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Ein flexibler Box-PC für Home Automation

Voraussetzungen für den Einsatz im Home-Automation-Bereich sind u.a. eine stromsparende Prozessortechnologie und eine einfache Vernetzbarkeit aller Geräte. Die modulare Rechnerfamilie H1-A3 von MSC Technologies kommt als kompaktes Gateway in Home-Automation-Anwendungen zum Einsatz. Zur schnellen und günstigen Realisierung der IoT-Lösungen, ist der Box-PC für Wind River XT IDP 3.1 und Microsoft Azure zertifiziert.

Bild: MSC Technologies GmbHBild: MSC Technologies GmbH
(Aufmacher)

Ein zentraler Bestandteil des Managements von industriellen und öffentlichen Gebäuden ist der nachhaltige Umgang mit knappen Energieressourcen. Über eine intelligente Leittechnik lässt sich der Energiebedarf der Verbraucher erfassen, transparent darstellen und speichern.

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Schnelle Entwicklung von IoT basierenden Systemen

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Der modulare Gateway-Rechner H1-A3 lässt sich auf einer genormten Hutschiene im Schaltschrank oder Elektroschrank einfach montieren.

Der Verbrauch kann über ein zentrales Schalt-Panel den aktuellen Anforderungen automatisch oder manuell angepasst werden. Ein weiterer Aspekt eines energieeffizienten Gebäudebetriebes schafft das Einbeziehen von Wetterdaten. Die unterschiedlichen Maßnahmen umfassen z.B. ein vom aktuellen Temperaturtrend gesteuertes, präventives Vorheizen. Dieser Punkt ist besonders bei dem Einsatz erneuerbarer Energien wichtig, da diese Systeme relativ träge sind und lange Vorlaufzeiten benötigen. Ein intelligentes Facility-Management leistet jedoch mehr, wie z.B. flexible Beleuchtungssysteme oder die Steuerung von Multimediageräten. Hinzu kommt der Einsatz von intelligenten Zutrittskontrollsystemen und Alarmanlagen zur Gewährleistung der Sicherheit des Gebäudes. Das Ziel ist, die unterschiedlichen Funktionsabläufe nach vorgegebenen Einstellwerten automatisch zu überwachen, zu regeln und einfach zu bedienen. Dazu müssen alle Sensoren, Aktoren, Bedienelemente, Verbrauchsgeräte und andere technische Einheiten im Gebäude miteinander vernetzt sein. Immer mehr kommen in modernen Gebäudeautomatisierungssystemen industrielle Standardrechner zum Einsatz, die die kundenspezifisch entwickelten, proprietären Lösungen ablösen. Die Rechner sollen zuverlässig im 24/7-Betrieb möglichst wartungsfrei arbeiten. In vielen Anwendungen arbeiten die IPCs lüflerlos und passiv gekühlt und kommen ohne bewegliche Teile wie rotierende Massenspeicher aus. System-Monitoring, Watchdog und ein effektives Power Management sorgen für eine hohe Zuverlässigkeit. Darüber hinaus ist eine lange Lieferbarkeit des Produktes von Bedeutung, da die Installationen in der Regel mehrere Jahrzehnte überdauern.

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Vorderseite des Gateways

Als Server oder Client einsetzbar

Als Hardwareplattform für die Gebäudeautomatisierung bietet sich die modulare Gateway-Rechnerfamilie H1-A3 von MSC Technologies an. Der kompakte Box PC lässt sich auf einer genormten Hutschiene im Schaltschrank oder Elektroschrank (Elektroinstallationsverteiler) schnell und einfach montieren. Hier laufen alle Kabel der unterschiedlichen Bussysteme und Protokolle zusammen. Die Vorteile der Hutschienenmontage sind eine schnelle Inbetriebnahme und eine leichte Austauschbarkeit bzw. schnelle Anpassbarkeit des Systems an unterschiedliche Anforderungen. Das Aluminiumgehäuse weist eine Höhe von 90mm und eine Tiefe von 41mm (55mm mit Kühlrippen) auf. Mit einer Breite von nur 124mm (7TE) passt der Rechner unter die Hutschienen-Normabdeckung. In kleinen Gebäuden kann der Gateway-Rechner als Server, bei größeren Anlagen als Client eingesetzt werden. Die Leitstand-Software greift auf die Knotenpunkte, wie z.B. Energieversorgung, Sicherheit (Bewegungsmelder, Alarm, Brandmelder) und SPS-Ankopplung, zu. Die Bedienung erfolgt auf einem lokalen PC oder per Internetbrowser über Netzwerk und/oder über jeden Internetzugang. MSC Technologies hat seine Gateways H1-A3 für Wind River XT IDP 3.1 und Microsoft Azure zertifiziert. Das Herz des H1-A3 ist ein standardisiertes, kompaktes Qseven-Modul, das auf der Intel Atom-Prozessortechnologie E38xx basiert. Die Prozessoren mit integrierter Grafik bieten eine gute Rechen- und Grafikleistung bei gleichzeitig geringem Stromverbrauch. Neben Single- und Dual-Core CPUs sind auch leistungsfähige Versionen mit vier Kernen verfügbar. Die Quad-Core CPU E3845 wird mit 1,91GHz getaktet, die Thermal Design Power (TDP) liegt bei 10W. Die implementierte Intel-VTx-Virtualization-Technologie und eine Built-in Security Engine sorgen für ein hohes Maß an Datenintegrität und Zuverlässigkeit für Geräte in der Gebäudeautomatisierung. Die unterstützten Betriebssysteme sind Windows 7 embedded, Windows 7 und Windows 10. Zur Gebäudekommunikation werden die verteilt installierten Server und Clients über Ethernet TCP-IP vernetzt. Deshalb verfügen die Box-PCs H1-A3 bereits standardmäßig über zwei schnelle GBit-LAN-Schnittstellen zur Datenübertragung via Ethernet. Über den USB3.0- bzw. USB2.0-Ausgang kann mittels Umsetzer direkt auf typische Anlagenschnittstellen wie M-Bus, KNX, LON, BACnet, MOD Bus oder Profibus zugegriffen werden. Zusätzlich sind serielle RS232- und galvanisch getrennte RS485-Anschlüsse vorhanden. Über VGA lässt sich zur Inbetriebnahme und für Wartungszwecke ein Kontrollmonitor anschließen. Die 24VDC-Stromversorgung ist über einen Stecker mit Schneidklemmanschluss ausgeführt. On-Board eMMC Flash oder on-board Sata SSD sorgen für die Robustheit des Rechners. Ohne Lüfter arbeitet der Box-PC im Temperaturbereich von 0 bis +50°C. Mit einem Luftstrom von 1m/s kann der Rechner bis zu +55°C im Dauerbetrieb eingesetzt werden. Der H1-A3 ist für den Einsatz als Gateway- und Kommunikationsrechner, Web Server oder dezentrale Steuereinheit in der Anlagensteuerung, der Prozessautomatisierung, der Energietechnik, der Gebäudeautomatisierung und in Smart-Metering- und E-Mobility-Anwendungen ausgelegt.

MSC Technologies GmbH

Dieser Artikel erschien in Embedded Design 2 2017 - 07.03.17.
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