Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
PC-Technik und Automatisierung
Die Entwicklung der digitalen Rechentechnik hat in vielfältiger Weise auf andere Bereiche der Technik eingewirkt. Einerseits ganz grundsätzlich durch die Verfügbarkeit neuartiger hochintegrierter Bauelemente in Form von Chips. Andererseits durch Lösungskonzepte für Geräte, Netze und Programme. In der Automatisierungstechnik ist dies besonders deutlich ausgeprägt.
Digitalrechner – ein erfolgreiches Konzept
Die Rechentechnik hat bezüglich der angedachten Nutzungskonzepte ganz verschiedene Etappen durchlaufen. Angefangen beim Rechner, der zunächst ausschließlich dazu geschaffen war aufwendige Berechnungen zu übernehmen, führte die Entwicklung zu Anlagen, die vor allem größere Datenmengen verarbeiten und speichern konnten. Die daraus entstandene technische Basis war durch Großrechner, Rechenzentren und Multi-User-Betriebssysteme geprägt.
IBM-PC – Gerätetechnik
Aus dem Bedürfnis heraus, Rechenleistung dezentral direkt am Arbeitsplatz verfügbar zu haben, entstanden in den 60er- und frühen 70er-Jahren des vorigen Jahrhunderts erste Konzepte für derartige Geräte. Mitte der 70er-Jahre erlaubte der erreichte Entwicklungstand bei Bauelementen deren erfolgreiche Umsetzung in Produkte für den Massenmarkt. Darauf hat die „International Business Machines Corporation“ – kurz IBM – mit der Schaffung ihres ersten Personal Computers (PC) reagiert und das Modell 5150 im August 1981 präsentiert (Bild). Dessen Entstehung erfolgte in einem kurzen Zeitraum von etwa einem Jahr und unter Verwendung verfügbarer Komponenten (Commercial off-the-shelf). Da dieser Lösungsansatz sowohl bei der Beschaffung des Mikroprozessors (einem Intel 8088) als auch bei der Beschaffung des Betriebssystems verfolgt wurde, hat IBM damit – unbeabsichtigt – den Grundstein für die Erfolgsgeschichten der Firmen Intel und Microsoft gelegt. Da die Systeminterna des IBM-PCs weitgehend öffentlich zugänglich gemacht wurden, entstanden in der Folge sowohl diverse Erweiterungskarten als auch sogenannte IBM-kompatible Nachbauten.
DOS/Windows und Linux
In Kombination mit den Betriebssystemen DOS (Disk Operating System) und Windows wurde dieser IBM-kompatible PC zum Industriestandard. Die hohen Stückzahlen, in der diese Technik gefertigt und eingesetzt wurde, hatten ein günstiges Preis-Leistungsverhältnis zur Folge. Darüber hinaus fand sich ein großer Kreis von Fachleuten, die diese Technik beherrschte. Damit wurde das gerätetechnische Konzept des IBM-PCs auch für den Einsatz im Bereich der Automation interessant. Diese Entwicklung wurde seit Anfang der 90er-Jahre durch die Verfügbarkeit des frei verfügbaren Unix-ähnlichen Betriebssystems Linux beträchtlich gefördert, wenn nicht sogar erst ermöglicht. Insbesondere im letzten Jahrzehnt hat durch den Einplatinencomputer Raspberry Pi und dessen für den industriellen Einsatz konzipierter Compute Module (auch Raspberry Pi Zero und Raspberry Pi Pico) eine bemerkenswerte Fortsetzung erfahren. Hier werden – wegen technischer Vorteile und aus Kostengründen – vielfach Linux-Varianten genutzt. Auf die Entwicklungen in der Automatisierungstechnik hat ebenfalls Microsoft reagiert und diverse Produkte wie etwa Windows CE, Windows Embedded, Windows Mobile, Windows IoT usw. entwickelt und erfolgreich am Markt platziert.
Industrie-PC und Embedded-PC
Die Bezeichnungen Industrie-PC (IPC) und Embedded-PC werden vielfach gleichbedeutend genutzt. Das gilt sowohl mit Blick auf deren Einsatz und technische Parameter als auch auf die Verwendung der Begriffe zur Kennzeichnung von Gerätefamilien durch Hersteller.
Trotz dieser Unschärfe bezügliche der begrifflichen Abgrenzung lässt sich feststellen, dass die Bezeichnung Industrie-PC vor allem unter dem Aspekt des Einsatzes genutzt wird und der Begriff Embedded-PC sich insbesondere auf die Integration in das zu steuernde Gerät und auf die Bauweise bezieht.
Unterschiede
Industrie-PC und Embedded-PC unterscheiden sich von den im Büro- und Verbraucherbereich genutzten Geräten vor allem durch:
höhere Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen (Temperatur, Luftfeuchte, Erschütterungen, Vibrationen, Feinstaub usw.),
höhere Verfügbarkeit 24/7/365, d. h. 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche und 365 Tage im Jahr,
Verzicht auf rotierende Teile (keine Lüfter),
langfristige Lieferbarkeit der Geräte,
Verfügbarkeit einer Schnittstelle (RS-232/422/485, CAN, EtherCAD usw.) zum Anschluss von Ein-/Ausgabe-Modulen,
größere Lebensdauer und höhere Zuverlässigkeit der verbauten Komponenten.
Der offensichtlichste Unterschied ist aber die Bauform, deren Benennung daher vielfach Teil der Produktbezeichnung ist. Die Entscheidung über die Bauform ist eine ganz grundsätzliche, und muss zudem zu einem recht frühen Zeitpunkt der Planung getroffen werden.
Autor: Dr.-Ing. Horst Möbus
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