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開啟工業控制的嵌入式時代

時間:2011-02-26 19:30:53 來源:

正值本刊“2009工業嵌入式控制平臺與應用論壇”召開之際,希望通過本文來紀念、見證堪稱“偉大”的嵌入式技術對工業自動化和整個人類現代生活帶來的卓越貢獻。作為21世紀最有生命力的新技術之一,嵌入式技術的應用幾乎已經無處不在。從通信到電子、從國防到辦公系統,從家用電器到消費電子,從工業到建筑,嵌入式計算機平臺的成熟與飛速發展背后,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品世界已經風行了差不多43年了??梢哉f,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。
  在傳統的制造業與基礎設施領域,嵌入式進入工業控制層面還是很難被接受的事情。工業控制領域對實時性、穩定性的苛刻要求、多種算法和控制特性要求讓嵌入式技術進入工業控制應用幾乎是一場噩夢,“古老”的嵌入式微處理器在實時性、運算速度、可擴充能力、系統可靠性、功耗和集成度等方面的確很難滿足工業級更高的控制

 
要求,而熟悉了傳統PLC和DCS控制系統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和產品的成熟,那么IT技術則是推動工業自動化前進的重要力量。嵌入式計算平臺的發展軌跡特點,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,面向工業級控制應用的嵌入式平臺體現出如下特點:
  ·低功耗無風扇設計。風扇是PC用于工業現場的一大瓶頸,風扇的使用帶來的是灰塵、臟污和系統的不穩定。嵌入式平臺采用低功耗的組件實現無風扇設計,不但節省能源,而且克服了工業應用中不穩定的因素之一。
  ·無硬盤設計。硬盤同樣是傳統PC無法適應工業極端環境條件,包括震動和沖擊或危險區域的一大瓶頸。符合摩爾定律的閃存技術,可代替傳統硬盤,從而給無硬盤的嵌入式平臺在工業中應用帶來極大的幫助。
  ·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??芍С諻indows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備的可擴充性。
  對工業控制領域的人們而言,以前或許難以想象嵌入式技術會對這一領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技術正在影響著工業產業的技術革命!