Lösung

APQ C6 Ultra Multi-LAN Ultrakompakter Embedded-Industrie-PC für Laserschneidanlagen

APQ C6 Ultra Multi-LAN Ultrakompakter Embedded-Industrie-PC für Laserschneidanlagen

APQ C6 Ultra Multi-LAN Ultrakompakter Embedded-Industrie-PC für Laserschneidanlagen

Als Kernprozess der modernen industriellen Fertigung findet das Laserschneiden breite Anwendung in anspruchsvollen Fertigungsbereichen wie der Blechbearbeitung, der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt sowie der 3C-Elektronik. Mit steigender Laserleistung, zunehmenden Anforderungen an die Schnittpräzision und wachsenden Anforderungen an die Vernetzung von Anlagen im Zuge der intelligenten Fertigung hat die Komplexität von Steuerungssystemen für das Laserschneiden deutlich zugenommen. Hochleistungslaserschneidanlagen müssen gleichzeitig mit einer Vielzahl von Geräten verbunden sein, darunter Lasersteuerungen, Bewegungssteuerungskarten, Positionierkameras, I/O-Module, Sicherheitslichtvorhänge, Gasdrucksensoren und MES-Systeme (Manufacturing Execution Systems).

Nach mehreren Runden der Modellauswahl und einer gründlichen Validierung im Feld entschied sich der Kunde schließlich für den APQ C6 Ultra Multi-LAN Ultra-Compact Embedded Industrial PC als zentrale Steuerungs- und Datenkommunikationsplattform für seine Hochleistungslaserschneidanlage der nächsten Generation.

Herausforderung für den Kunden

  • Hochgeschwindigkeitskommunikation mit mehreren Geräten:Die Laserschneidanlage muss gleichzeitig mit der Lasersteuerung, der Bewegungssteuerungskarte, den Sensoren des Schneidkopfes, den Hilfsgasventilen, der Kühlsystemsteuerung, der Staubabsaugung und weiteren Geräten verbunden sein. Dies erfordert, dass die zentrale Steuerung mehrere unabhängige Netzwerkschnittstellen bereitstellt, um einen reibungslosen Datenverkehr zu gewährleisten.
  • Extrem kompakte Platzverhältnisse:Der Platz im Schaltschrank der Laserschneidanlage ist äußerst begrenzt. Insbesondere im Zuge des Designtrends zu „kompakten elektrischen Schaltschränken“ muss die Steuerung eine extrem kompakte Bauform aufweisen, um flexibel in beengten Räumen eingesetzt werden zu können.
  • Echtzeit-Datenverarbeitung direkt am Netzwerkrand:Die Echtzeit-Anpassung der Schnittparameter sowie die Erfassung und Vorverarbeitung der Prozessdaten müssen geräteseitig erfolgen. Dies erfordert vom Controller eine ausreichende Rechenleistung bei gleichzeitig niedrigem Stromverbrauch, um sich an die thermischen Bedingungen eines geschlossenen Schaltschranks anpassen zu können.
  • Flexible Einsatz- und Erweiterungsmöglichkeiten:Bei Laserschneidanlagen unterschiedlicher Leistungsklassen und Modelltypen bestehen unterschiedliche Anforderungen an die Montagearten der Steuerung und die Funktionserweiterung, weshalb die Unterstützung mehrerer Installationsmöglichkeiten und einer modularen Erweiterung unerlässlich ist.
  • Anpassungsfähigkeit an industrielle Standortumgebungen:In Laserschneidwerkstätten treten häufig Temperaturschwankungen, Gerätevibrationen und elektromagnetische Störungen auf, daher muss die Steuerung eine hohe Zuverlässigkeit bieten, einschließlich Betrieb in einem breiten Temperaturbereich und Vibrations-/Stoßfestigkeit.
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APQ-Lösung

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  • Vier Gigabit-Ethernet-Anschlüsse für parallele Kommunikation mit mehreren Geräten:Laserschneidanlagen müssen in Echtzeit mit verschiedenen Geräten kommunizieren können, darunter Laserquelle, Bewegungssteuerungskarte, Sensoren des Schneidkopfes und Hilfssysteme. Der C6 Ultra integriert vier Intel® i210-AT Gigabit-Ethernet-Controller und bietet vier unabhängige RJ45-LAN-Anschlüsse. Im praktischen Einsatz ermöglichen diese vier LAN-Anschlüsse eine physische Trennung und Datentrennung über vier Kanäle – für Lasersteuerung, Kommunikation mit dem Bewegungssystem, Sensordatenerfassung und Überwachung durch den Host-Computer. Dadurch werden Kommunikationsverzögerungen oder Paketverluste durch Netzwerküberlastung vollständig vermieden und eine effiziente Koordination aller Subsysteme während des Schneidprozesses gewährleistet.
  • Ultrakompaktes Gehäuse für flexible Integration auf engstem Raum:Der C6 Ultra misst nur 150,7 × 114,5 × 45 mm – kaum größer als ein Smartphone. Er verfügt über einen Kühlkörper aus Aluminiumlegierung mit einem verzinkten Stahlgehäuse und unterstützt drei Montagearten: Wandmontage, DIN-Schienenmontage und Tischaufstellung. Da Laserschneidanlagen zunehmend auf kompakte Schaltschränke setzen, lässt sich der C6 Ultra dank seiner ultrakompakten Bauweise flexibel in beengte Schaltschränke integrieren und schafft so mehr Platz für andere Kernkomponenten wie Laserstromversorgungen und Servoantriebe.
  • Ultra-Prozessor, der niedrigen Stromverbrauch und hohe Leistung vereint:Der C6 Ultra wird von einem Intel® Core™ Ultra 5 125U Prozessor mit einer TDP von nur 15 W angetrieben. Er verfügt über eine heterogene Architektur mit 2P-, 8E- und 2LPE-Kernen, insgesamt also 12 Kernen und 14 Threads, mit einer maximalen Turbo-Frequenz von bis zu 4,3 GHz. Ausgestattet mit einem DDR5 SO-DIMM-Steckplatz für bis zu 32 GB Arbeitsspeicher, bietet er hervorragende Multitasking-Fähigkeiten auch bei geringem Stromverbrauch und kann gleichzeitig Lasersteuerung, Bewegungssteuerung, Bildverarbeitung, Datenerfassung und weitere Aufgaben bewältigen.
  • Umfangreiche Schnittstellen und flexible Erweiterungsmöglichkeiten für bedarfsgerechte Anpassungen:Der C6 Ultra bietet vier USB-A-Anschlüsse (5 Gbit/s) und eine HDMI-Schnittstelle für den Anschluss von Peripheriegeräten und lokales Debugging. Für industrielle Kommunikation unterstützt er optional eine RS232/485-Schnittstelle und eine serielle RS232-Schnittstelle für flexiblen Zugriff auf Sensoren oder industrielle Steuerungen. Erweiterbar ist er mit einem M.2 Key-M-Steckplatz für NVMe-SSDs, einem Mini-PCIe-Steckplatz und einem M.2 Key-E-Steckplatz für Erweiterungsmodule wie 4G, WLAN, Bluetooth und CAN. Besonders hervorzuheben ist die Möglichkeit, den C6 Ultra als Barebone-System zu liefern. So können Kunden Speicher, Speicher und Erweiterungsmodule individuell an ihre Anwendungsszenarien anpassen und eine effiziente Integration realisieren.
  • Industrielle Zuverlässigkeit für anspruchsvolle Laserwerkstattumgebungen:Unterstützt einen breiten Temperaturbereich von 0 bis 60 °C und eine Lagerung von -40 bis 80 °C und eignet sich daher für hohe Sommertemperaturen und saisonale Temperaturschwankungen in Laserschneidwerkstätten; hat Vibrationstests mit 3 Grms und Schocktests mit 30 G bestanden und gewährleistet so einen kontinuierlichen und stabilen Betrieb unter Bedingungen wie Schneidkopfbewegung und Vibrationen des Hilfssystems; unterstützt einen 24-VDC-Stromeingang und ist damit mit der gängigen Stromversorgung in Schaltschränken von Laserschneidanlagen kompatibel; verwendet einen PWM-gesteuerten intelligenten Lüfter zur aktiven Kühlung, der Kühlleistung und Stromverbrauchskontrolle in Einklang bringt.

Wertvolle Errungenschaften:

  • Effiziente Koordination der Kommunikation zwischen mehreren Geräten:Vier unabhängige Gigabit-Ethernet-Ports ermöglichen die physische Trennung und den getrennten Datenverkehr für Lasersteuerung, Bewegungssystemkommunikation, Sensordatenerfassung und Host-Computerüberwachung. Dadurch werden Kommunikationsverzögerungen aufgrund von Netzwerküberlastung, wie sie bei herkömmlichen Einzelportlösungen auftreten, vollständig beseitigt und eine effiziente Koordination aller Subsysteme beim Hochleistungslaserschneiden sichergestellt.
  • Erhebliche Einsparungen beim Platzbedarf im Schaltschrank:Mit seinem ultrakompakten Gehäuse von 150,7 × 114,5 × 45 mm – das nur geringfügig größer als ein Smartphone ist – lässt sich die C6 Ultra flexibel in beengte Steuerungsräume für Laserschneidanlagen integrieren. Dadurch wird mehr Platz für Kernkomponenten wie Laserstromversorgungen und Servoantriebe geschaffen und die Miniaturisierung der Geräte ermöglicht.
  • Geringer Stromverbrauch und hohe Zuverlässigkeit:Der Ultra-Prozessor mit einer TDP von nur 15 W und intelligenter PWM-Lüfterkühlung ermöglicht einen stabilen Langzeitbetrieb in geschlossenen Schaltschränken. Sein breiter Betriebstemperaturbereich von 0–60 °C und das 3G-Antivibrationsdesign gewährleisten einen kontinuierlichen und zuverlässigen Betrieb auch unter Bedingungen wie hohen Werkstatttemperaturen im Sommer und Vibrationen der Anlagen.
  • Flexible Konfiguration reduziert die Gesamtkosten:Das Barebone-Liefermodell ermöglicht es Kunden, Speicher, Datenspeicher und Erweiterungsmodule bedarfsgerecht auszuwählen. Dank flexibler Konfiguration auf Basis einer einzigen Hardwareplattform deckt es die Steuerungsanforderungen von Laserschneidanlagen verschiedener Leistungsklassen ab und reduziert so die Lagervielfalt und die Gesamtkosten erheblich.
  • Datenvorverarbeitung am Rand:Die heterogene Architektur mit 12 Kernen und 14 Threads bietet umfangreiche Multitasking-Fähigkeiten und ermöglicht die Datenerfassung, Vorverarbeitung und Protokollkonvertierung in Echtzeit auf Geräteseite. Dadurch wird die Kommunikationslast auf dem Host-Computer reduziert und die Grundlage für die anschließende Fernwartung und den Betrieb der Geräte sowie die Datenübertragung in die Cloud geschaffen.
激光切割C6结构图(EN)(1)