産業オートメーション環境では、レガシー機器と現代のコネクテッドインフラストラクチャが混在することがよくあります。PLC、コントローラー、センサー、機械などはシリアル通信に依存し続けている一方で、新しいシステムでは高速イーサネット、Wi-Fi、セルラーネットワークの利用がますます増えています。
産業オートメーションのOEM企業は、既存の機械レベルのデバイスと新しい工場ネットワークやリモートネットワーク間の通信をサポートできる、産業用IoTゲートウェイ向けの高密度なコンピューティングプラットフォームを必要としていました。
PremioのCT-DAS02 3.5インチ産業用SBC は、産業用シリアルインターフェース、デュアル2.5GbEネットワーク、ローカルNVMeストレージ、モジュール式の無線およびセルラー拡張、GPIO、広範囲DC電圧入力を備えたこのゲートウェイ設計のハードウェア基盤を提供しました。
課題
- レガシーなシリアルベースの産業機器への接続性のサポート
- マルチネットワークアーキテクチャのための2つの高速イーサネットインターフェースの提供
- オプションのWi-Fi、Bluetooth、4G/5G拡張への対応
- ローカルNVMeストレージのサポート
- コンピューティング、ネットワーキング、ストレージ、および産業用I/Oをコンパクトな設置面積に統合
- さまざまな産業用DC電源環境との統合
ソリューション
- Premio CT-DAS02 3.5インチ産業用SBC
- Intelプロセッサー N97（Intel N150およびAtom x7433REのオプションあり）
- 最大16GB DDR5-4800メモリ
- 2× Intel i226V 2.5GbE LAN
- NVMeストレージ用M.2 M-Key
- 対応NVMeまたは4G/5Gモジュール用M.2 B-Key
- デュアルNano SIMソケット
- 対応Wi-Fi/Bluetoothモジュール用M.2 E-Key
- RS-232/422/485、RS-232、および8ビットGPIO
- 9～36V DC入力
- 146 × 102mm 3.5インチSBCフォームファクタ
メリット
- ゲートウェイのハードウェアアーキテクチャを簡素化
- 柔軟な有線接続とオプションの無線接続
- レガシーインターフェースと最新インターフェースの両方をサポート
- 構成可能なM.2拡張
- コンパクトな統合設置面積
- 複数のゲートウェイ構成に適応可能な単一のハードウェアプラットフォーム
会社概要
同社は、工場機器、機械監視、ブラウンフィールドオートメーション、および遠隔産業設備向けのコネクテッドゲートウェイシステムを開発する産業オートメーションOEMです。
同社のゲートウェイは、機械レベルのデバイスと上位の工場またはリモートシステム間でデータを収集および転送します。同社は、プロジェクトごとに異なるSBCを必要とすることなく、確立された産業用インターフェースと新しいネットワーキング技術の両方をサポートできるコンパクトなハードウェアプラットフォームを必要としていました。
課題
既存の産業機器への接続
多くのブラウンフィールド工場では、シリアル通信に依存する機械、PLC、コントローラー、周辺機器が引き続き使用されています。
そのため、ゲートウェイには外部シリアルコンバーターを必要とせずに、これらの既存機器に接続できるハードウェアインターフェースが必要でした。
CT-DAS02は、1× RS-232/422/485、1× RS-232、および1× 8-bit GPIOを備えており、ゲートウェイ設計者に周辺の産業機器やマシンレベルの信号を接続するためのインターフェースを提供します。
複数の有線ネットワークへの対応
また、システム設計者が独立したネットワークセグメントを含むアーキテクチャを構築できるよう、ゲートウェイには2つのイーサネットインターフェースが必要でした。
例えば、1つのイーサネットインターフェースをマシン側のネットワークに割り当て、もう1つを工場や監視インフラに接続することができます。
CT-DAS02は、2× Intel i226V 2.5GbE LANインターフェースを提供し、2つの有線接続を必要とする設計において、追加のイーサネットアダプターを不要にします。
ワイヤレスおよびセルラーオプションの追加
導入環境によって、必要とされる接続方法は異なる場合があります。
設置場所やシステム全体の設計に応じて、有線イーサネットのみを使用する場合もあれば、Wi-Fi、Bluetooth、またはセルラー通信が必要になる場合もあります。
そのため顧客は、中核となるコンピューティングプラットフォームを変更することなく、オプションでワイヤレスおよびセルラー拡張をサポートできる基板を必要としていました。
ローカルストレージのサポート
産業用ゲートウェイシステムでは、オペレーティングシステム、アプリケーションソフトウェア、ログ、バッファリング、または収集された機器データのために、ローカルストレージが必要となる場合があります。
そのため、産業用I/O用のインターフェースを消費することなく、統合された高速ストレージオプションを備えたプラットフォームが必要でした。
コンパクトな機器への適合
産業用ゲートウェイは、既存の機械、キャビネット、または組み込みエンクロージャ内に統合されることがよくあります。
顧客は、コンピューティング、ネットワーキング、ストレージ、産業用I/O、および拡張機能を、コンパクトなボードレベルのフットプリント内に統合する必要がありました。
ソリューション
PremioのCT-DAS02が、ゲートウェイ設計の組み込みハードウェアプラットフォームとして選ばれました。
標準構成ではIntel Processor N97をサポートし、プロジェクトベースでIntel N150およびIntel Atom x7433REプロセッサーオプションも利用可能です。本ボードは最大16GBのDDR5-4800メモリをサポートしています。
この処理プラットフォームは、ゲートウェイ、監視、データ処理、ソフトウェアベースのプロトコル通信アプリケーションに必要なコンピューティング基盤を提供しますが、本ボードを高性能なAIプラットフォームとして位置づけるものではありません。
マルチネットワーク設計向けのデュアル2.5GbE
CT-DAS02は2つの2.5GbE LANインターフェースを備えており、システム設計者はマシンネットワークと工場または企業ネットワークといった、独立した有線ネットワークセグメントを接続できます。これにより、異なるネットワーク環境をブリッジするゲートウェイアーキテクチャのハードウェア基盤として適しており、トラフィックのルーティング、セグメンテーション、および処理は、ゲートウェイソフトウェアとシステム構成全体によって行われます。
柔軟なM.2拡張
CT-DAS02には、3つのM.2拡張パスが用意されています。
- PCIe NVMeストレージ用 M.2 M-Key
- 互換性のあるNVMeまたは4G/5Gモジュール用 M.2 B-Key
- 互換性のあるWi-Fi/Bluetoothモジュール用 M.2 E-Key
これにより、OEMは各ゲートウェイの設計に合わせてストレージと接続性を構成できます。
また、本ボードはSATA 3.0も提供しており、これはM.2 B-Key構成とリソースを共有します。
オプションの4G/5G接続
M.2 B-Keyは互換性のあるセルラーモジュールをサポートしており、ボードにはデュアルNano SIMソケットが搭載されています。
これにより、セルラー対応ゲートウェイ設計に必要なハードウェア拡張パスが提供されます。
実際の4G/5G動作は、選択したモデム、SIM設定、アンテナ、ドライバ、ソフトウェア、およびキャリアのサポートに依存します。したがって、キャリアの切り替えやフェイルオーバーといった機能は、SBCが直接提供する機能というよりは、システムレベルの機能として扱う必要があります。
オプションのWi-FiおよびBluetooth
M.2 E-Keyは、互換性のあるWi-FiおよびBluetoothモジュール用の拡張インターフェースを提供します。
これにより、顧客はベースとなるSBCアーキテクチャを変更することなく、ワイヤレスネットワークを追加する選択肢を得ることができます。
産業用シリアルおよびGPIOインターフェース
CT-DAS02には以下が含まれます：
- 1× RS-232/422/485
- 1× RS-232
- 1× 8-bit GPIO
これらのインターフェースは、ゲートウェイソフトウェアがレガシー機械、コントローラー、周辺機器と通信するために必要な物理的接続性を提供します。
典型的なシステムアーキテクチャは以下の通りです：
PLC / コントローラー → シリアル → CT-DAS02 → イーサネット / オプションのWi-Fiまたは5G → 工場またはリモートシステム
CT-DAS02はこのアーキテクチャにおけるハードウェアインターフェースを提供し、プロトコル変換、ルーティング、監視、およびデータ処理はシステムおよびソフトウェアレベルで実装されます。
広電圧電源統合
CT-DAS02は9～36V DC入力をサポートし、過電圧、過電流、逆極性、およびDCサージ保護を内蔵しています。
これにより、システム設計者はSBCをさまざまな産業用DC電源アーキテクチャに統合する際に、より高い柔軟性を得ることができます。
コンパクトな3.5インチフォームファクタ
CT-DAS02の寸法は146×102mmで、演算、ネットワーク、ストレージ、産業用I/O、および拡張インターフェースをコンパクトな3.5インチSBCのフットプリント内に収めることができます。
これは、ボードスペースが限られている設置場所向けのゲートウェイシステムをOEMが設計するのに役立ちます。
利点
ゲートウェイハードウェアアーキテクチャの簡素化
プロセッサリソース、デュアルイーサネット、シリアルI/O、GPIO、NVMeストレージ、およびM.2拡張インターフェースを1つのSBCに統合することで、CT-DAS02はゲートウェイ設計に必要な個別のハードウェアコンポーネントの数を削減します。
柔軟な接続構成
M.2アーキテクチャにより、システム設計者はプロジェクトの要件に基づいてストレージ、セルラー、ワイヤレスモジュールを選択できます。
したがって、同一のベースボードを以下のような設計向けに構成できます：
- イーサネットのみ
- イーサネット + Wi-Fi
- イーサネット + 4G/5G
- イーサネット + Wi-Fi + 4G/5G
これらの構成の利用可能性は、選択したモジュールと全体的なシステム設計に依存します。
レガシーインターフェースと最新インターフェースのサポート
シリアル通信とGPIOは既存の産業機器向けのインターフェースを提供し、デュアル2.5GbEおよびオプションのワイヤレスまたはセルラーモジュールは、新しいインフラストラクチャへの接続オプションを提供します。
これにより、CT-DAS02はブラウンフィールドのゲートウェイ設計において実用的なハードウェア基盤となります。
統合フットプリントの削減
146 × 102 mmのフォームファクタにより、より大型のマザーボードプラットフォームに移行することなく、ゲートウェイのコンピューティング機能と接続機能を小型の機械、制御盤、組み込み用筐体に統合できます。
結論
産業用ゲートウェイシステムでは、既存の機械レベルのインターフェースと新しいネットワーク技術の両方に対応できるハードウェアの必要性が高まっています。
PremioのCT-DAS02 3.5インチ産業用SBCは、デュアル2.5GbE、産業用シリアルI/O、GPIO、NVMeストレージ、モジュール式Wi-Fi/Bluetoothおよび4G/5G拡張、デュアルNano SIMサポート、9～36V DC入力を備えたコンパクトなハードウェア基盤を提供します。
これらのインターフェースと拡張オプションを146 × 102 mmの1枚のSBCに集約したことで、CT-DAS02は産業用OEMに対し、既存の産業機器と最新の有線・無線ネットワークインフラを接続するゲートウェイシステムを構築するための柔軟なプラットフォームを提供します。
ct-das02