Das Prime Cube Embedded-Control-Konzept

Die Prime Cube Embedded-Control-Plattform "CXB" verwendet CPU-Module im COM-Express-Formfaktor als Rechner-Basis. Die Modul-Standardisierung erlaubt die Skalierbarkeit in der Rechenleistung und ein rasches Nachziehen technologischer Entwicklungen für alle Embedded-Control-Produkte.

Ein Modul vereint alle relevanten PC-Komponenten, vom Prozessor über Chipsatz mit integriertem Grafik-Controller bis zu den einzelnen Schnittstellen. Es benötigt immer eine Trägerplatine (Baseboard), die alle modulinternen Schnittstellen physikalisch nach außen führt. Bei Steuerungsanwendungen ist das Baseboard geradezu prädestiniert für die Systemerweiterung mit den spezifischen Embedded-Control-Funktionen.

^{Baseboard-Rückseite mit montiertem COM-Express-Modul}

Die Prime Cube Embedded-Control-Funktionen:

• Besonders effizientes Netzteil, das zwischen vier und zehn Millisekunden Netzausfallzeit überbrücken kann.
• Überwachung der Versorgungsspannungs (Powerfail-Erkennung) und bis zu 2 MB nichtflüchtiger Speicher (MRAM) für das sichere Abspeichern remanenter Daten.
• Start-Stopp-Schalter für die Betriebsart der Steuerung
• CAN on board
• Integrierte digitale Ein- und Ausgänge optional
• Zwei echtzeitfähige Ethernet-Schnittstellen

Damit ist das Embedded-Control-System hinsichtlich Funktionalität mit einer konventionellen Hardware-SPS vergleichbar.

Für die Anbindung ins Feld sorgt ein Erweiterungsmodul mit 24 frei programmierbaren E/A, ein integriertes CAN-Interface oder zwei echtzeitfähige Ethernet-Schnittstellen. Andere Feldbus-Protokolle sind jederzeit über eine PCI- bzw. PCI-Express-Erweiterungskarte realisierbar.

^{Baseboard-Vorderseite mit montiertem E/A-Modul}

Für alle spezifischen Steuerungsfunktionen des Baseboards stehen Treiber  mit entsprechender Software-Schnittstelle (APIs) dem Programmierer  zur Verfügung, mit denen die speziellen Hardware-Funktionen in die Steuerungs-Runtime integrierbar sind, zum Beispiel der Neustart der SPS-Laufzeit bei einem Powerfail-Ereignis, wobei der Betriebszustand sofort in das nichtflüchtige MRAM geschrieben wird. Die Steuerungs-Runtime liest nach Wiederanlauf die Daten aus dem MRAM und setzt die Abarbeitung des Programms an der entsprechenden Stelle fort.

Alle Embedded-Control-Systeme sind als Mehrkern-Rechner auch mit Virtualisierungsfunktion erhältlich. Hierbei werden zwei verschiedene Betriebssysteme unabhängig voneinander auf einer Hardware ausgeführt.

Die Steuerungsanwendung verwendet ein OSADL-konformes Embedded Linux mit präemptivem Echtzeit-Patch. Unter dem Echtzeit-Betriebssystem läuft die Steuerungs-Runtime, die dank betriebssystemseitiger Unterstützung keine proprietäre Realtime-Erweiterung bereitstellen muss.

Auf dem zweiten CPU-Kern läuft ein weiteres Betriebssystem. Das klassische Anwendungsszenario ist dabei ein parallel zur Steuerung agierendes Windows-Betriebssystem mit SCADA-Software.