt wird die Lösung um eine automotiv-zertifizierte Power Supply.

Ferndiagnose in der Industrie-Automation

Auch für komplett andere Industriezweige wie der industriellen Automation ist der Standard prädestiniert. Ausgestattet mit einer 240V AC-Spannungsversorgung und spezifisch für den Markt angepassten Schnittstellen (z.B. EtherCAT, CAN) können überwachende oder steuernde Aufgaben sehr flexibel und kosteneffizient umgesetzt werden. Das Grundkonzept von Power Supply, Rechner und Ein-/Ausgabe-Units bleibt immer gleich.

Ein Standard für Alle: Abhängig von Anforderungen bei der Entwicklung sowie Qualifikationstests können somit Sub-Einheiten für mehrere Branchen entwickelt werden und in unterschiedlichen Kombinationen breite Anwendungsfelder abdecken. Durch die Offenheit des Standards und der daraus resultierenden Kompatibilität der Sub-Module, können sich mehrere Hersteller mit unterschiedlichen Kompetenzen zusammenschließen und so dynamisch ihr Angebot gestalten.

Der neue Box-PC-Standard ModBox7 ist also für viele Märkte geeignet und bietet gleichzeitig granulare Konfigurationsmöglichkeiten, um mit optimierten Ressourcen eine breite Anwendungspalette zu ermöglichen.

Lesen Sie im kommenden Teil 3 dieser Artikelserie, wie durch intelligente Ein-/Ausgabe eine Verteilung der Rechenleistung gelingt. Bei allen Fragen in der Zwischenzeit steht Ihnen Mathias Beer von der Ci4Rail gerne zur Verfügung.

Industrie-PCs

Das wichtige Segment der Box-PCs erhält offenen Standard

* Mathias Beer ist Chief Product Officer bei der Ci4Rail GmbH in Nürnberg.

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