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打造最适化工业计算机
稳定与坚固是不变的需求

【作者: 王岫晨】2013年10月15日 星期二

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个人专用的计算机称为PC,而用于工业领域的计算机,即称为工业计算机(Industrial PC)。工业计算机顾名思义,就是专用于工业环境所使用的个人计算机,除了运算功能之外,也可视为工业控制器。


工业计算机三大需求:稳定、坚固、长供货

有别于个人计算机专用于多媒体娱乐等消费性用途,工业计算机应用于更为恶劣的工业环境之中。因此对于可靠性与稳定性的要求,比起一般的消费级的PC更为严苛。这基本上可以从供给时间、系统稳定性与产品强固性等三点来分别。


就供给时间来看,工业计算机与消费计算机的供给年限有很大的差异。有别于消费产品可能半年、一年就更新,消费者多半使用一两年就淘汰的情况来看,工业级计算机动辄使用超过五年、十年甚至更久的年限,因此不只产品的供货时间要长(通常至少得超过五年以上),厂商更需进行备货,以确保客户在需要更换或维修产品时不会缺货,进而影响产线进度。目前所有自动化领域的工业计算机供货商,都必须符合这样的条件。


就系统稳定度来看,工业计算机追求系统的稳定度,更胜于效能。这也是为了避免工业计算机在运作中发生不稳定或当机的情况,容易导致客户财产的损失,甚至人员的损伤。为了提高系统的稳定度,工业计算机通常不采用最新计算机规格,因此不会追求最高计算机效能,常见到的产品慢消费市场一到两个世代都是正常的情况。此外,工业计算机经常应用于严苛的环境中,例如高纬度或极地等寒冷地区,或者车载、锅炉等高温环境之中,为了维持稳定运作,对于温宽的要求也更高,通常必须符合工业标准,甚至更高的军规等级。


就产品强固性来看,由于工业环境通常容易发生撞击或敲打等状况,产品比需更为坚固耐撞,以防系统损坏或当机等情况发生。例如NI在其自动化控制产品线加上Compact等字样,都是强调其坚固耐撞的特性。此外,工业计算机由于应用上的需要,部分机种的机壳为了防水防尘,设计为密封状或者无散热风扇,这都导致计算机内部容易产生高热。这使得计算机本身也必须确保在高热的状态下能够持续运转,解决方法多半为采用散热片,或者使用较低功耗的处理器。


基本上,工业自动化领域所追求的,并非系统的『优化』,而是『最适化』。这一切当然都是以稳定、坚固为最重要的出发点。工业计算机的设计,当然也必须符合这样的需求。面对全新的工控自动化需求,下一代工业计算机也将陆续做出更符合需求的变革,来因应市场挑战。



图一 : 凌华已率先将Android带入工业级行动计算机中,图为凌华亚太区总经理黄怡暾与Android行动计算机。
图一 : 凌华已率先将Android带入工业级行动计算机中,图为凌华亚太区总经理黄怡暾与Android行动计算机。

顺着趋势走凌华打造高性价比方案

在工业计算机的发展上,凌华科技(ADLINK)一向不遗余力。目前凌华正致力于PC based自动化,也就是用计算机来进行自动化工程,并让整个过程完整性更高。观察目前台湾市场,尽管PLC的用户非常多,然而过去十年来,凌华不断透过PC based的自动化,来协助台湾的机械设备制造厂商,将其控制器进行自制化,这是凌华至今仍十分自豪的地方。


凌华科技亚太区总经理黄怡暾指出,目前凌华科技所覆盖的产业面十分广泛,从半导体的后段封装设备、LED、太阳能、LCD以及传统设备等,都已经有凌华的应用实例。而本次的展会,凌华依然持续在PC based的自动化上耕耘,并将影像与自动控制进行更深层的链接。


黄怡暾说,目前工业自动化最重要的趋势,就是不论运动控制,或者图像处理,都开始要走向串行式接口,例如EtherCAT等接口技术等。而凌华也期许能为打造整合度更高的PC based自动化计算机设备,为客户提供更高性价比的产品,这也是目前凌华科技的市场定位。


对于工业自动化来说,未统一的接口标准一直是个很大的问题,各家大厂都纷纷推出自有的工业以太网标准。黄怡暾认为,目前在纷乱的市场中,已经出现统一标准的驱动力,就是EtherCAT。EtherCAT目前已是Gigabit ethernet等级,因此不论用于运动控制或图像处理,都非常适合,市场上的实际应用商机也正蓬勃发展。当然EtherCAT目前还不是个统一标准,然而带领工业以太网走向一统的趋势已经成形,或许过个三、五年后,市场上真的会出现一统江湖的接口标准。


对于凌华来说,在工业计算机这个领域当然是玩真的。目前凌华已将Android系统与双核心处理器整合到工业级的行动装置上,目的除了商业的自动化之外,更希望能打造物流的自动化。Android系统的行动工业计算机,几乎可以满足交通、医疗与物流等三个工业计算机最重要的应用领域。且采用Android系统,也正是目前市面上使用最为普及的操作系统。


黄怡暾说,凌华顺着市场趋势走,所推出的解决方案,是最符合市场需要的产品。目前凌华凭借着种类繁多的工业解决方案,也自诩为工业界的百货公司,客户只要来光顾一趟,就能购足所有需要的零件。放眼未来,凌华仍将持续提供最高性价比的解决方案,满足客户对于工业计算机不同的应用需求。



图二 : G1220拥有丰富的周边配备,可延伸出多元的商业应用,例如行动餐车或卖场购物车所使用的行动POS机台、餐厅餐桌上的智能点菜系统等。
图二 : G1220拥有丰富的周边配备,可延伸出多元的商业应用,例如行动餐车或卖场购物车所使用的行动POS机台、餐厅餐桌上的智能点菜系统等。

盘仪致力行动化与智能化

成立于民国82年的盘仪科技,致力于工业计算机的发展,至今已累积了20年的研发能量。从初期的工业主板开始,陆续投入工业计算机的研发生产,更融入了行动化的潮流,目前四大产品线包括了嵌入式工业主板、医疗计算机、行动平板计算机与嵌入式智能系统等。


盘仪科技大中华区业务协理陆荣宗指出,工业计算机广泛应用于军、工、商、交通等自动化控制领域,是计算机智能运算基础建设不可或缺的核心架构。而不论是远距医疗、智能电网或城市交通控制,全球各自动化领域都能看到盘仪的产品在其中扮演的重要角色。


近年来,盘仪积极研发医疗计算机,目前已成为近三年来成长最快的产品线。由于全球少子化和高龄化社会的趋势,使得医疗市场也趋向多元化应用,远距医疗、行动医疗、电子病历、生命征象处理器接口等都是重要运用领域。盘仪的医疗产品通过全球等多项认证,质量受到严格的检验,产品已成功营销至欧美市场,未来将投入更多资源,全力投入医疗计算机市场。


至于行动平板计算机Gladius系列,更是增添了行动性与智能化等特色,提供自动化领域更高的易用性。盘仪Gladius系列是行动式的平板计算机,主要运用于仓储与物流管理等。最新问世的G1220是12.1吋强固型平板,其特色是采用了Intel Atom N2600处理器,搭载Intel GMA3600影像控制器等,并拥有蓝牙4.0、Wi-Fi等无线通信模块及多种I/O接口。由于G1220拥有丰富的周边配备,因此可延伸出更多元的商业应用,例如行动餐车或卖场购物车所使用的行动POS机台、餐厅餐桌上的智能点菜系统等。


陆荣宗认为,工业平板走向行动化与智能化是不变的趋势。盘仪致力打造行动性与智能性的工业平板,将能有效节省仓储与物流管理的成本,并提高工作效率。


Soft Motion让研华与众不同

研华这次展出了一系列的工控产品,在运动控制方面,则有别其他厂商单纯以硬件为主的产品,推出了Soft Motion系列,研华指出运动控制技术在自动化市场成熟已久,因应不同市场的特殊需求,专用型运动控制系统也会越来越多,根据用户的应用要求进行客制化的重构,设计出客制化运动控制器已是市场应用的一大方向,一个典型的运动控制系统主要由运动部件、传动机构、执行机构、驱动器和运动控制器构成,整个系统的运动指令由运动控制器发出,因此运动控制器是整个运动控制系统的灵魂,用户必需使用通用运动控制器提供的标准功能进行二次开发,根据自己的应用系统的技术条件,应用运动控制器的相关功能,开发出整合自己的特点和产业特色的应用系统,同时,用户还需要了解构成运动控制系统的其他部件,必须保证机械系统的完备,才能整合出高质量的运动控制系统。


从现行的架构来看,运动控制可分为几种技术包括ASIC-Based、DSP-Based、串行控制技术,ASIC-Based是特殊用途集成电路或专用集成电路,许多运动控制器会采用具有运动功能的ASIC,来达到各种高低阶的运动控制,通常ASIC已经由芯片开发厂商经过一连串测试与市场洗炼,所以稳定度与功能的验证高,整体的指令集执行速度快,但是缺乏可程序化能力,所以并无扩充能力,同时也无法达到绝对同步的运动控制,Soft Motion的出现,则充分解决了这些问题,Soft Motion藉由标准化接口,解决了以往运动控制在兼容性与扩充性这两方面的问题,让运动控制设备在面临整合需求时,不再因为接口不同而困难重重,也让开发速度得以大幅提升。


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