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案例详细
标题论 道 工控机与嵌入式技术发展
技术领域人机界面
行业电子制造
简介
内容              新汉（中国）有限公司总经理            林宪明

参与人员：   研华自动化产品经理                    徐培修   先生

             深圳华北工控股份有限公司市场部经理    向仁涛

当前工控机和嵌入式系统的最新发展情况

    新汉—林宪明：IPC产业在历经超过10年的好光景后，现在逐渐可以感受到市场日趋饱和的压力。未来发展的潜力在于“新IPC的觉醒”。大部分人对IPC的刻板印象就是“工业环境专用的计算机”，我们这里要提出一个巅覆传统的概念，重新定义IPC – 从工业计算机(Industrial PC)转换为行业计算机(Industry PC)。即针对不同行业衍生不同的行业专用计算机，目标市场从以往局限在工业范畴却又定位不清的领域，延伸出深远而有标的性的新市场。







    研华—徐培修：近年来，信息化的趋势锐不可档，故工业现场中的制造执行系统(Manufacture Executive System)的理念已逐渐被业内人士所接受并且付诸实践，最主要的原因为，实行MES的好处实在是太多，最终目的都在于提升企业本身的竞争力，唯有不断地提升竞争力，企业方能在众多的竞争当中脱颖而出！在工业信息化或是机械设备自动化中，底层控制多采用PLC，而在负责通讯或是数据收集的上位机的选择上，更多的用户喜欢用工控机。由于PC技术的进步，工控机的功能也得到了发展，在工业领域的应用普及率也迅速提升。随着科技的不断发展，相信工控机必将因其卓越的性能而成为工业自动化的主流控制系统。从市场反应的情况可以看出，在工控机和传统控制器的选择上，已经有越来越多的终端用户愿意使用性能更优的工控机系统。




    华北工控—向仁涛：随着计算机技术及应用的发展，工控机技术不断发展完善，开始走出工业自动化的应用局限，逐渐成为企业信息化、社区信息化、家庭信息的生力军，工业控制机的市场开始了更加广阔的发展。嵌入式系统的应用很广、产品差异化大等特点注定了它成为当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。嵌入式产品主要分布在消费类电子、通信、医疗和安全等行业，在过去的二十年中，嵌入式技术在通信领域得到了广泛的应用和长足发展，现在嵌入式技术逐渐渗入到工控领域，而且在这个领域还有很大的发展空间。当然，从市场上的产品来看，生活中嵌入式产品随处可见，但也存在不少问题，嵌入式产品种类多，国内一些企业忽略了知识产权的保护，出现了恶性竞争，从而会导致嵌入式技术发展缓慢。嵌入式系统的发展需要依靠核心技术和自主创新产品。因此，未来具备高可靠、多功能集成、高性能、低功耗、小体积、行业应用个性化等特点的嵌入式智能产品才能在嵌入式市场站稳脚跟，与国外公司抗衡。

您如何看待未来CPCI技术的发展？

    研华—徐培修：CPCI相关产品将会被更广泛的使用在军工，交通等环境严苛的场合，同时更会搭配嵌入式的技术应用在主版及IO版的设计上。运用稳定的嵌入式技术及设计，可使CPCI的系统更趋于稳定。

    华北工控—向仁涛：关于未来CPCI技术的发展要从两个方面来看：

    一方面，首先从工控机技术的发展来看。工控机技术经历了STD 和IPC两个阶段已经相对成熟，而作为第三代工控机技术CPCI将会继续STD 和IPC工控机时代后得到迅速发展 ，这是工控机技术发展的必然趋势。

    CompactPCI 总线工控机为核心的第三代工控机技术。相对于以往的STD 和IPC，它具有开放性、良好的散热性、高稳定性、高可靠性及可热插拔等特点，非常适合于工业现场和信息产业基础设备的应用，继STD 和IPC 之后的第三代工控机的技术标准。采用模块化的CompactPCI 总线工控机技术开发产品，可以缩短开发时间、降低设计费用、降低维护费用、提升系统的整体性能。

    另外一方面，随着电信和Internet应用对品质和可靠性要求日益提高，CPCI技术必然越来越受重视。高性能的CPCI技术也将在国内迅速发展和普及。

    CPCI技术融合了电脑与工业设备诸多经过广泛验证的标准，是PCI总线技术和成熟的欧式卡组装技术的组合。采用CPCI既能吸收PC机最新的技术成果，又具有满足通信和工业实时应用所必须的更坚固、更可靠、模块化、易使用、易维护的优点，可广泛应用于电信网络、CTI等多种领域。CPCI技术能实现运行系统不断电的条件下，拔出或者查入功能模块而不破坏系统的正常工作。这一技术优点正是许多工业自动化系统所追捧的。

    同时CPCI技术能缩短产品推上市场的时间。

    它能与传统的桌面PCI系统完全兼容，在64位/66M总线接口下能提供每秒高达512MB的带宽。它支持用在桌面PC和工作站上的完全一样的接口芯片。使用CPCI能利用在桌面工作站上开发的整个应用，无需任何改变就能将其移到目标环境，极大地提高了产品推向市场的时间。利用CPCI技术使得电信设备OEM能利用与桌面应用系统同样的先进技术，同时还具有针对桌面系统设计的大量PCI芯片所带来的规模经济和低成本特性。其产品成本上往往低于同等功能的VME产品，略高于通常的IPC产品。

贵公司最新推出的工控机产品有哪些特点？

    新汉—林宪明：新汉产品都是专注在特定的行业里，主要包括网络安全，电信、交通行业，多媒体行业，电力行业。新汉产品一方面承袭了工控产品的特性，如宽压、宽温、防震等，另一方面做行业最适宜的专用产品。新汉推出的系列行业专用的无风扇工控机，以成熟的X86技术平台，先进的无风扇设计，使产品品质更好，系统更稳定，在讲求高效率、低故障的行业来说，无疑更具有竞争力。同时新汉一直秉持‘产业导向’来设计，能够精准提供一次到位的产品，量身定制，随需而动。换而言之，新汉以垂直产业应用为基础，为用户提供最精准到位的无风扇工业计算机产品。

    研华—徐培修：我们可以看到新一代嵌入式工控机清楚的定位，透过低功耗系统的设计，可将整台嵌入式工控机的功耗设计在30W之内。同时，可导入整系统无风扇的设计概念，因为少了机械零件的缘故，可大幅的增加系统的可靠性。并且，将周边的IO考虑到工业现场的应用，譬如隔离的串口，以及双网口的设计，以利于工厂的网络布线。电源输入设计采用直流电输入，并且考虑到宽电源的输入，可让嵌入式工控机方便的应用在供电24VDC的工厂、48VDC的机车上，甚至是110VDC的变电站内。小体积的设计更是让现场装机人员赞不绝口，在很多工业现场内的电控箱中，可以方便的安装及布线。搭配嵌入式的操作系统技术，可以让客户自由开发客制化的操作系统，提升整机运行的效率，大幅缩短开发的时间。总而言之，嵌入式工控机设计上的着力点是把无风扇嵌入式工业上所需要的规格以及开放式的PC架构功能等三大特点都集成在一个控制器里。

    华北工控—向仁涛：华北工控2009年的新品EMB-3650、EMB-4852、PCMB-6688等系列产品依靠独特的创新面市后立即取得不俗的市场战绩，完善的散热方案、超低功耗、紧凑小巧的体积等特点深受客户称赞。面向嵌入式应用，这些创新产品实现了多功能集成的挑战，产品的抗干扰技术更强，有利于在更好的兼容环境下运行。

贵公司工控机产品有哪些最新的典型应用？

    新汉—林宪明：新汉无风扇行业专用机继机械和电力行业的成功，2009年在轨道交通和数字多媒体行业已经拥有诸多成功案例，比如韩国首尔地铁站信息导览板，香港机场信息板，深圳某银行电子看板，北京机场线信息播放和监控等。列车行车指挥自动化系统（列控系统）、铁路数字语音调度通信系统（话务系统）、铁路信号采集处理系统、地铁车载流媒体播放与监控系统、铁路捣固车激光检测系统、铁路信号器材检测系统。

    研华—徐培修：在地域广大的地区或是国家，如中国、美国或是欧洲地区，因为管理不便利的原因，常常会造成能源的浪费，故在连锁店的经营模式中，能源管理就成为很重要的一项课题，特别是在一些加盟的快餐店，超市或是小吃饮食店，若能对个别的店家做好能源管理的部分，整体就可省下可观的电费，对于企业的竞争力也是很重要的一环。故在能源管理系统内，监控整个工厂或是设备的发电情况就显的很重要，除了管控每个设备所使用的发电量之外，也必须针对各个设备的用电量做有效的管控！进而达到用电量最佳化的目标。

    图1为研华工业自动化替某连锁企业所做的节能方案，该企业在全国具有三千多间店，分布在全国各地，业主对于庞大的电费开销感到非常困扰，该企业在每间展店里都有冷暖气设备，烤箱等耗电量甚大的设备。但是对于每间店的用电量实在是难以管控，某些店的店长较负责任或是管理较健全，则用电量都可控制在合理的范围内，但对于一些店家，确实也由于地域广大的情况而造成了管理困难。

                            图1   研华工业自动化替某连锁企业所做的节能方案

    故研华推出整体的节能设备方案。首先利用工业数据采集器(ADAM-5510)将每间店的温度、湿度进行管控，并对于每个设备所耗费的电量进行实时监控，并透过及时的内部以太网络将数据传达至现场的嵌入式工控机(UNO-2053E)。UNO-2053E为一台带有2个LAN，2个RS-232的嵌入式工控机，其无风扇、无转动部件的稳定性，多通讯端口的工业特性，并且内带嵌入式的操作系统(XP embedded)以及功能强大的网络化组态软件(WebAccess)嵌入版，成为客户选择此嵌入式工控机作为此应用的最佳选择，并透过外部网络(远程组态)将这些宝贵的信息传回至该企业的管理中心，进而对每个分店进行数据的分析，而做出对于电量最佳使用的控制。若是发现该店在非营业时间有异常的用电量，则也可透过远程组态下达控制指令将现场的设备进行管控的动作。透过研华成套的解决方案，客户的用电量总共节省了近40%。

    华北工控—向仁涛：甲型H1N1流感是当下大家最关注的话题，同时也不断引发科学领域对医疗卫生产业技术发展的探索，华北工控在B超机、监护仪、血液分析仪等医疗行业应用领域设备的工控电脑中拥有多年的经验，针对医疗设备生产客户的需求，推出了一系列低功耗高性能嵌入式工业计算机产品。其中EMB-3730板载Intel 超低功耗Pentium－M处理器，集成显示控制器，同时支持CRT和LVDS两种显示输出模式，可实现双显。并且提供一个10/100Mbps以太网控制器，2个COM接口，2个USB 2.0接口。支持目前国内医疗行业最通用的PC/104接口，系统通过该接口扩展的用户板完成包括心电血压、血氧、体温、呼吸等一系列传感探测器的信号采集，进行实时处理，最后结果可经由多种形式输出，可集成到各种仪器中，提供方便、快捷的检查。

    另外一个名词可能是大家还比较陌生，即蓝光电影，它是一种最新的高清数字影像，目前在欧美等国家已经掀起一股流行风尚，但是在我国能够支持蓝光播放的多媒体播放器还比较少。华北工控BIS-6550是一款基于Intel Atom处理器的高性能1080P多媒体数字播放平台。借助该设备，用户能够通过以太网来实现集中化控制、预定管理和多媒体内容的传输。在接线基础设施不满足网络连通性的场所，可以选择使用 WLAN 功能。将 TV 功能整合进广告应用时，也可以选择使用 TV 调谐器，搭配HDMI能为广告客户带来高清的影音体验。

您对工控机的未来发展趋势有何看法？

    新汉—林宪明：目前IPC市场竞争十分激烈，尤其是残酷的价格战带来的正面和负面影响都在冲击着这个市场，这似乎成为了一个必然趋势，在20世纪90年代PC产业爆发初期，工业计算机的确让人眼睛为之一亮，但时至今日，不论是进口或本土厂家，不论是有工业计算机或是商用计算机厂商，都可以轻易提出“工业计算机方案”。短期乍看之下，我们也许会受市场紊乱影响，但长期而言，这却是对国内用户和供货商的一场洗礼。在这之后我们会看见几个现象：1. 泛用材料基础成本降低；2. 用户质量要求提升； 3. 供货商的重新洗牌定位； 4. 供货商加速转型。最后，我们在市场上只会见到两种IPC厂商，一种是规模化经营的通用品制造厂；一种是行业专业制造厂。新汉公司从进入中国市场的第一天开始就在谈行业深耕。近两年来，新汉致力于行业专用计算机的推动，成功地在机械、电力、车载、轨道交通、数字多媒体等行业得到亮丽的成绩，新汉相信“行业计算机”将重新为IPC产业注入新生命力。

    研华—徐培修：过去传统的工控机，大多还是集中使用。现在随着嵌入式技术的发达以及现场总线技术的发展使用，IPC的控制会向上下两端延伸，在整体规划上须考虑网络化的功能，处理速度快、及时性和布线简单的特点。由于嵌入式工控机具备工业现场运行的特性，网络沟通的功能以及强大的CPU处理能力，嵌入式工控机将会在工厂的现场网络(网络下层或MES)扮演重要角色。某些数据协议转换，存储或是运算的工作会交给放在现场的嵌入式工控机，而传统的工控机在网络架构中会向上层(ERP)走，专职扮演好服务器(Server)的角色或是数据库(Database)的工作。故在整个工业控制、工厂自动化、机械设备自动化的领域中，嵌入式工控机与传统IPC将为相辅相成的合作关系。如此的架构规划，方可为用户带来最大的效益。

    华北工控—向仁涛： 从政策来看，根据信息产业“十五”发展规划，我国工业控制机产业将达到年产值1000亿元。其中发展重点是，适应改造传统产业的需求，大力推进PLC、嵌入式工业计算机的产业化生产，重点开发生产有自主知识产权的DCS、FCS，使国产品牌达到50％以上的市场份额。可以预见，随着电力、冶金、石化、环保、交通、建筑等领域在“十五”期间的迅速发展，它们对工控机的需求很大，工控机市场发展前景十分广阔。

    虽然经受金融危机的影响，全球经济发展速度放缓，但是通过2008年华北工控的自身发展，我们依然看到了广阔的市场——30%以上的增长速度、海外市场的不断扩充、新生市场的深挖。