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打造最適化工業電腦
穩定與堅固是不變的需求

【作者: 王岫晨】   2013年10月15日 星期二

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個人專用的電腦稱為PC,而用於工業領域的電腦,即稱為工業電腦(Industrial PC)。工業電腦顧名思義,就是專用於工業環境所使用的個人電腦,除了運算功能之外,也可視為工業控制器。


工業電腦三大需求:穩定、堅固、長供貨

有別於個人電腦專用於多媒體娛樂等消費性用途,工業電腦應用於更為惡劣的工業環境之中。因此對於可靠性與穩定性的要求,比起一般的消費級的PC更為嚴苛。這基本上可以從供給時間、系統穩定性與產品強固性等三點來分別。


就供給時間來看,工業電腦與消費電腦的供給年限有很大的差異。有別於消費產品可能半年、一年就更新,消費者多半使用一兩年就淘汰的情況來看,工業級電腦動輒使用超過五年、十年甚至更久的年限,因此不只產品的供貨時間要長(通常至少得超過五年以上),廠商更需進行備貨,以確保客戶在需要更換或維修產品時不會缺貨,進而影響產線進度。目前所有自動化領域的工業電腦供應商,都必須符合這樣的條件。


就系統穩定度來看,工業電腦追求系統的穩定度,更勝於效能。這也是為了避免工業電腦在運作中發生不穩定或當機的情況,容易導致客戶財產的損失,甚至人員的損傷。為了提高系統的穩定度,工業電腦通常不採用最新電腦規格,因此不會追求最高電腦效能,常見到的產品慢消費市場一到兩個世代都是正常的情況。此外,工業電腦經常應用於嚴苛的環境中,例如高緯度或極地等寒冷地區,或者車載、鍋爐等高溫環境之中,為了維持穩定運作,對於溫寬的要求也更高,通常必須符合工業標準,甚至更高的軍規等級。


就產品強固性來看,由於工業環境通常容易發生撞擊或敲打等狀況,產品比需更為堅固耐撞,以防系統損壞或當機等情況發生。例如NI在其自動化控制產品線加上Compact等字樣,都是強調其堅固耐撞的特性。此外,工業電腦由於應用上的需要,部分機種的機殼為了防水防塵,設計為密封狀或者無散熱風扇,這都導致電腦內部容易產生高熱。這使得電腦本身也必須確保在高熱的狀態下能夠持續運轉,解決方法多半為採用散熱片,或者使用較低功耗的處理器。


基本上,工業自動化領域所追求的,並非系統的『最佳化』,而是『最適化』。這一切當然都是以穩定、堅固為最重要的出發點。工業電腦的設計,當然也必須符合這樣的需求。面對全新的工控自動化需求,下一代工業電腦也將陸續做出更符合需求的變革,來因應市場挑戰。



圖一 : 凌華已率先將Android帶入工業級行動電腦中,圖為凌華亞太區總經理黃怡暾與Android行動電腦。
圖一 : 凌華已率先將Android帶入工業級行動電腦中,圖為凌華亞太區總經理黃怡暾與Android行動電腦。

順著趨勢走凌華打造高性價比方案

在工業電腦的發展上,凌華科技(ADLINK)一向不遺餘力。目前凌華正致力於PC based自動化,也就是用電腦來進行自動化工程,並讓整個過程完整性更高。觀察目前台灣市場,儘管PLC的使用者非常多,然而過去十年來,凌華不斷透過PC based的自動化,來協助台灣的機械設備製造廠商,將其控制器進行自製化,這是凌華至今仍十分自豪的地方。


凌華科技亞太區總經理黃怡暾指出,目前凌華科技所覆蓋的產業面十分廣泛,從半導體的後段封裝設備、LED、太陽能、LCD以及傳統設備等,都已經有凌華的應用實例。而本次的展會,凌華依然持續在PC based的自動化上耕耘,並將影像與自動控制進行更深層的連結。


黃怡暾說,目前工業自動化最重要的趨勢,就是不論運動控制,或者影像處理,都開始要走向串列式介面,例如EtherCAT等介面技術等。而凌華也期許能為打造整合度更高的PC based自動化電腦設備,為客戶提供更高性價比的產品,這也是目前凌華科技的市場定位。


對於工業自動化來說,未統一的介面標準一直是個很大的問題,各家大廠都紛紛推出自有的工業乙太網標準。黃怡暾認為,目前在紛亂的市場中,已經出現統一標準的驅動力,就是EtherCAT。EtherCAT目前已是Gigabit ethernet等級,因此不論用於運動控制或影像處理,都非常適合,市場上的實際應用商機也正蓬勃發展。當然EtherCAT目前還不是個統一標準,然而帶領工業乙太網走向一統的趨勢已經成形,或許過個三、五年後,市場上真的會出現一統江湖的介面標準。


對於凌華來說,在工業電腦這個領域當然是玩真的。目前凌華已將Android系統與雙核心處理器整合到工業級的行動裝置上,目的除了商業的自動化之外,更希望能打造物流的自動化。Android系統的行動工業電腦,幾乎可以滿足交通、醫療與物流等三個工業電腦最重要的應用領域。且採用Android系統,也正是目前市面上使用最為普及的作業系統。


黃怡暾說,凌華順著市場趨勢走,所推出的解決方案,是最符合市場需要的產品。目前凌華憑藉著種類繁多的工業解決方案,也自詡為工業界的百貨公司,客戶只要來光顧一趟,就能購足所有需要的零件。放眼未來,凌華仍將持續提供最高性價比的解決方案,滿足客戶對於工業電腦不同的應用需求。



圖二 : G1220擁有豐富的周邊配備,可延伸出多元的商業應用,例如行動餐車或賣場購物車所使用的行動POS機台、餐廳餐桌上的智慧點菜系統等。
圖二 : G1220擁有豐富的周邊配備,可延伸出多元的商業應用,例如行動餐車或賣場購物車所使用的行動POS機台、餐廳餐桌上的智慧點菜系統等。

磐儀致力行動化與智慧化

成立於民國82年的磐儀科技,致力於工業電腦的發展,至今已累積了20年的研發能量。從初期的工業主機板開始,陸續投入工業電腦的研發生產,更融入了行動化的潮流,目前四大產品線包括了嵌入式工業主板、醫療電腦、行動平板電腦與嵌入式智能系統等。


磐儀科技大中華區業務協理陸榮宗指出,工業電腦廣泛應用於軍、工、商、交通等自動化控制領域,是電腦智慧運算基礎建設不可或缺的核心架構。而不論是遠距醫療、智慧電網或城市交通控制,全球各自動化領域都能看到磐儀的產品在其中扮演的重要角色。


近年來,磐儀積極研發醫療電腦,目前已成為近三年來成長最快的產品線。由於全球少子化和高齡化社會的趨勢,使得醫療市場也趨向多元化應用,遠距醫療、行動醫療、電子病歷、生命徵象處理器介面等都是重要運用領域。磐儀的醫療產品通過全球等多項認證,品質受到嚴格的檢驗,產品已成功行銷至歐美市場,未來將投入更多資源,全力投入醫療電腦市場。


至於行動平板電腦Gladius系列,更是增添了行動性與智慧化等特色,提供自動化領域更高的易用性。磐儀Gladius系列是行動式的平板電腦,主要運用於倉儲與物流管理等。最新問世的G1220是12.1吋強固型平板,其特色是採用了Intel Atom N2600處理器,搭載Intel GMA3600影像控制器等,並擁有藍牙4.0、Wi-Fi等無線通訊模組及多種I/O介面。由於G1220擁有豐富的周邊配備,因此可延伸出更多元的商業應用,例如行動餐車或賣場購物車所使用的行動POS機台、餐廳餐桌上的智慧點菜系統等。


陸榮宗認為,工業平板走向行動化與智慧化是不變的趨勢。磐儀致力打造行動性與智慧性的工業平板,將能有效節省倉儲與物流管理的成本,並提高工作效率。


Soft Motion讓研華與眾不同

研華這次展出了一系列的工控產品,在運動控制方面,則有別其他廠商單純以硬體為主的產品,推出了Soft Motion系列,研華指出運動控制技術在自動化市場成熟已久,因應不同市場的特殊需求,專用型運動控制系統也會越來越多,根據用戶的應用要求進行客製化的重構,設計出客製化運動控制器已是市場應用的一大方向,一個典型的運動控制系統主要由運動部件、傳動機構、執行機構、驅動器和運動控制器構成,整個系統的運動指令由運動控制器發出,因此運動控制器是整個運動控制系統的靈魂,使用者必需使用通用運動控制器提供的標準功能進行二次開發,根據自己的應用系統的技術條件,應用運動控制器的相關功能,開發出整合自己的特點和產業特色的應用系統,同時,用戶還需要瞭解構成運動控制系統的其他部件,必須保證機械系統的完備,才能整合出高品質的運動控制系統。


從現行的架構來看,運動控制可分為幾種技術包括ASIC-Based、DSP-Based、串列控制技術,ASIC-Based是特殊用途積體電路或專用積體電路,許多運動控制器會採用具有運動功能的ASIC,來達到各種高低階的運動控制,通常ASIC已經由晶片開發廠商經過一連串測試與市場洗鍊,所以穩定度與功能的驗證高,整體的指令集執行速度快,但是缺乏可程式化能力,所以並無擴充能力,同時也無法達到絕對同步的運動控制,Soft Motion的出現,則充分解決了這些問題,Soft Motion藉由標準化介面,解決了以往運動控制在相容性與擴充性這兩方面的問題,讓運動控制設備在面臨整合需求時,不再因為介面不同而困難重重,也讓開發速度得以大幅提昇。


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