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開啟工業(yè)控制的嵌入式時代

時間:2011-02-26 19:30:53 來源:

正值本刊“2009工業(yè)嵌入式控制平臺與應(yīng)用論壇”召開之際,希望通過本文來紀念、見證堪稱“偉大”的嵌入式技術(shù)對工業(yè)自動化和整個人類現(xiàn)代生活帶來的卓越貢獻。作為21世紀最有生命力的新技術(shù)之一,嵌入式技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)無處不在。從通信到電子、從國防到辦公系統(tǒng),從家用電器到消費電子,從工業(yè)到建筑,嵌入式計算機平臺的成熟與飛速發(fā)展背后,卻隱藏著摩爾定律的影子。“每兩年成本下降一半,性能卻提升2倍”的摩爾定律在電子產(chǎn)品世界已經(jīng)風行了差不多43年了。可以說,正是因為摩爾定律成本下降、效能提升的特性,開啟和推動了嵌入式計算機平臺的黃金時代。
  在傳統(tǒng)的制造業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域,嵌入式進入工業(yè)控制層面還是很難被接受的事情。工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)崟r性、穩(wěn)定性的苛刻要求、多種算法和控制特性要求讓嵌入式技術(shù)進入工業(yè)控制應(yīng)用幾乎是一場噩夢,“古老”的嵌入式微處理器在實時性、運算速度、可擴充能力、系統(tǒng)可靠性、功耗和集成度等方面的確很難滿足工業(yè)級更高的控制

 
要求,而熟悉了傳統(tǒng)PLC和DCS控制系統(tǒng)的工程師們對嵌入式則同樣不屑一顧,陶醉于一個相對封閉的電氣控制世界里面。
  一切都會改變。如果說摩爾定律推動了嵌入式技術(shù)和產(chǎn)品的成熟,那么IT技術(shù)則是推動工業(yè)自動化前進的重要力量。嵌入式計算平臺的發(fā)展軌跡特點,正如摩爾定律的特性一樣——速度和運算能力的大幅提升,成本大幅降低。當前,面向工業(yè)級控制應(yīng)用的嵌入式平臺體現(xiàn)出如下特點:
  ·低功耗無風扇設(shè)計。風扇是PC用于工業(yè)現(xiàn)場的一大瓶頸,風扇的使用帶來的是灰塵、臟污和系統(tǒng)的不穩(wěn)定。嵌入式平臺采用低功耗的組件實現(xiàn)無風扇設(shè)計,不但節(jié)省能源,而且克服了工業(yè)應(yīng)用中不穩(wěn)定的因素之一。
  ·無硬盤設(shè)計。硬盤同樣是傳統(tǒng)PC無法適應(yīng)工業(yè)極端環(huán)境條件,包括震動和沖擊或危險區(qū)域的一大瓶頸。符合摩爾定律的閃存技術(shù),可代替?zhèn)鹘y(tǒng)硬盤,從而給無硬盤的嵌入式平臺在工業(yè)中應(yīng)用帶來極大的幫助。
  ·處理速度提升。從最早PC使用的單核8088處理器到最新高性能的多核處理器,包括2級快速緩存能力,都讓嵌入式計算機大幅度提升了控制信號的運算處理能力。
  ·開放的操作系統(tǒng)。可支持Windows或Linux,也適用于嵌入式版本的WinCE和Embedded Linux。
  ·豐富的通信功能。與傳統(tǒng)PLC相比,嵌入式工控機平臺提供更豐富的通訊接口,包括以太網(wǎng)接口,不過這一點也同樣被PLC加以利用。
  ·可擴充性。除了通過PCI-e進行高速圖形處理,還支持PC/104、PC/104+以及PCMCIA和各種標準總線接口,具備連接各類其他設(shè)備的可擴充性。
  對工業(yè)控制領(lǐng)域的人們而言,以前或許難以想象嵌入式技術(shù)會對這一領(lǐng)域會帶來怎樣重大的影響。但事實正在證明,以嵌入式為代表的IT技術(shù)正在影響著工業(yè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革命!