??? 近兩年來,嵌入式工控機在自動化市場上大放異彩,很多客戶都可以接受一體化成形的無風扇、低功耗、具有工業特質的嵌入式工控機。那么，嵌入式工控機是否會取代傳統的工控機呢？誰都無法準確地預言。嵌入式工控機優越之處在哪里？可以為使用者帶來怎樣的便利？本文將著眼點放在不斷發展與升級的制造業上，探討在堅持“節能、減排”的原則下，嵌入式技術如何產生影響并為使用者帶來益處。
????????????????????????? 具有無風扇嵌入式、工業特性、開放架構的工控機
??? 近年來,制造執行系統MES(Manufacture Executive System)的理念已逐漸被國內各類行業所接受，并且付諸實踐。最主要的原因是實行MES有諸多好處，但最終的目的都是為了提升企業本身的競爭力。唯有不斷地提升競爭力，企業方能在眾多的競爭者中脫穎而出。
?? ?以一個汽車制造廠為例，一但發生質量問題，工程師將會花費大量的時間處理該問題，其生產線在該時間內所能繼續產出的機會成本也會耗費殆盡。而MES的實施，則可以有效提升并管控生產的效能，將成本控制落實到每個細節之處。
?? ?在工業信息化或是機械設備自動化中，底層控制多采用PLC，而在負責通訊或是數據采集的上位機選擇上，更多的用戶喜歡使用工控機。由于PC技術的進步，工控機的功能也得到了發展，在工業領域的應用普及率也迅速提升。隨著科技的不斷發展，相信工控機必將因其卓越的性能而成為工業自動化的主流控制系統。從市場反應的情況可以看出，在工控機和傳統控制器的選擇上，已經有越來越多的終端用戶愿意使用性能更優的工控機系統。
?? ?但工控機也有不足之處，如穩定性、靈活性不如PLC，在對抗惡劣環境的能力方面也需要進一步提高。例如在實際應用中，有些現場環境十分惡劣,大量的粉塵、超高的溫度、重電干擾嚴重等，與此同時現場對機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的定位：通過低功耗系統的設計,將整臺嵌入式工控機的功耗設計在30W之內；全面導入整系統無風扇的設計理念，因為減少機械零件可大幅地增加系統的可靠性；周邊I/O設計更適用于工業現場的應用，譬如隔離的串口、雙網口設計等，更利于工廠的網絡布線；電源輸入設計采用直流電輸入，并兼顧寬電源輸入，可讓嵌入式工控機方便地用于供電24V DC的工廠車間、48V DC的機車上甚至是110V DC的變電站內；小體積的設計更是讓現場裝機人員贊不絕口，靈活應用于眾多工業現場內的電控箱中,易于安裝及布線；搭配嵌入式操作系統技術,可以讓客戶自由開發客制化的操作系統,增加整機運行的效率，且大幅縮短開發的時間。
?? ?總之，研華自動化一直關注產品在工業現場應用中的適用性，將嵌入式工控機設計上的著力點把握在：
?? ?· 無風扇嵌入式
?? ?· 工業上所需要的規格
?? ?· 開放式的PC架構功能
?? ?以上所有的特點均集成在同一臺機器上，如圖1所示。
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??????????????????????????? 嵌入式工控機在連鎖店能源管理中的應用
??? 在地域廣大的國家或是地區，如中國、美國或是歐洲，因為管理不便，常常會造成能源的浪費。故在連鎖店的經營模式中，能源管理就成為很重要的一項課題。特別是在一些加盟的快餐店、超市或是小吃飲食店，若能對個別的店家做好能源管理，從整體上就可省下可觀的電費，對于企業的競爭力也是很重要的一環。
?? ?故在能源管理系統內,監控整個工廠或是設備的發電情況就顯得尤為重要。除了管控每個設備所使用的發電量之外,還必須針對各個設備的用電量進行有效的管控，進而達到用電量最佳化的目標。能源管理系統的架構如圖2所示。
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??? 研華自動化在不斷提升自身產品的性能之余，更結合多年來的自動化應用經驗，為連鎖企業節能提供有效的解決方案。
??? 圖3為研華工業自動化為某連鎖企業所做的節能方案。該企業在全國具有三千多間分店,遍布全國各地, 每間展店里都有冷暖氣及烤箱等耗電量甚大的設備，用電量難以管控。如果某些店的店長較負責任或是管理較健全,則可將用電量控制在合理的范圍內,但對于某些店家,情況卻有所不同。所以，業主對于龐大的電費開銷感到非常困擾。這種因地域廣大而造成的管理困難，不但耗費公司的開銷，而且造成能源的極大浪費。
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??? 研華自動化所推出的整體節能設備方案，將能有效地解決以上問題。
??? 首先利用工業數據采集器(ADAM-5510)將每間店的溫度、濕度進行管控，并對于每個設備所耗費的電量進行實時監控，通過及時的內部以太網將數據傳至現場的嵌入式工控機(UNO-2053E)，并通過外部的網絡(遠程組態)將這些寶貴的信息傳回至該企業的管理中心，進而對每個分店進行數據分析，從而實現電量使用的最佳控制。若是發現該店在非營業時間有異常的用電量，則也可通過遠程組態下達控制指令對現場的設備進行管控操作。通過研華成套的解決方案，客戶的用電量共節省了近40%。
??? UNO-2053E接口為一臺帶有2 個LAN接口、2個RS-232接口的嵌入式工控機，客戶選擇該嵌入式工控機的原因如下：
??? 具有無風扇、無轉動部件的穩定性、多通訊端口的工業特性；內帶嵌入式操作系統(XP embedded)以及功能強大的網絡化組態軟件(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
??? 過去傳統的工控機大多還是集中使用。隨著嵌入式技術的發展以及現場總線技術的使用，工控機的控制會向上、下兩端延伸。整體規劃還需考慮網絡化的功能、處理速度快、及時性強和布線簡單的特點。由于嵌入式工控機具備工業現場運行的特性、網絡溝通的功能以及強大的CPU處理能力，嵌入式工控機將會在工廠的現場網絡(網絡下層或MES)中扮演重要角色。某些數據協議轉換、存儲或是運算的工作會交給現場的嵌入式工控機，而傳統的工控機在網絡架構中會向上層(ERP)轉移，專職扮演好服務器(Server)的角色或是數據庫(Database)的工作。故在整個工業控制、工廠自動化、機械設備自動化領域中，嵌入式工控機與傳統工控機將成為相輔相成的合作關系而非競爭關系或取代關系。如此的架構規劃，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處理器的發熱量被控制在30W之內，而CPU處理能力的提升卻可達一般臺式機的2.5～3倍，故傳統的SCADA系統可以放在MES層內并以Database ODBC的方式與企業網絡(ERP)連接。在這里，研華的新品UNO-2182，酷睿雙核無風扇嵌入式工控機搭載Core 2 Duo(L7400)1.5GHz CPU，1GB DDR2內存,具備四個串口,兩個千兆網口,同時可在60℃的高溫下穩定的運行,能夠為工業現場的用戶帶來極大的便利及效益。圖4所示為幾種不同CPU運算能力的對比。
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????????????????????????????????? 研華自動化為用戶提供最大價值
??? 研華在工業自動化中可以提供從上到下的全系統解決方案。從上位機的傳統工控機、組態軟件，再到放置于現場的嵌入式工控機、一體化工作站和I/O控制器，還有工業網絡交換器以及工業通信模塊等產品，如圖5所示。研華的產品皆被設計成開放的架構,并提供超過一千種以上的產品與解決方案,可以輕松地根據不同的使用需求進行各種組合,完成客戶所需要的目標。研華將會本著創新的精神在產品設計上推陳出新,助力用戶成為最大的贏家，并以“以信息化帶動工業化、工業化促進信息化”的方針，加快實施“信息化與工業化融合”的重大舉措。
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