??? 近兩年來,嵌入式工控機(jī)在自動(dòng)化市場(chǎng)上大放異彩,很多客戶都可以接受一體化成形的無風(fēng)扇、低功耗、具有工業(yè)特質(zhì)的嵌入式工控機(jī)。那么，嵌入式工控機(jī)是否會(huì)取代傳統(tǒng)的工控機(jī)呢？誰(shuí)都無法準(zhǔn)確地預(yù)言。嵌入式工控機(jī)優(yōu)越之處在哪里？可以為使用者帶來怎樣的便利？本文將著眼點(diǎn)放在不斷發(fā)展與升級(jí)的制造業(yè)上，探討在堅(jiān)持“節(jié)能、減排”的原則下，嵌入式技術(shù)如何產(chǎn)生影響并為使用者帶來益處。
????????????????????????? 具有無風(fēng)扇嵌入式、工業(yè)特性、開放架構(gòu)的工控機(jī)
??? 近年來,制造執(zhí)行系統(tǒng)MES(Manufacture Executive System)的理念已逐漸被國(guó)內(nèi)各類行業(yè)所接受，并且付諸實(shí)踐。最主要的原因是實(shí)行MES有諸多好處，但最終的目的都是為了提升企業(yè)本身的競(jìng)爭(zhēng)力。唯有不斷地提升競(jìng)爭(zhēng)力，企業(yè)方能在眾多的競(jìng)爭(zhēng)者中脫穎而出。
?? ?以一個(gè)汽車制造廠為例，一但發(fā)生質(zhì)量問題，工程師將會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間處理該問題，其生產(chǎn)線在該時(shí)間內(nèi)所能繼續(xù)產(chǎn)出的機(jī)會(huì)成本也會(huì)耗費(fèi)殆盡。而MES的實(shí)施，則可以有效提升并管控生產(chǎn)的效能，將成本控制落實(shí)到每個(gè)細(xì)節(jié)之處。
?? ?在工業(yè)信息化或是機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化中，底層控制多采用PLC，而在負(fù)責(zé)通訊或是數(shù)據(jù)采集的上位機(jī)選擇上，更多的用戶喜歡使用工控機(jī)。由于PC技術(shù)的進(jìn)步，工控機(jī)的功能也得到了發(fā)展，在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用普及率也迅速提升。隨著科技的不斷發(fā)展，相信工控機(jī)必將因其卓越的性能而成為工業(yè)自動(dòng)化的主流控制系統(tǒng)。從市場(chǎng)反應(yīng)的情況可以看出，在工控機(jī)和傳統(tǒng)控制器的選擇上，已經(jīng)有越來越多的終端用戶愿意使用性能更優(yōu)的工控機(jī)系統(tǒng)。
?? ?但工控機(jī)也有不足之處，如穩(wěn)定性、靈活性不如PLC，在對(duì)抗惡劣環(huán)境的能力方面也需要進(jìn)一步提高。例如在實(shí)際應(yīng)用中，有些現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境十分惡劣,大量的粉塵、超高的溫度、重電干擾嚴(yán)重等，與此同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)機(jī)身體積也有一定的限制要求。但由此可以清楚地看到新一代嵌入式工控機(jī)的定位：通過低功耗系統(tǒng)的設(shè)計(jì),將整臺(tái)嵌入式工控機(jī)的功耗設(shè)計(jì)在30W之內(nèi)；全面導(dǎo)入整系統(tǒng)無風(fēng)扇的設(shè)計(jì)理念，因?yàn)闇p少機(jī)械零件可大幅地增加系統(tǒng)的可靠性；周邊I/O設(shè)計(jì)更適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，譬如隔離的串口、雙網(wǎng)口設(shè)計(jì)等，更利于工廠的網(wǎng)絡(luò)布線；電源輸入設(shè)計(jì)采用直流電輸入，并兼顧寬電源輸入，可讓嵌入式工控機(jī)方便地用于供電24V DC的工廠車間、48V DC的機(jī)車上甚至是110V DC的變電站內(nèi)；小體積的設(shè)計(jì)更是讓現(xiàn)場(chǎng)裝機(jī)人員贊不絕口，靈活應(yīng)用于眾多工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的電控箱中,易于安裝及布線；搭配嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù),可以讓客戶自由開發(fā)客制化的操作系統(tǒng),增加整機(jī)運(yùn)行的效率，且大幅縮短開發(fā)的時(shí)間。
?? ?總之，研華自動(dòng)化一直關(guān)注產(chǎn)品在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中的適用性，將嵌入式工控機(jī)設(shè)計(jì)上的著力點(diǎn)把握在：
?? ?· 無風(fēng)扇嵌入式
?? ?· 工業(yè)上所需要的規(guī)格
?? ?· 開放式的PC架構(gòu)功能
?? ?以上所有的特點(diǎn)均集成在同一臺(tái)機(jī)器上，如圖1所示。
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??????????????????????????? 嵌入式工控機(jī)在連鎖店能源管理中的應(yīng)用
??? 在地域廣大的國(guó)家或是地區(qū)，如中國(guó)、美國(guó)或是歐洲，因?yàn)楣芾聿槐?，常常?huì)造成能源的浪費(fèi)。故在連鎖店的經(jīng)營(yíng)模式中，能源管理就成為很重要的一項(xiàng)課題。特別是在一些加盟的快餐店、超市或是小吃飲食店，若能對(duì)個(gè)別的店家做好能源管理，從整體上就可省下可觀的電費(fèi)，對(duì)于企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力也是很重要的一環(huán)。
?? ?故在能源管理系統(tǒng)內(nèi),監(jiān)控整個(gè)工廠或是設(shè)備的發(fā)電情況就顯得尤為重要。除了管控每個(gè)設(shè)備所使用的發(fā)電量之外,還必須針對(duì)各個(gè)設(shè)備的用電量進(jìn)行有效的管控，進(jìn)而達(dá)到用電量最佳化的目標(biāo)。能源管理系統(tǒng)的架構(gòu)如圖2所示。
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??? 研華自動(dòng)化在不斷提升自身產(chǎn)品的性能之余，更結(jié)合多年來的自動(dòng)化應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為連鎖企業(yè)節(jié)能提供有效的解決方案。
??? 圖3為研華工業(yè)自動(dòng)化為某連鎖企業(yè)所做的節(jié)能方案。該企業(yè)在全國(guó)具有三千多間分店,遍布全國(guó)各地, 每間展店里都有冷暖氣及烤箱等耗電量甚大的設(shè)備，用電量難以管控。如果某些店的店長(zhǎng)較負(fù)責(zé)任或是管理較健全,則可將用電量控制在合理的范圍內(nèi),但對(duì)于某些店家,情況卻有所不同。所以，業(yè)主對(duì)于龐大的電費(fèi)開銷感到非常困擾。這種因地域廣大而造成的管理困難，不但耗費(fèi)公司的開銷，而且造成能源的極大浪費(fèi)。
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??? 研華自動(dòng)化所推出的整體節(jié)能設(shè)備方案，將能有效地解決以上問題。
??? 首先利用工業(yè)數(shù)據(jù)采集器(ADAM-5510)將每間店的溫度、濕度進(jìn)行管控，并對(duì)于每個(gè)設(shè)備所耗費(fèi)的電量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過及時(shí)的內(nèi)部以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳至現(xiàn)場(chǎng)的嵌入式工控機(jī)(UNO-2053E)，并通過外部的網(wǎng)絡(luò)(遠(yuǎn)程組態(tài))將這些寶貴的信息傳回至該企業(yè)的管理中心，進(jìn)而對(duì)每個(gè)分店進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而實(shí)現(xiàn)電量使用的最佳控制。若是發(fā)現(xiàn)該店在非營(yíng)業(yè)時(shí)間有異常的用電量，則也可通過遠(yuǎn)程組態(tài)下達(dá)控制指令對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行管控操作。通過研華成套的解決方案，客戶的用電量共節(jié)省了近40%。
??? UNO-2053E接口為一臺(tái)帶有2 個(gè)LAN接口、2個(gè)RS-232接口的嵌入式工控機(jī)，客戶選擇該嵌入式工控機(jī)的原因如下：
??? 具有無風(fēng)扇、無轉(zhuǎn)動(dòng)部件的穩(wěn)定性、多通訊端口的工業(yè)特性；內(nèi)帶嵌入式操作系統(tǒng)(XP embedded)以及功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)化組態(tài)軟件(WebAccess)嵌入版,眾多功能集成于一體，方便客戶的使用。
?????????????????????????????????? 基于多核處理器的嵌入式工控機(jī)
??? 過去傳統(tǒng)的工控機(jī)大多還是集中使用。隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的使用，工控機(jī)的控制會(huì)向上、下兩端延伸。整體規(guī)劃還需考慮網(wǎng)絡(luò)化的功能、處理速度快、及時(shí)性強(qiáng)和布線簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。由于嵌入式工控機(jī)具備工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的特性、網(wǎng)絡(luò)溝通的功能以及強(qiáng)大的CPU處理能力，嵌入式工控機(jī)將會(huì)在工廠的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)絡(luò)下層或MES)中扮演重要角色。某些數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)或是運(yùn)算的工作會(huì)交給現(xiàn)場(chǎng)的嵌入式工控機(jī)，而傳統(tǒng)的工控機(jī)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中會(huì)向上層(ERP)轉(zhuǎn)移，專職扮演好服務(wù)器(Server)的角色或是數(shù)據(jù)庫(kù)(Database)的工作。故在整個(gè)工業(yè)控制、工廠自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化領(lǐng)域中，嵌入式工控機(jī)與傳統(tǒng)工控機(jī)將成為相輔相成的合作關(guān)系而非競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系或取代關(guān)系。如此的架構(gòu)規(guī)劃，方可為用戶帶來最大的效益。
??? 受益于低功耗處理器，目前的多核心CPU處理器的發(fā)熱量被控制在30W之內(nèi)，而CPU處理能力的提升卻可達(dá)一般臺(tái)式機(jī)的2.5～3倍，故傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)可以放在MES層內(nèi)并以Database ODBC的方式與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)(ERP)連接。在這里，研華的新品UNO-2182，酷睿雙核無風(fēng)扇嵌入式工控機(jī)搭載Core 2 Duo(L7400)1.5GHz CPU，1GB DDR2內(nèi)存,具備四個(gè)串口,兩個(gè)千兆網(wǎng)口,同時(shí)可在60℃的高溫下穩(wěn)定的運(yùn)行,能夠?yàn)楣I(yè)現(xiàn)場(chǎng)的用戶帶來極大的便利及效益。圖4所示為幾種不同CPU運(yùn)算能力的對(duì)比。
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????????????????????????????????? 研華自動(dòng)化為用戶提供最大價(jià)值
??? 研華在工業(yè)自動(dòng)化中可以提供從上到下的全系統(tǒng)解決方案。從上位機(jī)的傳統(tǒng)工控機(jī)、組態(tài)軟件，再到放置于現(xiàn)場(chǎng)的嵌入式工控機(jī)、一體化工作站和I/O控制器，還有工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換器以及工業(yè)通信模塊等產(chǎn)品，如圖5所示。研華的產(chǎn)品皆被設(shè)計(jì)成開放的架構(gòu),并提供超過一千種以上的產(chǎn)品與解決方案,可以輕松地根據(jù)不同的使用需求進(jìn)行各種組合,完成客戶所需要的目標(biāo)。研華將會(huì)本著創(chuàng)新的精神在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上推陳出新,助力用戶成為最大的贏家，并以“以信息化帶動(dòng)工業(yè)化、工業(yè)化促進(jìn)信息化”的方針，加快實(shí)施“信息化與工業(yè)化融合”的重大舉措。
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