Accelerare la visualizzazione su Hmi di piccole dimensioni

INTERFACCE –

I panel Pc basati sui processori di Amd consentono di integrare nei sistemi industriali una soluzione compatta, in grado di garantire prestazioni grafiche elevate e semplice uso

In misura sempre maggiore gli ingegneri meccanici richiedono funzionalità grafiche avanzate, comprese visualizzazioni 3D di elevata qualità, su dispositivi sempre più piccoli. Appare quindi logico domandarsi in che modo gli sviluppatori possono integrare interfacce utenti grafiche sofisticate e visualizzazioni 3D in panel Pc a basso consumo privi di ventole. Inosoft ha sperimentato l'uso del panel Pc di Sutron equipaggiato con le Apu di Amd che integrano l'acceleratore di visualizzazione. I risultati di questi collaudi si sono rivelati molto promettenti. Tenendo presente che attualmente l'80% delle funzioni di un pannello operatore sono determinate dalla grafica, non può certo sorprendere l'attenzione che viene rivolta alle funzionalità grafiche. Nelle interfacce uomo/macchina di ultima generazione i tradizionali controlli operatore, di natura fisica, sono stati sostituiti da interfacce di tipo tattile che permettono un'interazione per molti versi simile a quella utilizzata per tablet e smartphone. Un'evoluzione tecnologica di tale portata si traduce in enormi vantaggi in termini di produttività e precisione sia per i controllori industriali sia per il settore dell'automazione in generale. Adottando un approccio analogo a quello utilizzato dai progettisti di smartphone, che hanno abbandonato numerosi controlli a pulsante a favore di interfacce di tipo touchscreen riconfigurabili, i progettisti di pannelli Hmi possono ora modificare in maniera molto semplice la funzionalità dei loro sistemi e migliorare nel tempo la fruizione da parte dell'utilizzatore utilizzando interfacce multi-tocco riconfigurabili via software. Una conseguenza di questo approccio da tenere in considerazione è la riduzione della dipendenza a livello hardware tra l'interfaccia utente e il panel Pc embedded.

Gui, un elemento sempre più importante

Visualizzazioni di elevato livello qualitativo di macchinari e processi stanno divenendo un fattore sempre più determinante del processo di acquisto poichè, grazie a esse, è possibile semplificare notevolmente la determinazione e l'utilizzo dei parametri di funzionamento. Per gli utenti l'interfaccia operatore dà la “visione” di un'apparecchiatura o dello stabilimento. Sotto questo aspetto, l'interfaccia rappresenta un mezzo cruciale per esprimere la qualità in maniera visiva. Senza dimenticare che un'interfaccia utente di elevato livello qualitativo presenta risvolti molto interessanti dal punto di vista economico: semplifica l'esecuzione dell’insieme delle attività che vengono svolte in uno stabilimento e favorisce un corretto uso del dispositivo da parte dell'operatore. Un'interfaccia auto-esplicativa semplice da utilizzare può anche ridurre sensibilmente i costi legati all’istruzione degli operatori e il tempo impiegato da questi ultimi per un suo corretto utilizzo sul posto di lavoro. In ogni caso, un ricorso sempre più massiccio della grafica si traduce nella necessità di integrare un numero maggiore di funzionalità grafiche nell'interfaccia operatore.

Più prestazioni grafiche
grazie alla semplicità d’uso


Parecchi sviluppatori di interfacce operatore desiderano integrare in misura sempre maggiore animazioni 3D realistiche nelle loro applicazioni allo scopo di visualizzare il progetto e le funzionalità di macchinari e di interi stabilimenti utilizzando figure tridimensionali di schemi di montaggio esplosi o altri tipi di animazioni. Funzionalità di questo tipo richiedono algoritmi sofisticati che possono essere implementati sia nel software della Cpu o mediante l'accelerazione hardware sull'unità di elaborazione grafica.
La necessità dell'accelerazione hardware della grafica 3D
Stefan Niermann, Key Account Manager di Inosoft, azienda specializzata nello sviluppo di software di visualizzazione, spiega la necessità dell’accelerazione grafica, soprattutto nel caso di visualizzazioni tridimensionali: “I moderni sistemi di visualizzazione sfruttano la grafica 3D accelerata via hardware per le Gui di elevato livello qualitativo. In questo modo è possibile ottenere immagini "pulite" e con una resa in tempo reale anche nel caso di fotoanimazioni 3D realistiche con illuminazione dinamica e transizioni di colore uniformi. La situazione è invece diversa nel caso di sistemi con schermi di piccole dimensioni, fino a 15", per i quali è previsto l'impiego di processori più efficienti in termini energetici. Poiché le funzionalità grafiche di processori di questo tipo fino a non molto tempo fa erano alquanto limitate, l'animazione 3D non poteva essere visualizzata in maniera soddisfacente.”
Al fine di evitare ai costruttori di sistemi di produzione destinati ai siti produttivi l'onere di effettuare "in toto" la programmazione delle Gui 3D, Inosoft ha sviluppato una linea di prodotti di visualizzazione che va sotto il nome di VisiWin. L'impiego di questa serie di tool permette ai progettisti di sviluppare nuovi progetti di alto livello qualitativo di interfacce utenti grafiche da utilizzare in applicazioni di visualizzazione e Scada basate su librerie standard come ad esempio Microsoft Visual Studio e Blend. Grazie all'uso di queste librerie e di interfacce di programmazione come DirectX - affidabili e disponibili sul lungo periodo - i progettisti possono pianificare sviluppi futuri con un certo livello di attendibilità.

Progetti economici che non prevedono ventole

Fino a non molto tempo fa per sviluppi di questo tipo era necessario ricorrere a unità grafiche 3D del tipo di quelle presenti in interfacce operatore ad alte prestazioni dotate di processori con elevata potenza di elaborazione o in ingombranti panel Pc con scheda grafica discreta. Sistemi come quelli appena descritti sono costosi e caratterizzati da elevata dissipazione, il che comporta la necessità di utilizzare ventole per il raffreddamento. È noto altresì che dispositivi come appunto le ventole possono essere soggetti a guasti. Gli utenti, dal canto loro, sono alla ricerca di interfacce operatore sottili, economiche, prive di ventole e ricche di risorse grafiche. A differenza dei sistemi che utilizzano ventole per il raffreddamento, quelli privi di ventole possono essere fatti funzionare in ambienti particolarmente severi che richiedono una manutenzione minima e non sono soggetti a malfunzionamenti imputabili a un'eventuale rottura delle ventole. Oltre a ciò, i costi di manutenzioni sono ulteriormente ridotti in quanto non è più richiesta la sostituzione su base periodica di ventole o filtri dell'aria. Per soddisfare tutti i requisiti appena delineati Amd ha sviluppato processori in architettura x86 in grado di assicurare grafica 3D di elevata qualità a fronte di consumi estremamente ridotti. Le Apu (Accelerated Processing Unit) G Series di Amd sono soluzioni disponibili sul lungo termine che integrano una Cpu x86 e una Gpu (l'unità di elaborazione grafica) discreta su un unico chip. I risultati dei benchmark pubblicate su una rivista specializzata nel settore IT mettono in luce tutte le potenzialità di queste Apu. Le Apu sottoposte ai test, ovvero i modd. G-T40E e Amd G-T40R, hanno ottenuto punteggi superiori del 291% e del 259% rispetto all'indice delle prestazioni, contro l'incremento del 100% fatto registrare dal processore Atom D2700 di Intel. In altre parole le prestazioni delle Apu di Amd sono circa 3 volte superiori rispetto a quelle della concorrenza. Le prove comparative condotte in laboratorio molto spesso possono essere limitative in quanto è solo sul campo che è possibile una verifica oggettiva e reale delle prestazioni. Per questo motivo Inosoft ha condotto collaudi esaustivi sulle Apu G-Series per verificarne le prestazioni con le proprie soluzioni di visualizzazione VisiWin.

Efficienza nelle applicazioni reali

Stefan Niermann di Inosoft ha verificato le prestazioni delle Apu di Amd sui Panel Pc della serie P, una gamma di prodotti sviluppata da Sutron electronic, un centro di eccellenza che appartiene a Phoenix Contact Group. I sistemi al top della gamma di questa serie di dispositivi che operano senza ventole sono basati sulla Apu dual core T40E di Amd, caratterizzata da un Tdp (Thermal design power) in pratica il consumo del processore, di soli 6,4 W. I modelli della serie P di Sutron integrano dunque un dispositivo "rugged" come le Apu Embedded G-Series Apus in touch panel ad alte prestazioni che operano senza ventole. In questo modo Sutron offre ai propri utenti un prodotto di dimensioni compatte che, oltre a integrare un gran numero di risorse grafiche, risulta estremamente efficiente in termini energetici. Commentando i vantaggi di questi nuovi sistemi Niermann ha tra l'altro affermato: “Il sistema di sviluppo ha funzionato molto bene e ha fatto girare senza problemi anche le demo 3D più complesse. In verità ha "tremato" un po’ ma in misura nettamente inferiore rispetto a sistemi confrontabili basati sul processore Atom. In definitiva la tecnologia basata sui nuovi prodotti di Amd rappresenta una valida alternativa per chiunque ricerchi una soluzione che assicuri elevate prestazioni grafiche". Di notevole rilevanza il confronto delle prestazioni grafiche 3D eseguito utilizzando tool standard, come ad esempio il benchmark grafico 3DMark06 v.1.2.0 di Futuremark. In base alla specifica applicazione, i dispositivi che integrano la Apu T40E di Amd con Gpu Radeon HD6250 possono garantire prestazioni superiori di un fattore compreso tra 3 e 10 rispetto a dispositivi che utilizzano solamente l'emulazione software. Un risultato di questo tipo è possibile grazie all'accelerazione hardware delle funzioni grafiche per Wpf e Open GL. Un altro elemento di notevole importanza per tutti gli Oem che operano in ambito industriale è la scalabilità dei sistemi. Il software di Inosoft e i processori di Amd sono scalabili per l'intera gamma di interfacce operatore di Sutron, indipendentemente dal fatto che siano sistemi entry-level o di fascia alta e dispongono di un insieme di caratteristiche coerenti per l'intero range di prestazioni. Oltre a ciò, la serie di Apu di Amd supporta la virtualizzazione delle Gui Microsoft Windows unitamente alle funzioni deterministiche e real-time necessarie per il controllo delle apparecchiature. In definitiva, i panel Pc basati sui processori di Amd si propongono come una piattaforma tecnologica di sicuro interesse per costruttori di macchinari e stabilimenti produttivi. Queste interfacce operatore consentono a questi ultimi di integrare nei loro sistemi una soluzione compatta, in grado di garantire prestazioni grafiche elevate e di semplice uso, grazie alla quale è possibile ridurre il costo complessivo del sistema e incrementare l'efficienza sia dell'operatore sia del sistema stesso.

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