A automação industrial impõe requisitos específicos aos equipamentos de máquinas e instalações em termos de hardware adequado. No entanto, existem inúmeras tarefas para as quais processadores como o Intel Core™ iX ou o Atom seriam desejáveis, mas economicamente inviáveis.
A Kontron Electronics é especializada no desenvolvimento e produção de soluções com custos otimizados, podendo oferecer tanto produtos proprietários como produtos personalizados para o cliente, com adequação industrial e baseados nas mais recentes tecnologias de processadores.
Tecnologias para todas as aplicações
Por conseguinte, como fabricante líder de hardware para computação industrial, a Kontron não oferece apenas computadores de placa única, módulos COM e PCs industriais com os processadores e semicondutores periféricos mais potentes. Utilizando microcontroladores e microprocessadores baseados na arquitetura Arm®, a Kontron, enquanto fornecedor de Tecnologia de Computação Embarcada/IoT (ECT), cria também diversas soluções para aplicações industriais. Estas soluções satisfazem uma vasta gama de requisitos, não só em termos de processadores, mas também em termos de integração em dispositivos, máquinas e sistemas.
Com a Kontron Electronics, o conceituado fabricante alemão conta agora com uma empresa especializada no desenvolvimento e produção de soluções com custos otimizados. A Kontron Electronics é um fornecedor completo de conjuntos e dispositivos eletrónicos, com 450 colaboradores. Faz parte da aliança Kontron ODM/EMS, composta por cinco empresas com sete unidades na Alemanha, Áustria, Hungria e Eslovénia. O grupo de empresas conta com décadas de experiência em toda a cadeia de produção e uma vasta expertise no desenvolvimento de produtos para satisfazer uma vasta gama de requisitos.
Os módulos SoM baseados nos processadores de aplicação Quad Core i.MX8M Mini e i.MX8M Plus são ideais para tarefas de automação exigentes, aplicações em tempo real e soluções de visualização de alta qualidade. Estão disponíveis na nova norma OSM, independente de fornecedor, para soldadura direta.
Hardware escalável
Antes de abordarmos os processadores, vale a pena examinar os produtos que os utilizam. A Kontron Electronics desenvolve e fabrica conjuntos de microcontroladores para uma vasta gama de aplicações. Nos seus produtos predominantemente personalizados, são utilizados principalmente microcontroladores STM32 de 32 bits com núcleos Arm Cortex-M.
"Com base na tecnologia de processadores Arm, desenvolvemos um sistema modular e escalável com um amplo portfólio de produtos próprios", explica Holger Wußmann. "Estes produtos não só são aplicáveis a inúmeros casos de utilização, como também servem como ponto de partida para desenvolvimentos personalizados e com um custo otimizado.".
O núcleo deste portfólio de produtos em formato de matriz consiste em módulos de processador denominados System-on-Modules (SoMs). Para além dos módulos existentes num formato proprietário de 25,5 x 25,5 mm, os novos módulos foram concebidos para estarem em conformidade com a especificação Open Standard Module™. Este novo padrão independente de fornecedor para SoMs soldados reduz o custo global de uma solução em comparação com os designs plugáveis.
Integração como padrão
Para os clientes que não integram estes System-on-a-Modules (SoMs) por conta própria ou que não os utilizam em motherboards desenvolvidas à medida, a Kontron oferece placas de computador extremamente compactas que incluem periféricos sob a marca Board-Line. Estas caracterizam-se pelo tamanho e posicionamento uniformes dos conectores. "Isto significa que os clientes podem ter a certeza de que os módulos funcionalmente equivalentes continuarão a estar disponíveis durante muitos anos", explica Holger Wußmann. "Aliado ao facto de a Kontron Electronics fabricar SoMs enquanto o respectivo fabricante fornecer os processadores utilizados, isto proporciona um elevado grau de garantia de compatibilidade futura para os sistemas nos quais estes produtos estão integrados."
Graças às suas dimensões normalizadas, os produtos da gama de placas são adequados para instalação em chassis uniformes. De facto, a Kontron oferece estes produtos na sua linha de Automação em armários metálicos para montagem em calha DIN. Isto transforma as placas em pequenos PCs compactos com dimensões de 111 x 25 x 76 mm. A maioria das placas e módulos também estão disponíveis na gama de Displays como painéis tácteis com diagonais de ecrã de 5”, 7”, 10” e 15,6”.
Desta forma, tudo está disponível para facilitar a rápida implementação de projetos de automação, desde o nível dos módulos e placas de processadores até ao dos produtos acabados.
A Kontron oferece os seus produtos de hardware sob a forma de placas, como uma unidade composta por um microprocessador, módulo SoM, memória, interface de comunicação e LCD, bem como importantes normas de segurança numa placa de circuito impresso compacta.
Na vanguarda da tecnologia de processadores
Relativamente aos processadores utilizados, a Kontron mantém uma estreita colaboração com os principais fabricantes de semicondutores. É por isso que o fabricante premium da Europa Central consegue lançar produtos inovadores e escaláveis com designs de nível industrial para sistemas embebidos/IIoT, utilizando os processadores mais recentes, assim que os primeiros chips de processador de uma nova geração se tornam disponíveis.
"Os critérios para a seleção de processadores são numerosos", afirma Holger Wußmann, Diretor Geral da Kontron Electronics GmbH. "A visualização complexa de HTML exige uma GPU potente, enquanto que para tarefas de IA oferecemos módulos adicionais com chips aceleradores de IA.".
Para a sua estação de carregamento IQ, a dezony GmbH utiliza o suporte Linux do System-on-Module SL STM32 MP157 da Kontron Electronics GmbH. Mais informações estão disponíveis em https://www.kontron-electronics.de/fileadmin/media/anwendungen/use-cases/dezony_de_use-case_kontron-electronics.pdf
Potência e periféricos num espaço mínimo: a série de processadores i.MX 8
Disponíveis como módulos OSM baseados no processador de aplicações i.MX8M Mini Quad Core, os SoM oferecem um desempenho excecional para a sua classe de tamanho. Para além de um potente microprocessador Arm® Cortex®-A53 4x de 1,6 GHz e memória DDR4, o sistema oferece um conjunto padrão de periféricos com uma vasta gama de interfaces.
Inúmeras interfaces de E/S digitais e de comunicação série, uma interface DSI, bem como interfaces PWM e duas SDIO, tornam o módulo ideal para tarefas de automação exigentes, aplicações em tempo real e soluções de visualização de alta qualidade.
Como a mais recente adição ao seu portefólio, a Kontron apresentou o primeiro SoM do mundo no formato Size S (30x30 mm) baseado no iMX8Mplus no último evento Embedded World, em março de 2023. Suporta dual GbE-LAN e TSN. Com as suas capacidades de comunicação, este módulo satisfaz os exigentes requisitos de capacidade em tempo real da indústria.
Todos os produtos da gama Board-Line estão disponíveis com os processadores NXP i.MX série 8 ou Raspberry Pi 4 e são adequados para instalação em armários metálicos normalizados, incluindo para montagem em calha DIN.
O Raspberry Pi está bem estabelecido
Originário de escolas e universidades, o Raspberry Pi, também baseado na tecnologia Arm®, continua o seu percurso de sucesso em aplicações industriais. "Em particular, a ampla disponibilidade de software de código aberto e a experiência já adquirida na educação estão a incentivar os jovens programadores, especialmente, a utilizar esta plataforma de processador para aplicações industriais", afirma Holger Wußmann. "Isto é motivo suficiente para oferecermos soluções industriais adequadas com as séries de hardware PiXtend® e Pi-Tron.".
O sucesso obtido confirma que esta foi a decisão correta. Muitas das 10.000 unidades dos produtos das séries PiXtend® e Pi-Tron, equipadas com o hardware do processador Raspberry Pi Foundation, comprovaram a sua eficácia em operações reais. O Raspberry Pi já está consolidado nas aplicações industriais. Por isso, a Kontron já integrou o actual Compute Module 4.
O PLC PiXtend® Pi 4 apresenta o Broadcom BCM2711, o processador mais potente da Fundação Raspberry Pi. Este processador quad-core, com o seu SoC Arm® Cortex®-A72 de 64 bits, suporta até 8 GB de RAM. Com uma interface Gigabit Ethernet, o computador de placa única garante uma transferência rápida de dados e oferece duas portas micro-HDMI para transmissão de áudio e vídeo.
O Pi-Tron CM4, com o seu chipset Broadcom BCM2711 e quatro processadores Arm Cortex-A72 de 1,5 GHz, é também baseado na quarta geração do Raspberry Pi. A placa pode ser equipada com significativamente mais RAM do que a sua antecessora e também oferece a opção de conectividade WLAN/Bluetooth pré-certificada. Para integrar o Pi-Tron CM4 em aplicações IoT, este vem pré-configurado com módulos LTE que incluem cartões SIM e uma ligação para antena externa.
As placas e dispositivos da marca PiXtend®, concebidos desde o início como PLCs, estão também disponíveis para o Raspberry Pi 4 e são compatíveis com a programação via CODESYS®.
Adequado para tarefas de controlo industrial
Isto é ainda reforçado pela facilidade de utilização do software de automação independente do fabricante CODESYS® IEC 61131-3 para os produtos de hardware de nível industrial da Kontron. Isto aplica-se ao Pi-Tron CM3+ e ao Pi-Tron CM4, bem como ao PiXtend® Pi3 e Pi4.
A disponibilidade do CODESYS® Soft PLC com uma licença económica permite aos utilizadores conceber aplicações de automatização com facilidade. A vasta gama de funções do PLC CODESYS® inclui também protocolos de barramento de campo comprovados, facilitando a utilização dos módulos em automação. Neste contexto, estes produtos podem substituir controladores proprietários, ser utilizados como gateways de edge ou assumir tarefas de automação de edifícios.
Eng.º Holger Wußmann, Diretor-Geral da Kontron Electronics GmbH:
"Graças à nossa estreita colaboração com os principais fabricantes de semicondutores, conseguimos lançar produtos inovadores e escaláveis com designs industriais assim que os primeiros chips de processador de uma nova geração ficam disponíveis. Os nossos clientes podem ter a certeza de que os módulos com funções equivalentes continuarão disponíveis durante muitos anos
