wersja mobilna
Online: 525 Niedziela, 2016.12.04

Galeria produktów

Komponenty automatyki przemysłowej - są cennym dodatkiem dla dystrybutorów podzespołów elektronicznych

wtorek, 24 lutego 2015 09:43

Szybki rozwój gospodarki w ostatniej dekadzie w połączeniu z jej wcześniejszym zacofaniem technologicznym wynikającym wieloletniej polityki gospodarki planowej powoduje, że zapotrzebowanie na produkty i systemy automatyki przemysłowej jest duże. Inwestycje w automatykę są postrzegane przez wiele firm produkcyjnych jako jedna z najważniejszych metod walki konkurencyjnej na rynku i czynników sprzyjających rozwojowi przedsiębiorstwa. Firmy nie szczędzą pieniędzy na modernizacje swoich linii produkcyjnych, co powoduje, że rynek automatyki przemysłowej w Polsce charakteryzuje się całkiem niezłą kondycją. Dobry klimat na rynku stara się wykorzystać wiele firm, które uzupełniają swoje oferty o produkty związane z automatyką, przemysłem lub utrzymaniem ruchu. Takie działania są szczególne zauważalne wśród firm elektronicznych, dla których rozszerzenie zainteresowań o automatykę jest nie tylko naturalne, ale i nietrudne.

Spis treści » Komputery jednopłytowe i modułowe
» Sieciowe urządzenia komunikacyjne
» Wskaźniki, regulatory i rejestratory tablicowe
» Pokaż wszystko
Komputery jednopłytkowe i modułowe oraz przemysłowe pamięci Flash - duże możliwości i szeroki asortyment bazą do rozwoju rynku

Rosnącemu popytowi na komputery jednopłytkowe sprzyja głównie postępująca komputeryzacja w przemyśle, aplikacje w transporcie, budownictwie, a nawet w rozrywce. Powszechna automatyzacja i walka o klienta, wysokie wymagania klientów specjalistycznych odnośnie do certyfikatów i warunków pracy oraz wzrost liczby aplikacji, w których do sterowania wykorzystuje się IPC, stanowią główne czynniki napędowe dla rynku. Krótkie serie lub wyroby wykonywane na zamówienie, rosnąca bardzo szybko komplikacja zagadnień i coraz droższa praca ludzka to naturalne czynniki rozwojowe dla komputerowych systemów sterujących i kontrolnych od przeszło dwóch dekad. Niemniej ostatnio na skutek spadku cen, wielu nowych procesorów o znakomitych parametrach i większej świadomości klientów można zauważyć, że komputery SBC, pamięci Flash stają się po prostu łatwo dostępne. Warto też wspomnieć o tym, że urządzenia i systemy komputerowe są połączone sieciami lokalnymi lub komunikują się przez Internet, co dodatkowo pozytywnie wpływa na wzrost sprzedaży.

Jesteśmy też w przededniu zapowiadanej wielkiej rewolucji związanej z Internet of Things. Małe komputerki bazujące na układach SoC i wydajnych procesorach ARM oraz z wbudowaną komunikacją bezprzewodową zaczynają wchodzić na rynek. IoT to nie przemysł, także nie aplikacje profesjonalne, ale dzisiaj wiele sektorów elektroniki w dużym stopniu przenika się wzajemnie na tyle silnie, że rozwój technologii przenosi się z jednej dziedziny na drugą. Stąd wejście na rynek IoT może zaowocować powstaniem jeszcze mniejszych modułów i komputerów jednopłytkowych dla przemysłu. W konsekwencji takich procesów w naszym otoczeniu jest coraz więcej urządzeń i sprzętu bazującego na komputerowym sterowaniu i jeśli sprawdzą się chociaż w części prognozy analityków dotyczące rozwoju rynku IoT, SBC, idei typu Smart Cities, przyszłość rysuje się bardzo optymistycznie.

Platformy open-source

Potrzeby klientów kupujących komputery przemysłowe nie wykraczają specjalnie poza ogólne reguły sprowadzające się do tego, aby dostawca zapewnił tanie, ale dobre jakościowo produkty po korzystnej cenie. Bardzo wysoko oceniono także długoterminową dostępność danej wersji na rynku, co pozwala świadczyć obsługę posprzedażną bez obaw. W żadnym innym sektorze omawianym w naszych opracowaniach ten czynnik nie został w ankietach oceniony aż tak wysoko. Klienci poszukują także godnych zaufania dystrybutorów, którzy zapewnią im wsparcie techniczne i oprócz płytek z komputerami, także elementów pozwalających na tworzenie przez klienta całych systemów komputerowych.

W ostatnich pięciu latach ogromną popularność na rynku zdobyły platformy open-source, czyli małe komputery jednopłytkowe opracowywane przez entuzjastów skupionych na forach dyskusyjnych lub działających w ramach stowarzyszeń i fundacji.

U ich podstaw kryje się to, że wydajność i zasoby sprzętowe wielu mikrokontrolerów 32-bitowych dostępnych na rynku od firm takich jak Microchip, Atmel, TI oraz oczywiście ARM są na tyle wydajne, że można na nich zainstalować "duży" system operacyjny jak Linux lub Android.

Okazało się, że komputery takie jak Arduino, Raspberry Pi, Beagle-Bone to nie tylko dobre narzędzia dla edukacji, ale także produkt nadający się do wielu aplikacji z pogranicza elektroniki hobbystycznej i profesjonalnej, np. systemów alarmowych i monitoringu, aplikacji inteligentnego budynku, systemów pomiarowych i wielu podobnych.

Platformy open-source są tanie i łatwo dostępne, przez co wiele osób kupuje je nawet dla zabawy, nie brakuje też prób ich użycia w zastosowaniach profesjonalnych, np. jako bazy dla większych sterowników - przykładem może być ModBerry firmy TechBase.

Więcej przykładów na takie działania można znaleźć za granicą, gdzie małe innowacyjne firmy a także duże przedsiębiorstwa sięgają po takie platformy i tworzą własne produkty je wykorzystujące. Przykładem może być CircuitCo, tworząca platformy sprzętowe zgodne z Arduino w oparciu o wydajne 32-bitowe procesory ARM Cortex-A8 zawarte w OMAP firmy Texas Instruments.

Moduły zgodne z Arduino pod względem wyprowadzeń wytwarzają także inne firmy, jak amerykański Digilent lub bułgarski Olimex, dostarczający płytki o nazwach chip-KIT i OlimeXino. Dzięki takiej synergii i wsparciu od wielu przedsiębiorstw cały rynek produktów open-source w zakresie systemów embedded rozwija się dzisiaj niezwykle dynamicznie. Ewidentnie jesteśmy świadkami rewolucji w systemach embedded podobnej do tego jak kiedyś było z Linuksem w zakresie systemów operacyjnych. Wspólną cechą tych ciekawych projektów było za każdym razem to, że zaczynały się bardzo skromnie.

Platformom open-source brakuje wielu cech niezbędnych w aplikacjach przemysłowych, a więc szerokiego zakresu temperatur pracy, jakości, stabilności działania i wieloletniej dostępności, przez co ich możliwości aplikacyjne sięgają jedynie obszaru półprofesjonalnego, a więc takiego o łagodnych wymaganiach. Z uwagi na to branża komputerów SBC patrzy na te produkty neutralnie, przynajmniej na razie, bo dynamika zmian na tym rynku jest tak wielka, że radykalna zmiana krajobrazu może nastąpić w dowolnym momencie.

Marcin Malinowski, CSI
  • W jakich urządzeniach w przemyśle dyski SSD i karty pamięci Flash są wykorzystywane najczęściej?

Przede wszystkim w komputerach przemysłowych wszystkich produkowanych formatów, które nie byłyby w stanie sprostać pokładanej w nich wysokiej niezawodności bez nośników Flash. W dalszej kolejności we wszelkich urządzeniach przenośnych zasilanych bateryjnie i wyposażonych w system inny niż Windows (np. Android, Linux), jak terminale, tablety i laptopy przemysłowe.

  • Jak duże jest zainteresowanie nośnikami pamięci Flash w wykonaniu przemysłowym?

Zainteresowanie wzrasta z każdym rokiem, jednakże cena także spada sukcesywnie, przez co sprzedaje się więcej tych produktów, ale z roku na rok za coraz niższą cenę. Jest to trend niezmienny od kilkunastu lat, za wyjątkiem 1-2 lat w kryzysie, gdzie ceny nieco wzrosły lub przez pewien czas nie zmieniły się, i jeśli granice wytwarzania technologii NAND Flash będą nadal przesuwane, to nie przewiduję większych zmian.

  • Często klienci korzystają z komercyjnych nośników zamiast najzwyklejszych dysków HDD?

Niestety dla wielu klientów już użycie jakiegokolwiek SSD to jakiś zauważalny krok do przodu, pytanie, czy zawsze właściwy i przemyślany. Komercyjne SSD w zakresie swojej żywotności są obecnie bardzo mocno zoptymalizowane pod typowe użytkowanie w komputerach domowych, tj. kilka godzin, nie codziennej pracy, głównie na programach biurowych, grach lub przeglądaniu Internetu, oczywiście wszystko w stałych warunkach (temp. pokojowa).

Komercyjny SSD jest alternatywą dla HDD, ale wyłącznie w przypadku komputerów, gdzie dysk nie jest narażony na żadne trudne warunki środowiskowe i nie odgrywa roli strategicznej a zawartość wymienia się dość często, bądź też, gdy pełni funkcję dysku systemowego bez gromadzenia na nim danych pomiarowych. Także w przypadku, gdy niezbędna jest bardzo duża pojemność (np. 512 GB, 1 TB) na materiał wideo wysokiej rozdzielczości (najczęściej w rejestratorach obrazu) a cena za dużej pojemności SSD czasem przekracza cenę całego rejestratora.

  • Co zmienia się w technologii komputerów SBC?

Technologia stale jest rozwijana o nowe formaty mechaniczne, do niedawna produkowane były głównie płytki 3,5", PC/104+, 5,25" i mini-ITX. W ostatnich okresach weszły do oferty także formaty 2,5", pico-ITX, nano-ITX i podobne, własne miniaturowe rozwiązania wdrażane przez kilku producentów oparte na procesorach RISC. Widoczne jest także duże zróżnicowanie dostępnych konfiguracji, która maksymalnie dopasowuje się pod potrzeby klienta, długi cykl życia produktu a co za tym idzie wsparcie producenta w zakresie sterowników, dodatkowych modułów rozszerzenia, niezawodność oraz cena.

Jakie negatywne zjawiska psują biznes?

Zestawienie poszukiwanych przez krajowych klientów cech technicznych komputerów jednopłytkowych, a więc ranking tego, co jest ważne dla klientów w parametrach. Na pierwszym miejscu znalazła się odporność środowiskowa i niezawodność, na dalszych miejscach ogólnie rozumiana funkcjonalność (interfejsy, pobór mocy, wydajność), a co ciekawe na samym dole zestawienia są możliwości multimedialne i graficzne. Wynika to zapewne z tego, że układy graficzne, które są montowane standardowo, mają wystarczające możliwości lub też, że w warunkach krajowych nie ma specjalnie dużo aplikacji, które posługiwałyby się zaawansowaną grafiką.

W ostatnich miesiącach rynek europejski ponownie jest daleki od stabilności. Z uwagi na sytuację na Ukrainie biznes z naszymi wschodnimi sąsiadami praktycznie zamarł, a widoczne w drugiej połowie roku wahania kursowe też nie sprzyjają niestety rozwojowi. Komputery jednopłytkowe są jednym z najważniejszych komponentów do budowy systemów automatyki, kierowanym nierzadko do urządzeń instalowanych w zakładach przetwarzania żywności. Stąd niestety zawirowania w rynku krajowym związane z sankcjami gospodarczymi i blokada granic mogą w aspekcie długoterminowym ograniczyć tempo wzrostu rynku i mało pocieszające jest to, że dotyczy to również innych krajów europejskich.

Drugą przeszkodą jest fakt, że z uwagi na szeroką ofertę i asortyment i w konsekwencji łatwość nawiązania kontaktu z dostawcami z krajów azjatyckich, coraz więcej produktów na rynku jest słabej jakości. Duża część supertanich komputerów SBC nie działa tak jak powinna, a parametry środowiskowe i jakościowe spełnia jedynie na papierze. Ponieważ wszyscy producenci jednym głosem zapewniają, że ich produkty zapewniają wysoką jakość i są doskonałe od strony technicznej, klienci myślą, że można kupić te urządzenia bardzo tanio, a za znane marki się niepotrzebnie przepłaca. Potem są zawiedzeni i rozczarowani jakością SBC.

Jest to niestety nie tylko skutek oszczędności i ogólnego zainteresowania tylko ceną na fakturze, ale także brak świadomości klientów o zaletach urządzeń przygotowanych do zastosowań przemysłowych. Brak wiedzy oraz dobrej skali do porównań powoduje też, że nie zawsze klienci potrafią powiązać złą pracę, np. zawieszanie się oprogramowania, z niesprawnością platformy sprzętowej. Rzadko myśli się też o tworzonym systemie i instalacji w długiej perspektywie, interesując się np. czy tani i okazyjny produkt będzie można kupić za rok, z uwagi na konieczność zagwarantowania obsługi serwisowej oraz gwarancyjnej. Niestety koszty transportu i pracy rosną, dlatego obsługa serwisowa staje się coraz bardziej kosztowna. Niewielka oszczędność podczas zakupów jest w stanie się srogo zemścić.

Produkty konsumenckie w aplikacjach profesjonalnych

Dostawcy komputerów jednopłytkowych i pamięci Flash dla przemysłu

Patologią rynku jest wykorzystywanie produktów kierowanych na rynek konsumencki do zastosowań profesjonalnych. Dla wielu klientów pokusa wiążąca się z użyciem tańszych odpowiedników w zakresie sprzętu powszechnego użytku jest duża, bo zwykle wymiary rozwiązań konsumenckich, parametry wydajnościowe lub funkcjonalność są takie same jak produktów kierowanych do aplikacji profesjonalnych.

Wielu producentów dalekowschodnich ma nawet w ofertach równoległe linie takich samych urządzeń przeznaczonych na oba wymienione rynki, co w przypadku wielu klientów bardzo uwypukla różnice w cenach, a znacznie mniej pokazuje "drobiazgi", jak zakres temperatur pracy, certyfikaty, pokrycia ochronne itd.

Zjawisko to występuje na omawianym rynku praktycznie od zawsze i nie jest ono też unikalną cechą sektora komputerów jednopłytkowych ani pamięci, bo podobne negatywne spostrzeżenia dotyczą na przykład switchy i innych komponentów sieci lub sprzętu wykorzystywanego w systemach alarmowych i instalacjach ochrony mienia.

Różnice pomiędzy wyrobami powszechnego użytku a przemysłowymi sprowadzają się w decydującym stopniu do innych podzespołów elektronicznych wykorzystywanych do ich konstrukcji, takich, dla których producent gwarantuje pracę w szerokim zakresie temperatur pracy dla półprzewodników, przez długi czas dla kondensatorów elektrolitycznych, odpornych na narażenia mechaniczne dla złączy i spełniające wyśrubowane wymagania. Inny jest laminat płytki, a sam projekt też jest tworzony z myślą o tym, że komputer ten musi działać w sposób pewny w różnych warunkach środowiskowych.

Mimo to w wielu aplikacjach o charakterze profesjonalnym aplikuje się produkty konsumenckie, najczęściej dlatego, że wiele z takich urządzeń kierowanych jest do zastosowań, które można by opisać jako leżące na pograniczu obu rynków, na przykład automaty do gier lub systemy POI montowane w budynkach użyteczności publicznej. Klienci liczą, że dobre produkty konsumenckie spełniające z zapasem wymagania poradzą sobie w takim obszarze.

Wiele razy okazuje się, że faktycznie tak jest, zwłaszcza w aspekcie krótkoterminowym, ale nie zawsze udaje się powiązać anomalie działania z takim wyborem sprzętu lub też liczy się na tzw. szczęście. Różnice w cenach pomiędzy przetestowanymi urządzeniami do zastosowań profesjonalnych a płytami konsumenckimi cały czas są na tyle duże, że klienci decydują się na eksperymenty, akceptując niestety ryzyko.

Dawniej uważano, że wiele takich działań wynika z niewiedzy i ograniczonej wyobraźni osób decydujących się na taką drogę na skróty, które nie potrafią przewidzieć, co będzie się działo w przyszłości. Niemniej wystarczy poczytać fora dyskusyjne, aby przekonać się, że to nieprawda. Osoby instalujące wersje konsumenckie są całkowicie świadome ich ograniczeń i nierzadko instalują systemy podgrzewania i wentylacji, szczelne obudowy, po to, aby ograniczyć wpływ środowiska, bo mimo to w rozliczeniu jest to dla nich tańsze.

Kamil Grzeszczak, Elmark Automatyka
  • Jakie zmiany technologiczne w zakresie pamięci Flash warto zauważyć?

Przez wiele lat standardowym rozwiązaniem w przemyśle były dyski Flash (SSD) w postaci kart Compact Flash. Jak wiadomo, interfejs elektroniczny kart CF jest prawie identyczny z interfejsem IDE powszechnie stosowanym w starszych komputerach PC. Kolejną zaletą kart CF jest możliwość odczytu/zapisu w większości uniwersalnych czytników kart pamięci. Mimo wielu zalet karty te mają jedną podstawową wadę - z czasem stały się wąskim gardłem (na dzień dzisiejszy są wolne).

Ten sam problem dotyczył klasycznych dysków PATA (magistrala równoległa), dlatego zostały one zastąpione przez modele z interfejsem SATA (magistrala szeregowa). Doskonale widać to po obecnie produkowanych komercyjnych komputerach PC - praktycznie żaden nie ma możliwości podłączenia dysku PATA. Oczywiście producenci dysków półprzewodnikowych odpowiedzieli na zapotrzebowanie rynku, wprowadzając do sprzedaży nowy standard w postaci kart CFast, czyli wariant karty CompactFlash wyposażony w interfejs Serial ATA.

Początkowo wydawało się, że standard ten czeka świetlana przyszłość. Niestety, dziś chyba śmiało można stwierdzić, że tak się nie stało. Obecnie zdecydowanie bardziej popularnym rozwiązaniem są dyski mSATA. Dlaczego? Karty CFast stosowane są praktycznie tylko w rozwiązaniach przemysłowych, głównie w komputerach wbudowanych. Inaczej sprawy się mają w przypadku dysków mSATA, są one powszechnie używane na rynku komercyjnym (komputery przenośnie, Box PC, AiO), a co za tym idzie wybór jest zdecydowanie większy, a dyski są tańsze i lepiej dostępne.

  • Co napędza, a co hamuje rynek?

Pozytywny wpływ mają zamówienia publiczne, a szczególnie wszelkiego rodzaju rozbudowy, modernizacje czy informatyzacje branży związanej z transportem szynowym, energetyką, wojskiem czy systemami bezpieczeństwa. Wszędzie tam, gdzie priorytetem jest bezpieczeństwo oraz niezawodna praca, sprzedawane przez nas rozwiązania od lat cieszą się niesłabnącym zaufaniem.

W przypadku przemysłowych dysków SSD negatywnie oddziałuje na rynek olbrzymia liczba dostawców. Na tym rynku nie ma wyraźnego lidera, co wprowadza pewien zamęt. Często klient ma problem ze znalezieniem dostawcy, który dostarczy produkt dobrej jakości w rozsądnym terminie. Niestety producenci, szczególnie ci mniej znani, dużo obiecują, natomiast gdy dochodzi do realizacji, pojawią się problemy z jakością oraz terminowością dostaw.

Własne rozwiązanie czy gotowy moduł?

Dyskusję na temat, czy lepiej jest oprzeć projektowaną aplikację na całkowicie własnym projekcie, czy też kupić gotowy moduł, mimo że towarzyszy omawianemu rynkowi od wielu lat, też nie można uznać za rozstrzygniętą.

Na rynku są firmy elektroniczne, które rozwijają własne konstrukcje bazujące na wydajnych mikrokontrolerach 32-bitowych, pełniących funkcję sterowników dla całego systemu. Inne firmy budują we własnym zakresie nawet całe komputery jednopłytkowe, które są wykorzystywane do sterowania automatami do gier lub sprzedaży czy wyświetlaczami reklamowym.

Za tymi decyzjami kryją się zwykle przemyślane decyzje lub ważne powody wynikające z konieczności instalacji wyjątkowo nietypowych i rozbudowanych systemów zabezpieczeń dla kodu programu lub też jest to konsekwencja dużego doświadczenia firmy w zakresie realizacji systemów mikroprocesorowych.

W obu przypadkach firmy uważają, że w ten sposób udaje im się w maksymalny sposób obniżyć koszty. Dla jednych dlatego, że mikrokontrolery są bardzo tanie, a koszt napisania oprogramowania jest wydatkiem jednorazowym, pozostałe mówią, że przy małej skali produkcji i specjalistycznym charakterze wielu aplikacji inwestycje w gotowy sterownik są dla nich niepotrzebnie dużym wysiłkiem.

Co ciekawe ten rozdźwięk nie zmienia się wraz z rozwojem technologii. Na rynku pojawiają się co chwila nowe mikrokontrolery, nierzadko o rewelacyjnych parametrach i wydajności pozwalającej na instalację kompletnego systemu operacyjnego. Równolegle szybko poszerza się oferta gotowych komputerów, bazujących na wielu różnych procesorach, wymiarach, możliwościach, dostępnych od różnych producentów. Ponadto jest też wiele platform typu open-source, które w ostatnich latach stały się niezwykle popularne i dostępne. Sektor ten jest coraz bardziej otwarty dla "przeciętnego" konstruktora, coraz niższe ceny i szeroka oferta sprawiają, że dostęp do gotowych platform sprzętowych jest praktycznie nieograniczony.

Profile rynkowe dostawców komputerów jednopłytkowych i pamięci Flash dla przemysłu

Bez względu na te możliwości i argumenty na temat kosztów pracy, wielu konstruktorów, szczególnie starszej daty, ciągle uważa za ujmę na honorze użycie gotowego komputera lub modułu SOM/COM. Często ich komentarzem jest, że takie komputery to mogą sami zbudować.

Pochłania to jednak dużo czasu i środków finansowych, przez co na końcu być może cena jednostkowa produktu jest niższa jednak produkt jest mocno spóźniony i może nie być w stanie zrekompensować zainwestowanych środków. Nowoczesne firmy podejmują szybkie decyzje o użyciu gotowych SOM i mają czas, by skupić się na rozwijaniu produktu, aplikacji i na marketingu budując tym samym swoją przewagę.

Niemniej z punktu widzenia rozwoju rynku modułów SOM/COM, a nawet komputerów jednopłytkowych, trend rezygnacji z rozwijania własnych konstrukcji nie jest dynamiczny. Obie strony mają wiele argumentów i kontrargumentów, przez co lata lecą, a jakościowych zmian, jak wspomniano na wstępie, niestety nie ma. Dyskusja robić, czy kupić stale jest aktualna i widoczna w dyskusjach, opiniach specjalistów a nawet w tekstach firmowych uzupełniających i rozszerzających nasze opracowanie, jakie publikujemy na kolejnych stronach.

Wiesław Wilk, Wilk Elektronik
  • Na co zwrócić uwagę, wybierając pamięć Flash do zastosowania w przemyśle?

Wybór właściwej pamięci Flash jest ściśle związany z aplikacją, która determinuje poszczególne cechy i właściwości pamięci. Jednym z najważniejszych parametrów każdej pamięci Flash jest wytrzymałość, którą można rozpatrywać dwojako. Z jednej strony mówimy o możliwej liczbie cykli odczytu i zapisu pamięci Flash. Z drugiej strony, powinniśmy zwrócić uwagę na odporność nośnika na wewnętrzne i zewnętrzne warunki oraz środowisko pracy pamięci. Dlatego też w aplikacjach zewnętrznych, takich jak chociażby parkomaty, zastosowanie znajdują pamięci Flash o możliwym zakresie pracy od -40 do +85°C. W aplikacjach wewnętrznych zaś takie pamięci nie są wymagane.

  • Jak duże jest zainteresowanie nośnikami pamięci Flash w wykonaniu przemysłowym?

Jako producent pamięci od wielu lat dostarczamy naszym klientom zaawansowane rozwiązania do przemysłu, w tym jedne z najpopularniejszych - pamięci Flash. Biorąc pod uwagę obserwowany rozwój rynku, mamy silne podstawy, by wierzyć w dalszy wzrost sprzedaży i zainteresowania odbiorców tym segmentem produktów.

  • Jaką wiedzą dysponują klienci w zakresie technologii i produktów?

Mogę śmiało powiedzieć, że tak jak i my, także i nasi klienci są specjalistami w swojej branży. Aplikacje przemysłowe są jednak tematem tak rozległym, że dobór właściwych pamięci może przysparzać niemało trudności, nie mówiąc już o kwestiach technologicznych. Dlatego też służymy naszym klientom pomocą techniczną począwszy od etapu walidacji, testów, poprzez etap wdrożenia i kontroli.

Wiele nowości w procesorach i formatach

Wśród branży, które są głównymi odbiorcami SBC i pamięci Flash, za najważniejszą grupę uznano integratorów systemów, a więc firmy zajmujące się budową instalacji automatyki, systemów pomiarowych, budową większych urządzeń i instalacji. Dalej znalazły się zakłady przemysłowe i producenci elektroniki typu OEM, będące w bliskim związku z integratorami i przez wiele osób postrzegani jako ten sam odbiorca. Ważnym klientem jest sektor reklamy, wykorzystujący komputery w roli sterowników do wyświetlaczy wielkoformatowych, kiosków i automatów sprzedających, a także automatów rozrywkowych. Producenci elektroniki to z kolei naturalny odbiorca komputerów nakładkowych takich, jak moduły SOM oraz COM a także PC/104, PC/104+.

Bezsprzecznie najwięcej dzieje się w zakresie wykorzystywanych procesorów, których w zakresie tematyki tego opracowania jest po prostu bez liku. Okres całkowitej dominacji architektury x86 mamy już za sobą, bo obok komputerów z procesorami x86 coraz bardziej popularne są urządzenia z układami ARM.

Ich atutem jest niska cena, dobra możliwość integracji w ramach jednochipowego układu SoC, niski pobór mocy, możliwość instalacji i obsługi systemu operacyjnego Android lub Linux Embedded oraz wsparcie ze strony dużych producentów półprzewodników zaangażowanych w ARM-y. Podobnie jak Intel ma swoich partnerów, z którymi dzieli się wiedzą i technologią, przekazuje próbki układów i dokumentację niezbędną do tworzenia nowych wersji produktów, tak samo w świecie ARM producenci półprzewodników, tacy jak na przykład Texas Instruments, wytworzyli sieć powiązań z wieloma małymi i dużymi firmami, które implementują chipy.

W ostatnich miesiącach widać, że liczba firm, które projektują i oferują na rynku moduły z corteksami, bardzo szybko rośnie. Zapowiedź ostrego wejścia układów ARM na rynek komputerów jednopłytkowych i rozwiązań modułowych staje się faktem i należy się liczyć, że w najbliższych latach na omawianym rynku będzie się w tym zakresie sporo działo.

Na razie procesory ARM trafiają głównie do modułów typu SOM, a więc małych płytek przeznaczonych do wbudowania w większą całość. Ich możliwości sprzyjają zastosowaniom, ale od strony popularnych systemów operacyjnych ograniczone są do Linuksa. Z tego powodu firmy, które chcą szybko przygotować jakąś aplikację sterującą lub multimedialną, sięgają najczęściej po gotowe komputery jednopłytkowe zgodne z architekturą x86, bo na nich działają Windows Embedded.

Układy ARM do takich zastosowań wytwarzają głównie firmy takie jak Freescale (i.MX), Texas Instruments (Sitara i OMAP), Atmel (SAM). Do tego dochodzą rozwiązania z układami SoC integrującymi procesory ARM i układy graficzne, jednostki FPGA Xilinksa (Zync) lub Altery (Cyclone V - Spark 100), Intelowski nowy Quark oraz Snapdragon firmy Qualcomm. Pod każdą z tych nazw kryją się całe rodziny układów różniące się taktowaniem, pamięcią, układami peryferyjnymi itd. tak, że w sumie całość obejmuje minimum setkę jednostek.

Sprzedaż komputerów jednopłytkowych to biznes, którzy rzadko tworzy oś rozwoju firmy i w ogromnej większości przypadków łączy się z inną działalnością handlową, np. ogólnie sprzedażą komponentów automatyki. Sprzedażą omawianych wyrobów zajmują się także firmy dystrybucyjne dostarczające pełne spektrum podzespołów dla elektroniki i automatyki i dla wielu z nich są to dodatki uzupełniające główny biznes. Stąd dla prawie 70% firm z tego zestawienia sprzedaż komputerów jednopłytkowych to co najwyżej 10% obrotów i nikt nie wyspecjalizował się wyłącznie w tej tematyce. To samo zestawienie dla pamięci Flash (po prawej) wygląda podobnie, bo 70% firm ma z pamięci do 10% obrotów.

Nie oznacza to, że architektura x86 jest już całkowicie w odwrocie. Paleta dostępnych układów Intela też znacznie się rozszerzyła - popularny Atom dostępny jest w wersjach 2- i 4-rdzeniowych, są nowe celerony M, układy Core i3-i7, a co chwila też popularne układy wychodzą w nowych wersjach technologicznych, czyli generacjach. Te kolejne generacje atomów, celeronów (np. J1900) i innych popularnych marek nierzadko tak diametralnie się różnią od poprzedników, że de facto są to nowe układy, ale celowo przez producenta nazywane tak jak poprzedniki po to, aby budować siłę marki.

Drugą widoczną nowością są nowe rozmiary płyt i modułów komputerów. Można wybierać spośród tradycyjnych płyt głównych w wykonaniu przemysłowym w formatach Mini-ITX, MicroATX, ATX i EATX. Do tego dostępne są komputery jednopłytkowe (a więc z zamontowanym procesorem i pamięcią) o rozmiarach 5,25, 4, 3,5", a nawet o wielkości karty PICMG 1.3 jako System Host Board (SHB).

Są też moduły PC/104, PC/104-Plus, PCI-104, EPIC oraz EBX, a kolejne możliwości dają moduły płytek procesorowych SOM/COM, które są też dostępne w kilku formatach: ETX/XTX, COM Express w trzech odmianach Basic i Compact i Mini, SMARC, QSeven i uQSeven, który ma rozmiary jedynie 40 × 70 mm. Coraz mniejsze rozmiary to oczywiście skutek rozwoju technologii półprzewodnikowej, w tym rosnącego znaczenia układów SoC (wszystko w jednym chipie) w omawianym sektorze.

Bezsprzecznie sektor komputerów przemysłowych staje się coraz bardziej otwarty dla przeciętnego konstruktora, a coraz niższe ceny i większa dostępność sprawiają, że dostęp do tych rozwiązań jest praktycznie nieograniczony.

O ile kiedyś na rynku komputerów jednopłytkowych wyścig technologiczny odnosił się głównie do rosnącej wydajności, o tyle obecnie zdecydowana większość komputerów ma ją na tyle dużą, że wystarcza ona do ogromnej większości aplikacji, a liczy się pobór mocy, wysoka skala integracji w ramach jednego SoC-a, duża liczba dostępnych interfejsów oraz często także wydajna grafika, pozwalająca wyświetlać multimedia i obsługiwać dwa monitory.

W zakresie pamięci przemysłowych także pojawiają się nowe formaty: CFast zastępują CF, jest też mSATA i M.2. Rosną znacznie pojemności dysków i kart pamięci Flash, nawet do terabajtów, a całość oferty przemysłowej liczy tak wiele jednostek, że nie ma żadnego problemu z wyborem, nawet jeśli aplikacja wymusza rygor w zakresie szerokiego zakresu temperatur pracy oraz wymaga długiej trwałości zapisywanych danych.

Tak samo jak kilka lat temu rynek komputerów przemysłowych był pod wpływem bezwentylatorowości, tak samo dzisiaj widać odwrót od klasycznych nośników danych, czyli dysków HDD. Parametry pamięci Flash stały się na tyle dobre, a ceny na tyle niskie, że stają się one nośnikiem pierwszego wyboru w przemyśle.

Wiele zmian i nowości na rynku komputerów jednopłytkowych od lat ma wspólny mianownik, którym jest lista popularnych procesorów. Na jej szczycie cały czas jest uznawany procesor Intel Atom we wszystkich dostępnych wersjach, popularne są także wydajniejsze układy Core i3-i7, które również cieszą się powodzeniem i uznaniem kupujących.

Jeśli chodzi o układy ARM, to na razie wypadają one słabo, ale trzeba mieć na uwadze to, że procesory te wchodzą na rynek od strony aplikacji popularnych i półprofesjonalnych, a zestawienie dotyczy tej "najpoważniejszej" części rynku. W zakresie pamięci Flash najpopularniejsze są karty pamięci CF oraz dyski 2,5" SSD. Rozwiązania bardziej specjalistyczne, jak mSATA, które montuje się bezpośrednio na płytach głównych w specjalnych gniazdach, oraz dyski DOM nie są jeszcze tak bardzo popularne, ale jak sygnalizowano nam w ankietach, szybko się upowszechniają. Ich atutem jest wygoda montażu bez dodatkowych kabli.

Kamil Kozłowski, Unisystem
  • Czy są klienci korzystający z konsumenckich pamięci Flash w aplikacjach profesjonalnych?

Wszystko zależy od stopnia krytyczności działania aplikacji końcowej oraz, co szczególnie ciekawe, od łatwości serwisu danego urządzenia. W przypadku komputerów używanych w Digital Signage, np. do wyświetlania reklam, klienci często wybierają pamięci konsumenckie (np. MLC SSD), gdyż ew. serwis nie jest bardzo kłopotliwy i drogi, jednak już w przypadku komputerów odpowiedzialnych za procesy sterowania w fabrykach lub w transporcie żaden z naszych klientów nie używa pamięci konsumenckich.

  • Które branże napędzały w ostatnim okresie koniunkturę na rynku SBC?

Poprzez nowe branże wymagające zaawansowanych kontrolerów rynek komputerów przemysłowych cały czas się rozwija. Dzieje się tak mimo rosnącej liczby klientów, którzy projektują własne sterowniki oparte na dużych procesorach, budujący tym samym komputery.

Wytłumaczeniem ciągłego rozwoju tego rynku jest rosnący popyt na zaawansowane rozwiązania, który mimo sięgania przez część firm po własne rozwiązania napędza sprzedaż u dystrybutorów. Z naszego punktu widzenia najlepiej rozwijającymi się branżami były systemy przekazu i prezentacji informacji oraz systemy reklamowe. W branżach tych całkowicie nieopłacalne jest budowanie własnych systemów od podstaw, dlatego firmy chętnie wykorzystują gotowe i sprawdzone komputery przemysłowe.

Karty pamięci i dyski Flash

Nośniki danych z pamięciami Flash to dyski SSD (2,5", mSATA i DOM) oraz karty pamięci takie jak CF - CompactFlash oraz nowszy CFast, SD Secure Digital. W zastosowaniach profesjonalnych używane są nośniki w specjalnym wykonaniu, które charakteryzuje szeroki zakres temperatur pracy np. od -40°C do +85°C i wilgotność do 95%.

Oprócz wzmocnienia konstrukcji mechanicznej stosuje się też kontrolery z algorytmami detekcji i korekcji błędów, mechanizmami zarządzania uszkodzonymi blokami pamięci i monitorowania parametrów karty, które umożliwiają m.in. określenie stopnia jej zużycia. Niektóre rozwiązania mają też funkcje odzyskiwania danych oraz detekcji przerwy w zasilaniu. Generalnie pamięci Flash dla przemysłu mają też znacznie bardziej złożone kontrolery zarządzające zapisem i zarządzaniem danych po to, aby jak najlepiej wykorzystać ograniczoną trwałość tych komórek pamięci i zapewnić najwyższą wydajność.

Przybliżona struktura obrotów dla rynku SBC (po lewej) i Flash (po prawej) - sprzedaż powyżej 1 mln zł rocznie dla produktów Flash ma około 35% firm z tego zestawienia, dla SBC taką samą wartość ma 40% firm, czyli bardzo podobnie. Podsumowując, można wysnuć wniosek, że komputery SBC i pamięci to dobry biznes, charakteryzujący się dość dużą stabilnością i rozwijający się w dobrym tempie, z zastrzeżeniem, że duża cena jednostkowa tych produktów i spora konkurencja na rynku wymagają od dostawców sporo pracy, aby takie wyniki mieć na stałe.

Oczywiście takie przemysłowe karty i dyski są droższe od konsumenckich (m.in. z uwagi na pamięci SLC) i tym samym, podobnie jak jest to z komputerami, wiele firm próbuje te drugie wykorzystywać w poważnych zadaniach. Pozytywne jest to, że pamięci Flash szybko tanieją i rynek produktów profesjonalnych szybko się rozwija. Proces ten prowadzi w naturalny sposób do ograniczenia zjawiska wykorzystywania pamięci komercyjnych w zastosowaniach przemysłowych, ale bezsprzecznie on nadal istnieje.

Jakub Binda, Farnell element14
  • Czym kierować się, wybierając pamięci Flash do zastosowań w przemyśle?

Z pewnością trzeba dobrze oszacować swoje potrzeby w zakresie wymaganej pojemności, bo pamięci są kosztowne, zwłaszcza te o największej pojemności i kupowanie z dużym zapasem nie ma uzasadnienia. W następnym kroku trzeba przyjrzeć się parametrom niezawodnościowym, bo jak wiadomo liczba cykli zapisu jest ograniczona. Warto też sprawdzić, jaki okres dostępności produktu na rynku gwarantuje producent po to, aby nie mieć ciągle problemów przy modernizacji.

Należy też wybierać popularne formaty, takie które są wytwarzane przez wielu producentów, co gwarantuje niskie koszty. No i finalnie trzeba liczyć całkowite koszty posiadania (TCO), podczas analizy stosunku wydajności do ceny.

  • Jakie obszary aplikacyjne są najbardziej perspektywiczne dla pamięci Flash?

Produkty te są bardzo uniwersalne i można je znaleźć dosłownie wszędzie, niemniej najczęściej spotyka się je w rejestratorach, systemach monitoringu, komputerach przemysłowych, aplikacjach rozrywkowych i telemetrii.

Dostawcy komputerów

Dostawcy komputerów jednopłytkowych to cztery wyraźnie zarysowane grupy firm. Pierwsza łączy dystrybutorów zaopatrujących przemysł, integratorów i inne branże profesjonalne, którzy są silnie zaangażowani w sprzedaż omawianych produktów i sprzedają znane światowe marki. Takimi dostawcami są m.in. JM elektronik, CSI, Elmark Automatyka i Guru Control Systems, a także Dacpol oraz LedaTel.

Druga grupa dostawców skupia producentów zagranicznych obecnych w Polsce poprzez swoje lokalne oddziały, czyli Kontron i Advantech oraz National Instruments.

Trzecia grupa łączy głównie dystrybutorów podzespołów elektronicznych, sprzedających coraz więcej komponentów automatyki oraz produkty specjalizowane, np. pod IoT. Do grona tego zaliczyć można: Maritex, Elatec, Unisystem, Glyn, Elhurt, Gamma, Microdis. Czwarta grupa łączy dostawców katalogowych jak TME, Farnell element14. W ostatnich latach znacznie poszerzyła się ponadto liczba krajowych producentów - 3City Electronics, Sidus Novum i EMD Technology. Jak widać, grono firm sprzedających komputery jednopłytkowe i moduły jest całkiem liczne i w dużej mierze niezmienne od lat.



 

Najlepsi w branży