産業用PCにおけるDIOとGPIOについて解説

Explaining DIO and GPIO Ports in Industrial PCs

DIOとは?

DIOはDigital Input/Output(デジタル入出力)の略です。これは、コンピュータシステムがIoT(モノのインターネット)デバイスやセンサーにデジタル信号を送信し、望ましい方法で動作させるためのインターフェースコンポーネントです。例えば、DIOは工場機械の重要な状態表示器や、生産ライン上のユニット数を高速でカウントするスイッチを制御できます。デジタル入力は、インターフェースに接続されたさまざまなデバイスを検出し、デジタル出力は、接続されたデバイスがアクションを実行するための信号を中継します。

8 Channel DIO Port On Industrial Computers PC

絶縁型DIOとは?また、産業用アプリケーションにどのようなメリットがありますか?

DIOは、電圧スパイク、グランドループ、コモンモード信号が発生する可能性のある、製造工場や産業工場フロアのような電気的ノイズの多い環境で一般的に使用されます。これらの事象は、重大なダウンタイム、操業停止、機械の誤動作、電子機器の損傷を引き起こす可能性があります。DIOが産業用アプリケーションに使用される主な理由は、その絶縁性にあります。この絶縁技術は光アイソレーションとして知られており、個々のピンは物理的および電気的に互いに分離されており、DIOポートへの入出力信号はすべて、フォトカプラと呼ばれる閉じた光チャネル内の光を使用して伝送されます。物理的な接続がないため、DIOには外部5W DC IN電源が必要です。これにより、DIOは工場自動化の効率化、リアルタイムデータ分析/洞察の提供、生産ラインの最適化など、あらゆる産業用アプリケーションに対して幅広い電圧互換性を提供できます。

Explaining DIO and GPIO in Rugged Industrial Environments

GPIOとは?

GPIOはGeneral Purpose Digital Input/Output(汎用デジタル入出力)の略です。DIOと同様に、コンピュータシステムがIoTセンサーにコマンド信号を送信できるプログラマブルインターフェースです。これらのIoTセンサーは、入出力チャネルを必要とするGPIOピンを介してGPIOに接続されます。入力はコンピュータシステムがIoTデバイスを認識できるようにし、出力はコンピュータシステムがIoTセンサーにコマンド/信号を中継できるようにします。これらのIoTデバイスのほとんどはON/OFF設定を使用するため、シリアルポートやUSBポートのような複雑な接続を必要としません。GPIOは複数のデバイスを同時に接続でき、ユーザーの操作に最適に適合するようにプログラム可能です。

DIOとGPIOの違い

DIOとGPIOは同じインターフェースまたはプラットフォームを持っていますが、DIOは光アイソレーションを使用して絶縁されており、GPIOは非絶縁です。DIOは、GPIOが代わりに使用された場合に機械の故障を引き起こす可能性のある電気的イベントから追加の保護層を提供します。さらに、GPIOピンは、IoTデバイスをチャネルから外したり切断したりする可能性のある衝撃や振動の量のため、産業工場フロアでは持続可能ではありません。DIOは所定の位置に固定されており、信頼性の高い接続を提供するため、オペレータースイッチ/ボタン、機械の状態信号、リミットスイッチに最適です。 

PremioはDIOをどのように利用していますか?

Premio 16 Channel DIO Port for Rugged Edge Computer

Premioは、当社の組み込みコンピュータ製品ライン全体で、他のI/O互換性と合わせて、8チャネルおよび16チャネルの絶縁型DIO接続を提供しています。DIOポートは、産業用グレードのロック機能を備えた頑丈なフェニックスコネクタをターミナルブロック設計で使用しています。これらの特定のコネクタ(緑色)は、ワイヤを安全に接続して入出力信号を提供する産業用オートメーションアプリケーションで一般的です。従来のPCIeアドインDIOカードと比較して、PremioのDIOは、産業用グレードのフェニックスコネクタを使用して、追加の耐久性とプログラマビリティのためにマザーボードに組み込まれています。ユーロブロックとも呼ばれるフェニックスコネクタは、ねじ込み式ロック端子を使用して接続ワイヤを固定するはんだなしコネクタです。これらのコネクタは、接続時にしっかりと固定された状態を維持しながら、簡単に配線できます。産業用コンピュータにDIOポートを組み合わせる主な利点は、コンピュータ自体からワークロードを統合できることです。産業用コンピュータは、特定の自動化機能を直接プログラムし、機械とそのオペレーター間のより効率的な通信チャネルを合理化できます。Premioは、DIOポートから特定の機能にアクセスして有効にするためのプログラム可能なソースコードも提供しています。全体として、Premioの産業用コンピュータは、遠隔地、車載、過酷な産業フロア、自動化された機械など、さまざまな環境やアプリケーションに導入されており、フェニックスコネクタを使用したDIO接続は、絶縁されたデジタル信号の信頼性の高い接続を保証します。 

DIO接続を備えた産業用コンピュータを探す>>

産業用コンピュータのDIOポートはどのように異なりますか?

DIOポートのアーキテクチャに標準化されたものはありませんが、ポートのレイアウトにわずかな調整があるだけで、機能的にはすべて同じです。提供されるチャネル数から始まり、産業用アプリケーションでは通常、8チャネル(4入力/4出力)から16チャネル(8入力/8出力)が使用されます。さらに、PCIeアドインカードを使用することで、最大32チャネル、さらには128チャネルをサポートするDIOポートもあります。DIOポートは大きく異なるように見えるかもしれませんが、Premioでは、当社のRCO-6000-CFLのように、16チャネルの絶縁型DIOは、フォトカプラを駆動するための外部5W DC INを備えた8つの独立したポートの2列に配置されています。一方、他のアーキテクチャでは、外部DC INを備えた16チャネルの単一列や、すべてのピンが1つのコネクタを介して接続された絶縁型5V出力などが含まれる場合があります。 

16 Channel DIO Port in Industrial PC

16 Channel DIO Port Diagram for Industrial PC

DIO搭載産業用PCはどこで入手できますか?

Premioのエンジニアは、過去30年間、工場自動化、AIマシンビジョンなどの産業用コンピュータを設計および製造してきました。Premioの頑丈なエッジ産業用PCは、生産性を最大化し、信頼性が高く、メンテナンスが少なく、コスト効率も優れるように設計されています。お問い合わせいただき、貴社の業務を頑丈なエッジに移行する方法をご確認ください!

industrial-PC-manufacturer

関連記事

EdgeBoostノードでAIエッジ推論コンピューター設計を(比較的)シンプルに

推論は、コンピュータシステムが学習済み機械学習アルゴリズムに基づいて予測を行う際に発生します。推論の概念は新しいものではありませんが、これらの高度な操作をエッジで実行できるようになったのは比較的新しいことです。 エッジベースの推論エンジンの背後にある技術は、組み込みコンピュータです。しかし、明らかにそれ以上に、増幅されたコンピューティング能力、大量のストレージ、そしてリアルタイムで大量のデータを処理するための必要なI/Oを備えています。目標は、データが生成される場所にできるだけ近い場所で操作を実行し、最短時間で最も正確な結果を達成することです。その場所は通常、外部データがシステムに入力されるセンサーのすぐ近くです。決定が下されると、通常はエッジに送り返されて実行され、エッジでのリアルタイムの意思決定を促進します。 エッジベースの推論エンジンにとって重要な懸念事項は、展開される環境です。たとえば、衝撃や振動に耐えるように設計する必要があるでしょうか?極端な高温または低温にさらされるでしょうか?パフォーマンスアクセラレーションの適切なバランスを提供するでしょうか?これらの質問に対する回答は、それぞれ異なる設計、または少なくとも異なる設計アプローチにつながる可能性があります。 一部のベンダーは、環境問題に関する社内テスト機器を完備しています。これには、熱制御のシミュレーションや、もちろん衝撃と振動が含まれます。ほとんどのアプリケーションでは、「堅牢な熱アプリケーション」向けに設計されたシステムは、-40℃から+70℃までの温度で動作でき、20Gまでの衝撃と3Grmsの振動に耐えることができます。 AIの強化 汎用組み込みコンピュータと、推論アルゴリズムを処理するように設計されたコンピュータとの間には明確な違いがあります。まず、推論エンジンには最高の計算性能が求められます。データセンタープラットフォームの機能を取り込んだシステムであっても、どんな設計者でもハイエンドのX86プロセッサを既製品から入手してシステムに組み込むことができます。しかし、最大の処理能力を持つシステムを設計するには、ハードウェアとソフトウェアの両面で人工知能システムに関する深い専門知識と経験が必要です。Premioの専門家は、その堅牢なハードウェアエンジニアリングと産業グレードのコンピュータプラットフォームの設計でその要件を満たしています。 製品ウォークスルー:AIエッジ推論コンピュータ (RCO-6000-CFL) - The Rugged Edge Media Hub Premioは、エッジでシステム性能を最大化するEdge Boost Nodesというモジュール式テクノロジーを開発しました。ハードウェアノードはプラットフォームの下部に物理的に取り付けられ、リアルタイムのインサイトのためにデータ収集を必要とするエッジレベルのワークロードにハードウェアアクセラレーションを提供します。この2ピースのモジュラー設計は、革新的なキャニスターブリックにNVMe(不揮発性メモリ)ソリッドステートディスク(SSD)と並列コンピューティング性能のためのGPUを搭載することで、プラットフォームの堅牢性を維持しつつ、性能を向上させます。各Edge Boost Nodeは、それらのコンポーネントの信頼性を確保するために、高RPMのアクティブ冷却を使用しています。 (画像提供:Premio Inc.)  AI推論コンピュータの設計のすべて - The Rugged Edge Media Hub Premioからは、さまざまなEdge Boost Nodesが提供されています。たとえば、オプションの1つであるRCO-6000-CFL-2N2060Sは、ホットスワップ可能なNVMe SSDキャニスターを追加し、最大2つの15mm U.2 SSDとPCIe GPUを搭載できます。2番目のオプションであるRCO-6000-CFL-4NHはストレージ容量を強化し、ハードウェアおよびソフトウェアRAIDをサポートする高容量NVMeストレージのために、2つの15mm U.2 SSDを収納する2つのホットスワップ可能なNVMe SSDキャニスターをサポートします。3番目のオプションであるRCO-6000-CFL-8NSは、さらに高速なNVMeストレージに焦点を当てており、システムインテグレーターに最大8つの7mm、2.5インチU.2 NVMe SSDを追加する機能を提供します。これはPremioのEdge Boost Nodeポートフォリオに間もなく追加される予定です。 RCO-6000-CFL-4NH/8NS AIエッジ推論コンピュータ | モジュール式edgeBOOSTノード | 性能アクセラレーション -...