未來(lái)工控一體機(jī)在工業(yè)4.0自動(dòng)控制系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢(shì)

   為什么自動(dòng)控制系統(tǒng)更傾向于使用工控機(jī)呢？在很多行業(yè)中都需要使用到嵌入式工控機(jī)產(chǎn)品，那什么是工控機(jī)？其實(shí)工控機(jī)就是工業(yè)平板電腦，工控一體機(jī)是為工業(yè)生產(chǎn)控制而設(shè)計(jì)的專業(yè)的計(jì)算機(jī)，用于對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的機(jī)器設(shè)備、生產(chǎn)流程、數(shù)據(jù)參數(shù)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制的。因此，相對(duì)于個(gè)人PC機(jī)和服務(wù)器，工控機(jī)的工作環(huán)境是非常惡劣的，對(duì)數(shù)據(jù)的安全性要求是非常高的。

   近幾年工業(yè)自動(dòng)化和工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展非常迅速，而在機(jī)械設(shè)備和機(jī)器人的自動(dòng)控制系統(tǒng)上存在兩種解決方案：一種是采用基于PC的控制系統(tǒng)；一種是采用基于工控機(jī)的控制系統(tǒng)。但是在實(shí)際應(yīng)用中，基于工控機(jī)的解決方案更有實(shí)用性。雖然在發(fā)展過(guò)程中，基于PC的控制系統(tǒng)的確給機(jī)械設(shè)備和機(jī)器人的自動(dòng)控制帶來(lái)了巨大的改變，但是在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)過(guò)反復(fù)比較驗(yàn)證，相對(duì)于工控機(jī)控制系統(tǒng)，確實(shí)存在很多的劣勢(shì)和不足。那么為什么在現(xiàn)實(shí)的控制中，基于PC的控制系統(tǒng)為少見(jiàn)呢？為什么自動(dòng)控制系統(tǒng)更傾向于使用工控機(jī)呢?

   因?yàn)椋赑C的控制系統(tǒng)相較于專用控制器來(lái)說(shuō)比較脆弱，在遇到碰撞或是其他毀壞時(shí)更容易損傷。而且，運(yùn)用基于PC的控制系統(tǒng)會(huì)使控制系統(tǒng)的啟動(dòng)變得較為復(fù)雜，在節(jié)約成本方面也很難做的很好。同時(shí)，系統(tǒng)的安全性不足也是其中一個(gè)需要考慮的重要因素。所以很多時(shí)候我們都將基于PC的控制系統(tǒng)認(rèn)為是一個(gè)效率低下、存在安全隱患的控制系統(tǒng)，這樣就促使了制造商們更多的選擇了專用控制器。

   當(dāng)安全管理軟件嵌入在工控一體機(jī)中的時(shí)候，它的基本功能就是維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。但是可能有一些我們難以預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)在其中，例如，當(dāng)有病毒侵入控制軟件中或是將防火墻重置，這都有可能使系統(tǒng)的一些基本功能失效、癱瘓。

   過(guò)程控制系統(tǒng)對(duì)于控制程序的中斷要比機(jī)器的操作更為靈敏一些，而且系統(tǒng)癱瘓更容易造成停產(chǎn)，所以保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性就成了關(guān)鍵因素。假如一個(gè)機(jī)器人控制系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，那么我們至多就是使該機(jī)器人的生產(chǎn)線停掉，但是如果是過(guò)程控制系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，那么可能會(huì)造成整個(gè)生產(chǎn)線停工，而且將會(huì)帶來(lái)一系列嚴(yán)重的后果。

   但是現(xiàn)在工控機(jī)的硬件系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)做的非常穩(wěn)定了，他們已經(jīng)能夠適應(yīng)強(qiáng)震、高溫等惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，他們和傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)一樣穩(wěn)定可靠。很多人都將工業(yè)計(jì)算機(jī)與windows系統(tǒng)聯(lián)系在一起，認(rèn)為他們害怕受到碰撞，容易出現(xiàn)故障。但是工業(yè)計(jì)算機(jī)支持的是Linux、windows或是其他的系統(tǒng)，如現(xiàn)在很流行的安卓系統(tǒng)。而且他們的可靠性也提高了很多：系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，有一部分用戶還將FPGAs和高性能的數(shù)據(jù)處理機(jī)聯(lián)合使用，將實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)運(yùn)行在FPGA上。

   當(dāng)然，對(duì)于控制的合理性的的研究依然在繼續(xù)，特別是在需要備用系統(tǒng)的控制領(lǐng)域。對(duì)于那些需要從一個(gè)系統(tǒng)無(wú)緩沖的切換到另一個(gè)系統(tǒng)的場(chǎng)合，基于PC的控制器就顯現(xiàn)出了更大的優(yōu)勢(shì)。用一個(gè)DCS系統(tǒng)，一個(gè)單環(huán)控制器、一些基于PLC的控制系統(tǒng)，控制程序與軟件控制是相對(duì)獨(dú)立的，所以運(yùn)用工控機(jī)的控制就比直接的程序控制顯得更為簡(jiǎn)單、操作更為方便。

   在未來(lái)面向工業(yè)4.0系統(tǒng)的新型工控機(jī)，將RFID,圖像分析，激光感應(yīng)，紅外線等多種傳感裝置通過(guò)嵌入式和機(jī)械裝置相結(jié)合，把智能制造系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的機(jī)械動(dòng)作信號(hào)和控制程序運(yùn)行信號(hào)以及圖像，聲波，電流，溫度，節(jié)拍等信號(hào)發(fā)送至工控機(jī)，由信號(hào)解調(diào)模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)發(fā)送至CPU模塊進(jìn)行分析處理后,轉(zhuǎn)化成"人機(jī)料測(cè)法環(huán)"各項(xiàng)產(chǎn)品和流程的多維度數(shù)據(jù)。然后由信號(hào)調(diào)制模塊轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)傳送端口發(fā)送至ERP或其他企業(yè)管理系統(tǒng)的客戶端。前海高樂(lè)工控一體機(jī)在滿足了工業(yè)4.0時(shí)代數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信，數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用系統(tǒng)安裝運(yùn)行的需求，同時(shí)在主板模塊上預(yù)留了XMC接口及PMC接口，為設(shè)備的升級(jí)擴(kuò)容提供了足夠空間。