Neuigkeiten der InoNet Computer GmbH

Programmierbare, unterbrechungsfreie Stromversorgung für den Einsatz im Fahrzeug

Die programmierbare, unterbrechungsfreie Stromversorgung von InoNet im kompakten und modernen Design ist für den In-Vehicle Einsatz, z.B. in der Fahrzeugerprobung geeignet und für Eingangs- und Ausgangspannungen von 12 bis 24 VDC ausgelegt.

Im Betrieb schafft das Gerät Lasten bis maximal 6 A Dauerleistung, kurzzeitig (bis 30 Sekunden) sogar 10 A. Die Ladungsmenge des Lithium-Eisen-Akkus beträgt 2Ah bei insgesamt 9,9 V. Sowohl Spannungseingang als auch –ausgang laufen über einen mechanisch verriegelbaren Neutrik XLR-Stecker, der Vibrationen und Erschütterungen während Testfahrten mühelos wegsteckt. Auf der Frontseite der USV sind LEDs vorhanden, an denen die Aktivität von Spannungseingang und –ausgang überwacht werden können.

Die Kommunikation (Hoch- und Runterfahren des Industrie-PCs, Pufferung etc.) mit einem Embedded-System zur Fahrzeugerprobung, beispielsweise der Concepion-tXf, findet über einen USB‑B Stecker statt, welcher optional mit einem ebenfalls verriegelbaren XLR-Steckergehäuse ausgeliefert werden kann. Zusätzlich zu den LEDs gibt es einen manuellen Start-Button, mit welchem die USV aus- und eingeschaltet werden kann. Kundenspezifische Anpassungen oder eine komplett individuelle Ausführung der USV sind auf Anfrage durch unsere Entwicklungsabteilung möglich.

Leistungsstarkes Edge Intelligence Embedded System mit GPU-, VPU- und FPGA-Computing Optionen

Im Bereich des Edge Computing wird in Industrie-PCs neben hoher, maschinennaher Rechenleistung immer häufiger performante Grafikleistung benötigt, um auch in Zeiten von künstlicher Intelligenz besonders rechenintensiven Aufgaben anwendungsnah und in kurzer Zeit bearbeiten zu können. Das hoch-performante Edge Intelligence System „Concepion-tXf-L“ von InoNet ermöglicht den Einsatz von modernen, leistungsstarken Prozessoren und wird dabei je nach Kundenwunsch anwendungsorientiert von einem GPU-, VPU- oder FPGA-Addon unterstützt.

Noch nie haben die beiden Themen Rechenleistung und Grafikleistung so viel Aufmerksamkeit erfahren, wie in der heutigen Zeit. Bedingt durch rechenintensive Lernphasen und Analysen in der Automatisierung intelligenten Verhaltens und maschinellem Lernen wird im Rahmen von künstlicher Intelligenz zunehmend mehr Leistungsfähigkeit benötigt. Auch im industriellen Umfeld stellen leistungshungrige Edge Computing-Anwendungen hohe Anforderungen, wie beispielsweise hohe Rechenpower, industrielle Robustheit und ausfallsicheren Dauerbetrieb, die nur mit der passenden Hardware kompromisslos erfüllt werden können. Der Industriecomputer-Hersteller InoNet hat aufgrund der hohen Nachfrage genau für solche Szenarien und Anwendungen ein leistungsstarkes und skalierbares Embedded-System entwickelt.

Das Embedded-System „Concepion-tXf-L“ bietet viele neue Features. Zusätzlich zu  Prozessoren der 9. Generation bietet es ein deutlich leistungsstärkeres Netzteil, einen erweiterten Temperaturbereich und einen neu gestalteten I/O-Bereich mit USB und robusten, konfigurierbaren M12-Anschüssen. Es besteht aus einem industrietauglichen, pulverbeschichteten Stahlgehäuse, ist modular aufgebaut und lässt sich mit unterschiedlichen Mainboards im Mini-ITX-Format bestücken. Standardmäßig ist der aktiv belüftete Embedded PC in der aktualisierten Version mit einem zuverlässigen Industrie-Mainboard ausgestattet, auf dem der Sockel LGA1151 unter anderem den Einsatz von leistungsstarken Intel® Core™ i Prozessoren der 8. und 9. Generation, sowie Intel® XEON® E3 Prozessoren ermöglicht. Darüber hinaus bietet das Mainboard die Onboard-Grafik Intel UHD P630 und verfügt über diverse Fernwartungs- und Sicherheitsfunktionen, wie iAMT 11.0 und TPM 2.0. Der platzsparende Arbeitsspeicher kann auf bis zu 32GB DDR4 mit 2444/2666 MHz erweitert werden.

Das flexible einsetzbare Edge Intelligence System verfügt neben zwei PCIe 3.0 x16 Schnittstellen mit je acht Lanes für Erweiterungskarten, über zwei optionalen M12-Schnittstellen, für z.B. Gbit LAN mit Power-over-Ethernet Funktion oder weitere Feldbus-Schnittstellen, über Audio-Ein- und Ausgänge (Line-In, Line-Out, Mikrofon), insgesamt sechs USB 3.0 Schnittstellen, jeweils ein HDMI-, DVI-D- und Display Port, zwei serielle Anschlüsse vom Typ RS-232, sowie über zwei RJ45 Gbit LAN Schnittstellen.

Durch ein 250W DC-Netzteil mit Weitbereichseingang von 6 – 30 VDC können im Industrie-PC beide PCIe 3.0 x16 Schnittstellen mit je acht Lanes sowie zwei M.2 Steckplätze (M-key 2280 & E-key 3042) mit leistungsstarken Steckkarten versehen werden – so kann der Embedded-PC optimal anwendungsorientiert erweitert werden. Die hohe Vielfalt an internen und extern verfügbaren Steckplätzen erlaubt es, die Maschine für unterschiedlichen KI-Szenarien, wie z.B. Vision Computing, einzusetzen. Dazu bietet InoNet eine Vielzahl an Erweiterungs- und Trägerkarten mit GPUs, VPUs und FPGA-Technologie an. So kann die Leistungsfähigkeit des Embedded-Systems je nach Anwendungsfall flexibel skaliert werden.

Ausreichend Speicherplatz bietet die für den Dauerbetrieb ausgelegte „Concepion-tXf-L“ durch einen internen M.2 Steckplatz (M-key) sowie durch zwei extern zugängliche 2,5“ SATA-III Laufwerksplätze, verbaut in Shuttles, deren Aktivitäten per Status-LED an der Front des Systems angezeigt wird. Für eine optimale Kühlung im Gehäuseinneren sorgen zwei 80mm Axial-Lüfter – so kann das System in anspruchsvollen Umgebungen bei Temperaturen von -10 bis 60 °C betrieben werden.

InoNet auf der Automotive Testing Expo 2019 in Stuttgart

Vom 21.05. bis 23.05. wird die InoNet Computer GmbH in diesem Jahr zum ersten Mal auf der Automotive Testing Expo in Stuttgart in Halle 10 / Stand 1748 als Aussteller vertreten sein. Auf der Messe präsentiert InoNet die gesamte Bandbreite an industriellen PC-Lösungen für den In-Vehicle-Einsatz. Ein besonderer Fokus bei der diesjährigen Ausstellung liegt auf der Präsentation von robusten Hardware-Lösungen mit enormer Speicherkapazität und extrem hohem Datendurchsatz für die Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen und autonomen Fahrsystemen. Darüber hinaus werden auf der Messe ergänzende Features und Zubehör für den Einsatz der Rechner im Fahrzeug präsentiert, darunter eine modulare PC-Halterung über Isofix, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung für den Automotive-Einsatz und eine Fernbedienung für die Steuerung der PC-Systeme von jeder Position im Fahrzeug.

Besuchen Sie uns vom 21.05. bis zum 23.05. in Halle 10 / Stand 1748 und lernen Sie unsere industrietauglichen Hardware-Lösungen in einem persönlichen Gespräch kennen.

Wir freuen uns auf Ihren Besuch!

Schaffen Sie sich schon jetzt ein Überblick über unser Automotive-Produktportfolio und erleben Sie neue Innovationen auf der Messe!

 

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Fachartikel: Autonomes Fahren – Vom Embedded-PC zum servertauglichen Datacenter

Die steigende Anzahl an hochentwickelter Sensorik im Fahrzeug führt zu einem immer höheren Komplexitätsgrad bei der erfolgreichen Integration und Absicherung ihrer Funktionen und dem Zusammenspiel mit weiteren Sensorsystemen innerhalb des Fahrzeugs. Um neue Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) und AD-Entwicklungen (Autonomous Driving) bis Automotive Safety Integrity Level-D (ASIL-D) zu validieren, sind in den Testläufen möglichst realitätsnahe Datensätze notwendig. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Aufnahmequalität der Signale, deren Übertragung am besten in Echtzeit erfolgen soll – so entstehen durch hohe Datenschreibraten in kürzester Zeit extrem umfangreiche Datensätze.

Gängige Branchen-Ansätze

Der optimale Weg der Sensordaten zum Test unterschiedlichster Fahrzeugsysteme müsste folgendermaßen aussehen: Über die Hochgeschwindigkeitsschnittstelle der Sensorik, wie zum Beispiel CSI-2, LVDS oder im Idealfall über Ethernet, werden die Sensordaten im Netzwerk verbreitet, gespeichert, visualisiert und bearbeitet. Dabei ist zur Absicherung und Validierung der Anforderungen und neuen Funktionen (getrieben durch die Vorgehensmodelle aus der DIN ISO 26262) häufig der unkomprimierte Rohdatenstrom notwendig beziehungsweise vorteilhaft. Dieser ermöglicht nachfolgend einen Abgleich zwischen realitätsnäheren Rohdatensätzen und Sensordatensätzen, die durch Kompression und Algorithmen bereits verändert wurden.

Die Aufnahme der Rohdatenströme muss dabei unter Bedingungen der harten Echtzeit erfolgen und ist zeitlich mit anderen Quellen oder bereits bearbeiteten Daten zu synchronisieren. Dadurch kann sich der Entwickler im Anschluss an eine Testsituation bereits im Fahrzeug schnell und unkompliziert einen guten Überblick über die gesammelten Daten verschaffen und im Millisekunden-Bereich Situationen auflösen und analysieren. Anschließend sollten die Algorithmen auch direkt auf dem eingesetzten Computersystem angepasst und unter realen Bedingungen auf ihre Funktion erneut geprüft werden. Ganz nach Modellen aus dem Rapid-Control-Prototyping, wie dem V-Modell, sind Neuentwicklungen dabei mit unterschiedlichsten Systemgrenzen und -schnittstellen mit möglichst wenig Testhardware zu validieren und die Testergebnisse zu dokumentieren. Nach erfolgreichen Tests lassen sich die vorherrschenden Situationen dem Datenspeicher entnehmen und für eine Virtualisierung, zum Beispiel innerhalb eins Hardware-in-the-Loop-Systems (HiL), verwenden.

Bei dieser Vorgehensweise sind jedoch schnell Datenmengen erreicht, die nur noch mit Big-Data-Anwendungen beherrschbar sind. Hier erfolgt die Durchsuchung bestenfalls mit Datenmining-Modellen, um die passenden Situationen für unterschiedlichste Fahrsituationen herauszufiltern und damit die angewandten Algorithmen und Funktionen zu bestätigen und abzusichern. Des Weiteren sollten die gewonnenen Daten auch als Grundlage zur Anlernung von neuronalen Netzen dienen, um durch Deep Learning eine künstliche Intelligenz zu entwickeln. Diese wird dann in der Lage sein, die aufgezeichneten Situationen auch real zu meistern. Diese Art von Datengewinnung spart Zeit, Ressourcen und finanzielle Mittel durch eine schnelle und einfache Replikation von Testfällen mit definierten oder beeinflussbaren Sand-Box-Umgebungen für die Serienabsicherung.

An sich folgt das vorgestellte Szenario der typischen Entwicklungsanwendung im sich schnell wandelnden Automotive-Bereich. Als Hersteller für industrielle Computersysteme mit Erfahrung im Automotive-Markt kann InoNet durch die Entwicklung von Validierungshardware mit Servertechnologie für das Fahrzeug den Alltag für Fahrzeugentwickler wesentlich einfacher gestalten und ist bereits jetzt in der Lage, Lösungen für die steigenden Entwicklungsanforderungen anzubieten.

Automotive-Computing-Ecosystem

Um den großen Herausforderungen der steigenden Datendurchsätze, vor allem in der Validierung und Absicherung neuer Entwicklungen im Automotive-Bereich, gerecht werden zu können, reichen Consumer-Hardware und einfache Industriecomputer nicht mehr aus. Um die Leistungsanforderungen zu erfüllen, benötigen übliche Embedded-PCs die Integration performanter Servertechnik. Diese Technik ist jedoch ursprünglich nicht für einen Einsatz in rauen Umgebungen, wie beispielsweise bedingt durch Schock und Vibrationen oder dem stark variierenden Temperaturbereich in Fahrzeugen ausgelegt. Inonet hat genau das mit seinem Automotive-Produktportfolio umgesetzt und baut dieses stetig aus: Durch innovative Produktentwicklung wurden Kühlkonzepte und Servertechnologien in den Embedded-Bereich übertragen, die so eine Synergie der Vorteile aus beiden Welten bilden. Hohe Schreibraten auf Massenspeicher von über 8 Gbyte/s (64 Gbit/s) in nur einem System sind im NVMe-Raid-0-Verbund bereits jetzt möglich. Hohe Bandbreiten sichern auch in Burst-Phasen (zeitlich begrenzte Phasen mit besonders hohem Datenaufkommen) die Datenaufnahme und eine sinnvolle Verteilung der Daten im Netzwerk unter harten Echtzeitbedingungen. Dabei wird aktuell ein Datenvolumen von bis zu 96 TByte unterstützt, das in aufgesetzten und austauschbaren Storage-Lösungen untergebracht ist.

Die Skalierbarkeit der Systeme ermöglicht eine einfache Integration der Hardware innerhalb des gezeigten Automotive-Computing-Ecosystems. Durch die Unterstützung von Time-Sensitive-Network Schnittstellen ist es auch möglich, die Daten mit Zeitstempeln zu versehen und sie so mit unterschiedlichen Systemen zu synchronisieren. Dies ist vor allem für verschiedene Testanwendungen im Fahrzeug erforderlich, die unterschiedliche Hardware-Komponenten zur Aufnahme, Berechnung und Auswertung der Sensordaten benötigen. Um dem stetig wechselnden und steigenden Leistungsanforderungen der Entwicklungsanwendungen gerecht zu werden, ist das InoNet-Automotive-Produktportfolio in die Kategorien Data Acquisition, Embedded Performance und AI & GPU-Computing unterteilt. Dabei kommen sowohl leistungsstarke Dual-Intel-Xeon-Gold-Server-CPUs der aktuellen Generation, als auch stromsparendere Prozessoren der Intel-Core-i7-Klasse zum Einsatz. Für weitere Anwendungsfälle, wie dem GPU-Computing, werden auch Grafikkarten von Nvidia und AMD verbaut. Die innovativen Kühllösungen der hitzeempfindlichen Bereiche des Computers erfolgen wahlweise über eine Hybridkühlung in Form eines Thermal Tunnels oder auch über abkoppelbare Wasserkühlsysteme. Die Hitze lässt sich durch die vorgestellten Lösungen somit an unterschiedlichen Stellen im Fahrzeug abführen, falls die direkte Umgebung keine Wärmeabfuhr zulässt.

Fazit

Um eine wirtschaftliche Absicherung und Validierung von im Fahrzeug eingesetzten Systemen vornehmen zu können, werden Testverfahren immer weiter virtualisiert und mit real gesammelten Daten verfeinert. Dafür werden hoch-performante Hardwarekomponenten benötigt, die bisher nur im Serverbereich Anwendung fanden und extrem hohe Datenraten ermöglichen. Durch die Bereitstellung dieser Leistungsklasse bei Verwendung von industrieharter Hardware wird das Produktportfolio in der Automotive Branche einsetzbar. Deshalb hat sich die InoNet zur Aufgabe gemacht, den Weg vom gewöhnlichen Embedded System zur servertauglichen Datencenter-Lösung für die Anwendung im Fahrzeug zu ebnen.

 

 

Embedded World Team

Besuchen Sie uns auf der Embedded World 2019!

Vom 26. – 28. Februar 2019 findet im Messezentrum Nürnberg wieder die Messe für Embedded-Systeme statt. Auch InoNet ist in diesem Jahr wieder mit einem eigenen Stand auf der Messe vertreten. Besuchen Sie uns in Halle 1 am Stand 1-662 und lernen Sie unsere Produktneuheiten im Bereich Industrial Computing, Edge Computig und Artificial Intelligence kennen.

Kostenfreie Eintrittskarte für alle drei Messetage: Unter diesem Link erhalten Sie mit dem Code „a415088“ eine kostenfreie Eintrittskarte für die gesamte Messedauer.

Wir freue uns, Sie an unserem Stand 1-662 in Halle 1 begrüßen zu dürfen!

 

InoNet-Team Embedded World

Kuehlsysteme Thumbnail

Fachartikel: Vorteile passiver, aktiver und hybrider Kühlsysteme

Industrie-PCs sind in vielen Einsatzszenarien extremen Anforderungen ausgesetzt: Staub, Hitze oder der Wunsch nach einem möglichst lautlosen Betrieb machen die Kühlung der Komponenten und des Gesamtsystems zu einer Herausforderung. Die Anforderungen an Rechenleistung und die Summe der Umgebungsbedingungen geben vor, welche Kühllösung für ein industrielles Computersystem in Frage kommen kann. Hier können hybride Ansätze helfen, die aktive und passive Kühlung miteinander verbinden.

 

Niemand würde auf die Idee kommen, einen Server einfach mitten in die Wüste zu stellen. Zu heiß, zu staubig, zu trocken. Industrie-PCs (IPCs) jedoch müssen unter genau solch extremen Umgebungsbedingungen zuverlässig zurechtkommen. Car-PCs, etwa für die Entwicklung von Assistenzsystemen in Fahrzeugen, müssen bei -30° C im Winter ebenso ausfallsicher sein wie bei 50° C im Hochsommer. Steuerungs-PCs in der Industrie dürfen bei Staub, Abwärme der Maschinen oder schweren Erschütterungen nicht den Dienst verweigern, um teure Ausfallzeiten zu vermeiden. Geräte in der Medizintechnik hingegen müssen oft extrem performant sein, zum Beispiel für bildgebende Verfahren. Gleichzeitig sollen sie flüsterleise arbeiten. Diese Liste ließe sich beliebig fortsetzen. Und fast täglich kommen durch das Internet of Things (IoT) und Industrie 4.0 neue Anwendungsfälle hinzu.

In vielen Fällen stellt die Kühlung der Geräte eine große Herausforderung dar. Denn keine der verfügbaren Technologien ist alleine für sich in der Lage, alle Einsatzbereiche abzudecken. Der am weitesten verbreitete Ansatz ist die aktive Kühlung mit Lüftern. Um die eingesetzten leistungsstarken Prozessoren und Grafikkarten zu kühlen, müssen erhebliche Luftmassen bewegt werden: Bei einer internen thermischen Dissipation von 500 Watt und einem maximal tolerierbaren Temperaturanstieg von 5° C sind als grober Richtwert fünf Kubikmeter Luft pro Minute notwendig, die durch das Gehäuseinnere geblasen werden.

Staub und Verschleiß

Verwirbelungen im Gehäuse, die den Luftstrom ungleichmäßig verteilen, können diesen Wert noch deutlich nach oben treiben. Dabei gilt nicht immer das Prinzip „viel hilft viel“. Denn die Wirkung der Lüfter steigt nicht linear zu deren Anzahl, das Gehäuse bietet zahlreiche Widerstände. Es steigt zunächst einmal der Geräuschpegel, auch muss in der Umgebung ausreichend kühle Luft vorhanden sein. Das ist nicht in jedem Szenario gegeben. Ein weiterer Nachteil der aktiven Kühlung ist zudem, dass durch den Luftstrom auch Staub aus der Umgebung angezogen wird, der über Filter aus dem Gehäuse ferngehalten werden muss. In vielen Industrieanwendungen sorgt die daraus resultierende Prüfung und Wartung der Systeme für erheblichen Aufwand. Obendrein sind Lüfter als bewegliche Teile einem normalen Verschleiß unterworfen und sollten regelmäßig ausgetauscht werden. Hinzu kommt, dass die Kühlleistung bei aktiv gekühlten Systemen mit zunehmender Höhenlage abnimmt– in höher gelegenen Einsatzgebieten ist aufgrund der dünneren Luft mit geringerem Wärmeleitkoeffizienten für die Erbringung der gleichen Kühlleistung ein höherer Luftdurchsatz notwendig.
Auf der anderen Seite steht die passive Kühlung. Hierbei wird die von den Komponenten erzeugte Wärme über leitfähige Materialien an die Umgebung abgegeben. Aufgrund des niedrigen Wärmewiderstandskoeffizienten wird hier meist Kupfer oder Aluminium verwendet. Bei Embedded PCs aus der Concepion®-Serie von InoNet kann so beispielsweise die entstehende Wärme im Gehäuse über Heatpipes aus Kupfer an einen passiven Kühlkörper abgegeben werden, der in der Regel den Deckel des Gehäuses darstellt. Der begrenzende Faktor dabei ist die Kühlleistung. Für viele Anwendungen wie Maschinensteuerungen oder IoT-Devices in der Produktion ist dieses Verfahren sehr gut geeignet. Mit steigendem Performance-Bedarf der Anwendung wird die passive Kühlung extrem komplex, ebenso in Umgebungen mit sehr hohen Temperaturen wie in der Stahlindustrie. Grundsätzlich gilt: je leistungsfähiger der Prozessor eines Systems, desto höher die Dissipation – die entstehende Abwärme kann ab einem bestimmten Punkt durch eine passive Kühlung nicht mehr ausreichend abgeführt werden – eine aktive Belüftung wird benötigt. Auf der Haben-Seite dagegen stehen der leise Betrieb, die Möglichkeit zur staub- oder wasserdichten Kapselung sowie das Fehlen beweglicher Bauteile. In der Praxis haben beide Ansätze ihre Berechtigung. Oft genug findet man auch Mischformen, bei denen die Wärme über Heat Sinks und Heat Pipes am Bauteil abgenommen und dann über herkömmliche Lüftersysteme aus dem Gehäuse entfernt wird. Hierbei können die Lüfter deutlich kleiner dimensioniert werden, was kompaktere Formfaktoren und geringe Geräuschentwicklung zur Folge hat.

Das Beste aus beiden Welten

In Applikationen mit besonders hohem Anspruch an Kühlleistung oder außergewöhnlichen Umgebungsbedingungen kann der Einsatz einer hybriden Kühllösung den Schlüssel zum Erfolg darstellen. Bei hybriden Kühlungen wird die aktive Kühlung durch Lüfter mit der passiven Ableitung von Wärme an kritischen Komponenten in einem Chassis vereint. Solche Systeme können dadurch eine höhere gesamte Kühlleistung erzielen, bei gleicher Kühlleistung deutlich leiser betrieben werden oder effektiver vor dem Eindringen von Staub und Schmutz geschützt werden.

Ein interessanter und effektiver Hybrid-Ansatz zur Kühlung hochperformanter IPCs kommt dabei von dem Taufkirchener IPC-Hersteller InoNet. Dort wurde ein System entwickelt, bei dem die Wärme der leistungsstarken Komponenten wie CPU oder Grafikkarte über Heat Pipes an einen zentralen Tunnel weitergegeben wird. Dieser Tunnel führt durch das System und wird mit zwei Lüftern aktiv gekühlt. Der so genannte Thermal Tunnel ist vom Gehäuse isoliert, es kann kein Staub eindringen. Zudem befinden sich keine Komponenten innerhalb des Tunnels, weswegen es kaum zu Verwirbelungen kommt. „Die Wärme verteilt sich beim Thermal Tunnel nicht wie sonst im Gehäuse, dadurch ist die Kühlung sehr effizient“, erläutert Dominik Schölzel, System Engineer in der Entwicklung bei InoNet. „Der Thermal Tunnel ist dadurch besonders für Systeme mit sehr hohen Performance-Anforderungen geeignet. Ein typischer Anwendungsfall ist die Verarbeitung von Videodaten in Echtzeit beim autonomen Fahren.“ Die Herausforderung beim dieser Kühllösung: Jedes Bauteil benötigt eine andere Anbindungen an den Tunnel. Bei Prozessoren ist die Varianz noch recht gering, die Bauhöhen innerhalb einer Serie sind in der Regel konstant. Anders bei Grafikkarten, die Unterschiede zwischen den einzelnen Modellen sind erheblich. „Einfach eine defekte Grafikkarte gegen ein anderes Modell austauschen, ist beim Thermal Tunnel nicht möglich. Wir arbeiten deshalb hier mit Bauteilen, bei denen der Hersteller die Langzeitverfügbarkeit garantiert“, so Schölzel. Aktuell werde das System auf die neuesten Prozessorgenerationen angepasst.

Keine eierlegende Wollmilchsau

Schon kleine Abweichungen der Betriebstemperatur von den Spezifikationen der Komponentenhersteller können die Lebensdauer der Bauteile signifikant verkürzen. Es drohen nicht nur erhebliche Wartungs- und Reparaturaufwände, sondern im schlimmsten Fall Stillstände im Unternehmen. Denn IPCs sind in den meisten Prozessen kritisch, sie müssen absolut zuverlässig funktionieren. Bei der Kühlung von IPCs gibt es keine einfache, immer passende Lösung. Unterschiedliche Umgebungen und vielfältige Einsatzszenarien erfordern speziell angepasste Lösungen, um die entstehende Abwärme sicher abzuführen. Mit der digitalen Transformation und Industrie 4.0 steigen die Datenmengen, die verarbeitet werden müssen – und damit auch der Performance-Bedarf der IPCs. Hybride Ansätze schließen hierbei die Lücke zwischen aktiven Kühllösungen für hohe Leistungsanforderungen und wartungsarmen passiven Kühlsystemen.

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Skalierbare Leistungsfähigkeit im In-Vehicle-Einsatz

Analysecomputer nehmen unter anderem bei der Entwicklung autonomer Fahrsysteme eine wichtige Funktion ein. Mit der MAYFLOWER-B17-Serie hat InoNet einen äußerst kompakten High Performance Embedded PC entwickelt, der im Hinblick auf Rechenleistung und Modularität neue Maßstäbe setzt.

Applikationen im Bereich der künstlichen Intelligenz und autonomen Fahrassistenzsysteme benötigen vor allem in der Entwicklungsphase massive Rechenleistung im mobilen Einsatz. Für diesen Zweck hat InoNet die Mayflower-B17 entwickelt, ein hochperformantes Embedded-System, das überwiegend für den Einsatz in Automotive-Anwendungen konzipiert ist. Die leistungsfähigen Analysecomputer erfassen und speichern verschiedenste Messdaten und können diese, je nach gewählter Rechnerkonfiguration, in Echtzeit sogar in das jeweils gewünschte Format komprimieren. Zur Speicherung der Messdaten stehen serienmäßig zwei interne SATA-Festplattensteckplätze zur Verfügung, die bei Bedarf um ein externes RAID-Speichersystem ergänzt werden können.

Aufgrund seiner performanten Rechenleistung und hohen Datenschreibraten können von dem Rechner extrem große Datenmengen in Echtzeit erfasst und verarbeitet werden. Ausgestattet mit einer Dual Intel Xeon Scalable CPU und bis zu 2 TB DDR4 Arbeitsspeicher lassen die Embedded Computer sich je nach Kundenanforderung zusätzlich mit GPU Computing ausstatten. Hierbei werden zusätzliche leistungsfähige Grafikkarten in das Chassis integriert und zu einem Co-Prozessor gebündelt. So lassen sich rechenintensive, parallele Teile der Anwendung auf den Grafikprozessor auslagern, während der übrige serielle Code auf der CPU läuft und diese so entlastet. Die GPU kann zum Beispiel Radarbilderdaten direkt komprimieren und speichern.
Sowohl CPU als auch GPU entwickeln vor allem bei hoher Auslastung starke Hitze, die sich nachteilig auf die Performance des Computers auswirken könnte. Dank des von InoNet entwickelten Thermal Tunnel aus Aluminium, der in das Computerchassis integriert ist, werden CPU und GPU im Mayflower-B17 zuverlässig und dabei flüsterleise heruntergekühlt. Das Funktionsprinzip: Durch das Chassis verläuft ein Wärmetauscher in Form eines vom Innenraum getrennten Tunnels mit einem Lüfter in der Mitte. Die von außen durchströmende Luft kann dabei ungehindert und somit besonders leise durch den Klimatunnel befördert werden. Da die leistungsintensiven Komponenten des Mayflower-B17 zudem über sogenannte Heatpipes an der äußeren Tunnelwand angeschlossen sind, kann keinerlei Staub durch den Tunnel in das Chassis eindringen. Ein zusätzlicher konventioneller Lüfter ergänzt den Thermal Tunnel und übernimmt die Kühlung der übrigen, weniger leistungsintensiven Komponenten innerhalb des Chassis wie zum Beispiel Festplatten.

In Testfahrzeugen stellen extreme Temperaturen, Schocks und Vibrationen sowie ein begrenzter Installationsraum besondere Anforderungen an die Belastbarkeit von Embedded Car PCs. Deshalb besteht der Industrierechner ausschließlich aus industrieharten Komponenten. Sämtliche Bauteile wie Platinen, Lüfter und Steckplätze werden in einem selbstentwickelten Chassis schockresistent arretiert und liefern so stets zuverlässige Performance in einem weiten Betriebstemperaturbereich von -5 bis 55°C. Zahlreiche Ausbaustufen geben Anwendern zudem die Möglichkeit, ihren persönlichen Mayflower-B17 gemäß dem jeweiligen Leistungsbedarf zusammenzustellen. Das System unterstützt IPMI 2.0 Schnittstellen und ist in zahlreichen Prozessor-Konfigurationen erhältlich. Standardmäßig sind auf dem Motherboard zwei interne 2,5“ SATA-Steckplätze für Festplatten vorhanden.

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Modulares 19 Zoll 2HE System mit Hybrid-Kühlung

Mit einem neuen Gerätekonzept realisiert InoNet ein modulares 19-Zoll 2HE Chassis als Basis für alle Anwendungen mit hohem Bedarf an Zero Downtime oder sehr einfach durchzuführenden Wartungszyklen. Das neue Chassis-Konzept von InoNet entfaltet sein hohes Maß an Flexibilität sowohl durch eine gezielte Modularität in der mechanischen Konstruktion, als auch durch ein hybrides Kühlsystem, welches auf einen äußerst wartungsarmen Betrieb ausgelegt ist. Damit werden sehr viele unterschiedliche Leistungsanforderungen der Kunden an Konfigurierbarkeit, Dauerbetrieb, Performance und an lange Wartungszyklen unterstützt.

Die Mayflower-ID-S ist so modular aufgebaut, dass das System neben den drei Ausbaustufen auch kundenspezifisch, mit den unterschiedlichsten Mainboards der Formfaktoren ATX, micro-ATX oder mini-ITX, ausgerüstet werden kann. Damit ist größtmögliche Flexibilität bei der Auswahl des Chipsatzes und der Leistungsfähigkeit des Prozessors gegeben. Um den Industrie-PC ideal auf möglichst viele industrielle Anwendungen spezifisch abstimmen zu können, lassen sich diverse weitere Optionen wählen: so kann das Gehäuse wahlweise mit bis zu sieben Low-Profile-Erweiterungskarten, oder alternativ durch eine Riser-Card-Lösung mit bis zu drei Full-Size Erweiterungskarten ausgestattet werden. Insgesamt vier rahmenlose 2,5“ HDD/SSD-Shuttles bieten ausreichend Platz für Massenspeicher, die ebenfalls im laufenden Betrieb gewechselt werden können. Die bestückbaren Speichermedien werden durch ein optisches Laufwerk im Slim-Design ergänzt.

Das kompakte System (B x H x T: 432 x 88,5 x 400 mm) lässt sich durch sein flexibles Erweiterungskartenkonzept vielfältig und platzsparend einsetzen. Die Mayflower-ID ist komplett mit industrieharter Elektronik bestückt und kann daher bei Umgebungstemperaturen von bis zu 50°C betrieben werden. Für eine ausreichende Kühlung der wärmekritischen Komponenten, wie CPU und GPU, sorgt sein redundantes Lüftungskonzept, bestehend aus drei 80 mm Lüftern sowie einem optional erhältlichen, nachgeschalteten Wärmetauscher mit vier Heatpipes. Bei CPUs bis 65W TDP lassen sich die leistungsstarken Lüfter und deren Filter während des Betriebs werkzeuglos austauschen, so dass ein reibungsloser Dauereinsatz des Systems gewährleistet ist. Für die zuverlässige Ausfallsicherheit des robusten und leistungsstarken Systems kann im Inneren des Gerätes neben einem einfachen Flex-ATX- oder 1U-Netzteil auch ein redundantes 2U Mini-Netzteil verbaut werden, dessen Netzteil-Module sich ebenfalls von außen ohne Werkzeug wechseln lassen. Damit passt sich das Konzept an unterschiedliche Prozessorleistungen oder Kundenwünsche nach Hochverfügbarkeit an.

Bei der Entwicklung des Industrie-PCs wurden in der Spezifikation alle aktuell gängigen Prozessorgenerationen von Intel und AMD berücksichtigt. Dadurch lassen sich in dem Gerät, trotz seiner geringen Abmessungen von 2HE mit nur 400mm Tiefe, sehr hohe Rechenleistung auf Server-Niveau realisieren. Abgerundet wird das 19“ System durch ein Flex-Konzept für flexible Nutzungsmöglichkeiten von Half-Size und Full-Size-Erweiterungskarten. Ab Herbst dieses Jahres wird das System auch mit industriellen, für den erweiterten Temperaturbereich bis 50° C ausgelegten Mainboards für Intel Core i CPUs der achten Generation (Coffee Lake) und leistungsstarken AMD Ryzen-Prozessoren verfügbar sein. Das 19“ 2HE System „Mayflower-ID-S“ ist in den drei Ausbaustufen Entry Level, Performance Level und High-End erhältlich, oder kann auch komplett kundenspezifisch zusammengestellt werden.

Das Einsteigermodell (Entry Level) ist mit einem energieeffizienten Intel® Core™ i3 Prozessor der 6./7. Generation oder einem Intel® Pentium® Prozessor erhältlich und lässt sich in Massenspeicher, I/O-Funktionen und Schnittstellen nach Belieben aufrüsten und erweitern. Die nächsthöhere Ausbaustufe des Industriecomputers ist das Performance Level, bei welchem das System „Mayflower-ID-S“ bereits mit einem Intel® Core™ i5 Prozessor ausgerüstet ist. Das Performance Level System ist auf eine perfekte Balance zwischen Leistung und Kosten für eine Vielzahl von Anwendungen ausgerichtet. Die verbauten Prozessoren erfüllen bereits die Anforderungen an die Rechenleistung vieler industrieller Anwendungen. Wird aufgrund einer anspruchsvollen Anwendung dennoch mehr Leistung benötigt, so empfiehlt sich das System in der letzten Ausbaustufe High-End Level. Intel® Core™ i7 oder Xeon® Prozessoren sind in dieser Ausbaustufe serienmäßig im Einsatz und liefern im Vergleich zu einem Entry Level System je nach Konfiguration die dreifache Rechenleistung.

Die Mayflower-ID-S kann entweder mit Rack-Montagewinkeln und Gleitschienen oder mit einer speziellen Montagehalterung versehen werden, welche den Betrieb auch in aufrechter Position ermöglicht.

 

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Gleicher Input, höherer Output

Bei der Entwicklung maßgeschneiderter Industrie-PC-Systeme setzt der Taufkirchener Hersteller InoNet ab diesem Herbst auf die neue, achte Intel Core-Generation. Durch die aktuelle Prozessorgeneration lassen sich Systeme realisieren, die bei gleicher Leistungsaufnahme deutlich Performanter agieren, als Rechner mit vorangehenden Generationen.

Der Fortschritt in der Entwicklung industrieller Computersysteme basiert auf einer Vielzahl an variablen – neue Lüftungskonzepte ermöglichen den Einsatz unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen, die Kapazität und Schreibgeschwindigkeit von Arbeits- und Massenspeicher entwickelt sich stetig weiter, um den steigenden Datenmengen in IoT-Applikationen gewachsen zu bleiben. Auch im Bereich der eingesetzten CPUs wird mit jeder neuen Generation mehr Rechenleistung auf gleichem Raum realisiert.

Im Herbst gehen nun die ersten Full-Industrial Mainboards für die achte Intel Core-Prozessorgeneration (Arbeitstitel Coffee Lake) an den Start und ermöglichen durch erweiterten Temperaturbereich, Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationen, erhöhte Ausfallsicherheit und gesicherte Langzeitverfügbarkeit den Einsatz der aktuellen Generation in industriellen PC-Systemen. Der IPC-Hersteller InoNet erweitert in diesem Zuge sein Portfolio an 19“ Rackmount-Systemen um die aktuelle Core i-Generation und realisiert auf diesem Weg Rechner mit höherer Performance bei gleicher Leistungsaufnahme und zuverlässiger Industrietauglichkeit. Die 19 Zoll PCs von InoNet sind modular aufgebaut und können so ohne großen Aufwand auf kundenspezifische Anforderung hinsichtlich Belüftung, Erweiterungsmöglichkeiten und Performance angepasst werden. Das 19“ 4HE System Mayflower-II, sowie das 19“ 2HE System Mayflower-ID von InoNet können sowohl mit den passenden Industrie-Mainboards als auch den leistungsstärksten Prozessoren der achten Generation von Intel ausgestattet werden und erfüllen damit die Anforderungen von industriellen Anwendungen in rauen Umgebungen in Kombination mit höchster Performance.

Der neue Intel Core i7-8700 z. B. liefert durch insgesamt 6 Kerne und 12 Threads um bis zu 50% mehr Leistung als das Vorgängermodell Intel Core i7-7700 mit nur 4 Kernen und 8 Threads. Geeignete leistungshungrige Anwendungen können sich auf noch mehr Kerne verteilen und so ohne Leistungseinbußen noch schneller ausgeführt werden. Die Basis-Taktfrequenz ist mit 3.20GHz leicht niedriger als beim Vorgänger, was sich positiv in der Energiebilanz niederschlägt, jedoch kann bei anspruchsvollen Anwendungen eine Turbo-Taktfrequenz von bis zu 4.60GHz erreicht werden (ca. 10% höher als beim Vorgängermodell). Anwendung, welche nur auf einem Kern laufen, profitieren so ebenfalls von der höheren Turbo-Taktfrequenz. Ein Cache-Speicher von 12MB, ebenfalls um 50% größer als beim Vorgängermodell der Generation Kaby Lake, ermöglicht durch die größere Kapazität das schnellere und energieeffizientere Ausführen einer Vielzahl von oft genutzten Anwendungen. Auch die Kompatibilität für Arbeitsspeichermodule mit höherer Taktfrequenz (2666MHz anstatt 2400MHz) hält mit dem Launch von Coffee Lake Einzug. So können laufende Anwendungen noch schneller auf Daten im Arbeitsspeicher zugreifen. Die Verlustleistung sowohl des Intel Core i7-7700 als auch des i7-8700 beträgt 65W. Somit ist der Prozessor der 8. Generation nicht nur durch mehr Kerne und Threads leistungsstärker, sondern zusätzlich auch durch eine höhere Turbo-Taktfrequenz, einen größeren Cache-Speicher und eine schnellere Taktung der Arbeitsspeichermodule merklich effizienter im Betrieb – das System liefert eine wesentlich höhere Performance bei gleicher Verlustleistung.

Neben dem deutlichen Leistungsvorteil beim Wechsel auf die neue Prozessorgeneration können Nutzer auch weiterhin mit einem langen Produktlebenszyklus planen: Die Embedded-Varianten der 8. Generation der Intel Prozessoren werden ebenfalls bis zu 15 Jahre lang langzeitverfügbar sein – so kann die Total Cost of Ownership, über einen mehrjährigen Zeitraum betrachtet, gering gehalten werden, da bei den Anwendungen keine Software-Anpassungen aufgrund wechselnder Hardware-Komponenten fällig werden.

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Steigende Anforderungen industrieller Anwendungen verlangen zunehmend großformatige, leistungsstarke und intuitiv bedienbare HMIs

Durch den schnellen technologischen Fortschritt, nicht zuletzt bedingt durch das Internet of Things, steigen die Anforderungen an industrielle Anwendungen stetig. Auch der Mensch spielt dabei nach wie vor eine wichtige Rolle und damit folglich auch die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine – das Human-Machine-Interface. Um maximale Effizienz industrieller Anwendungen zu gewährleisten, sind Eigenschaften des HMI, wie Größe, Rechenleistung und Multi-Touch-Bedienbarkeit von ausschlaggebender Bedeutung.

In vielen Bereichen der industriellen Hard- und Software zählt der Grundsatz: „Der Consumer-Markt macht es vor, der industrielle Markt zieht mit“. Das gilt ganz Besonders im Bereich der Human Machine Interfaces (HMIs). Seit mehreren Jahren etablieren sich Touch Displays und Panel PCs mit kapazitivem Multitouch für flexiblere und nutzerfreundlichere Bedienung. Nun greift der nächste Trend auf das industrielle Umfeld über – durch die steigende Menge an Daten und höhere Komplexität in der Prozessvisualisierung und Maschinensteuerung wächst der Bedarf nach Displays mit großen Bildschirmdiagonalen und hoher Auflösung. Sie sollen es ermöglichen, mehr unterschiedliche Daten und Bedienelemente übersichtlich und gleichzeitig darzustellen und somit Prozesse in der Kommunikation von Mensch und Maschine zu verbessern.

Großformatige Displays und Panel PCs im Widescreen-Format ermöglichen dem Nutzer einen besseren Überblick – so lassen sich laufende Prozessvisualisierungen einer Maschine im industriellen Umfeld auch aus der Distanz gut beobachten. Die Kombination von großen Displayformaten mit einer hohen Auflösung ermöglicht es, mehrere Anwendungen und Prozesse gleichzeitig zu visualisieren. Der Nutzer ist nicht mehr gezwungen, zwischen einzelnen Anwendungen hin und her zu wechseln, sondern erhält durch den ersten Blick auf den Monitor einen umfangreichen Eindruck über die laufenden Anwendungsprozesse.

Im Gegensatz zum klassischen resistiven Touchscreen, bei welchem nur simple Touch-Gesten möglich sind, entstehen durch projiziert kapazitiven Multi-Touch neue Möglichkeiten bei der Interaktion mit dem HMI. Die Effizienz der Anwendung nimmt rasant zu, da das System mit Multi-Touch wesentlich einfacher bedient werden kann – das heißt mit zwei oder mehr Fingern und durch unterschiedliche Touch-Gesten. Die intuitiven Bedienmöglichkeiten der Multi-Touch-Technologie schaffen die Grundlage einer schnellen Lernkurve für den Maschinenbediener und stellen in Kombination mit großformatigen Displays und hoher Auflösung somit schon nach kurzer Zeit eine Effizienzsteigerung der Anwendungen sicher.

InoNet bietet mit dem Panel PC Serie TPC-2000/5000 von Advantech eine Kombination aller wichtigen HMI-Eigenschaften an. Der modulare Aufbau der Systeme (Display und separate Computing-Unit) bietet größtmögliche Flexibilität im Hinblick auf die passende Anwendung. Egal ob energieeffizienter Thin-Client, leistungsstarke Control-Panel mit Intel Core i Prozessor oder einfacher Monitor mit diversen Grafik-Anschlüssen – die Module können mit Displays von 12“ bis zu 21,5“ kombiniert werden, um Ihre Anwendung ideal bedienen und überwachen zu können; in Kürze wird auch ein 24“ Display erhältlich sein. Durch eine optionale, im Front Panel integrierte Antenne und einem optional erhältlichen NFC Reader können die Panel PCs ohne zusätzliches Setup für flexible Applikationen eingesetzt werden, bei denen drahtlose Kommunikation über kurze oder lange Strecken erforderlich ist. Sobald eine neue Prozessorgeneration verfügbar ist, kann die Computing-Unit einfach problemlos ausgetauscht und das Display weiter genutzt werden – dadurch werden der Aufwand und auch gleichzeitig die Total Cost of Ownership minimal gehalten.

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