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基於Windows CE.net 的嵌入式控製係統--泓格科技WinCon係列控製係統 泓格科技致力於開發基於PC的控製係統已經有五年之久,從現有I-8000嵌入式控製器到領先業界推出的基於RISC和Windows CE.net的WinCon-8000小型控製器,目前已得到廣大用戶的熱烈回響,這將是PC-Based控製器生產廠家想要與PLC廠家一較高下的新契機。 前言 在自動控製技術領域,從60年代後期,美國Bedford Associate提出以Modular Digital Controller (MODICON)取代繼電器控製盤,並研發出世界上第一種投入商業生產的PLC (Programmable Logic Controller)- MODICON 084以後,PLC廠chang家jia始shi終zhong處chu於yu獨du領ling風feng騷sao的de地di位wei,不bu僅jin是shi規gui格ge的de製zhi定ding者zhe,更geng主zhu導dao了le整zheng個ge市shi場chang的de走zou向xiang,但dan是shi由you於yu近jin年nian來lai用yong戶hu對dui開kai放fang性xing架jia構gou的de強qiang烈lie要yao求qiu及ji渇渇望wang,也ye因yin為wei信xin息xi技ji術shu(IT)發展的日新月異,使得PLC廠家不得不認真麵對這一變革,這樣的結果同時也讓浸淫於PC-Based技術發展多年的工業計算機廠商重新取得了參賽權。我們可以預見的是未來不管是PLC或PC-Based控製器,除了保留PLC在過程控製(Process Control)上的優點之外,隨著計算技術(Computing),通信技術(Communication)和軟件編程技術的發展,即將趨向於使用開放式的硬件平台、操作係統以及統一的編程工具,此外,為達到”萬物連網”的要求,采用開放的以太網絡(Ethernet)接口來串起其它工業現場總線,也是非常必要的。這其中最關鍵的技術就在於: 1.嵌入式PC係統 2.支持各種現場總線的I/O模塊 3.符合IEC-61131-3標準的編程軟件 有鑒於此,身為中國自動化產品生產廠家的一員,經過近兩年的努力,不僅將嵌入式的技術應用在WinCon產品上,更將積累多年研發各類總線I/O的技術附加其中。而為提供符合IEC-61131-3的編程軟件,我們則把嵌入式運行版(Run-time Engine)的ISaGRAF與Micro TRACE MODE 5加入操作係統映像(OS image)中,此外為求達到使用者便利性,在嵌入式人機接口(HMI),我們則提供了Indusoft Web Studio與AdAstrA Embedded HMI,並在稍後時間加入更多的同類軟件。 WinCon-8000控製係統架構
 如圖所示,WinCon-8000控製係統主要由下列幾個部分所組成: 主控製層: WinCon-8000采用32-bit RISC CPU,存放操作係統映像的32MB閃存,64MB的內存和用來存放應用軟件的128MB Compact Flash,在外設的支持方麵則提供了與PC相同的鍵盤/鼠標接口、以太網接口、USB接口、標準VGA接口。至於操作係統部份則采用微軟公司具硬實時(Hard Real -Time)性的Windows CE.net 4.2,除了視窗操作畫麵外,它也配置了嵌入式瀏覽器,Web和FTP服務器,解決了Web-based Control的難題。 網絡通信層: WinCon-8000控製器上層采用以太網(Ethernet)總線,通過標準的TCP/IP協議,可以連接上Intranet/Internet,而通過標準的Modbus/TCP協議,則可以與SCADA軟件溝通。 至於下層的網絡,除了RS-232/485外,可以依據用戶的需求選用CAN(Control Area Network)總線及我們自有的FRNet總線,通過Modbus/RTU,CANOpen,DeviceNet等協議,可以與泓格的遠程模塊I-7000,緊湊式控製器I-8000以及其它CAN I/O做連接,至於FRNet 總線則是沿用了PLC架構的優點,采用Token Ring的方式,無須軟件協議,在固定的時間內可以掃描所有的I/O點,再透過Dual-Port RAM的方式與主控製層做溝通。 I/O層: WinCon-8000采用與原有I-8000相同的I/O模塊,提供了模擬量輸出/入,數字量輸出/入,繼電器輸出,熱電阻(RTD)/熱電偶(Thermal Couple)輸入,應變量(Strain Gauge)輸入,計數器/定時器以及RS-232多串口等模塊,在擴充性上,可以透過87Kx(RS-485)與87Ex(Ethernet)I/O擴展單元來連接87K模塊。 操作接口層: 為讓用戶有不同的選擇,我們將嵌入式HMI軟件整合到控製器上,透過標準的VGA接口,您可以連接普通的顯示器,不需要再通過RS-232外接傳統的HMI,大大的節省了係統成本. 如要與上位機的組態軟件做數據交換,則可以通過OPC的標準來達成。 信息係統層: 如何將工廠的生產流程與企業資源管理(ERP)整合在一起,一直是一個非常重要的課題,WinCon-8000內置了微軟公司的SQL Server CE 2.0,大(da)大(da)的(de)提(ti)升(sheng)在(zai)本(ben)機(ji)中(zhong)處(chu)理(li)數(shu)據(ju)庫(ku)的(de)能(neng)力(li)。至(zhi)於(yu)在(zai)如(ru)何(he)同(tong)時(shi)解(jie)決(jue)遠(yuan)距(ju)與(yu)實(shi)時(shi)性(xing)這(zhe)的(de)問(wen)題(ti)上(shang),我(wo)們(men)通(tong)過(guo)選(xuan)擇(ze)與(yu)全(quan)球(qiu)實(shi)時(shi)大(da)量(liang)信(xin)息(xi)領(ling)導(dao)廠(chang)商(shang)艾(ai)揚(yang)科(ke)技(ji) ( http://www.icetech.com.tw) 進行策略聯盟,藉由授權取得了艾揚遠距實時信息平台iPush Server Embedded Edition(簡稱iPush Embedded),將實時信息主動交換的能力整合進WinCon-8000,使其具有新世代工業控製器必備的網絡實時信息基礎架構。 透過iPush Embedded,WinCon-8000擁有主動傳送(Active Push)數據的能力。無論是在局域網絡(LAN),還是在遠距網絡(Internet / VPN / Wireless LAN / GPRS / ADSL)的環境下,隻要是透過TCP/IP通訊協議,WinCon-8000就可以源源不絕地把得到的數據──包括監測數據(Data)、報警(Alarm)與設備狀態(Status),實時主動發送到遠程的監控軟件,或是送至監控中心,從而達到分散采集、中央實時監控的目的。這對於一些遠距監控的應用──如遠程無人機房來說,可說是一大突破,亦是工業控製產業的必由之路。 另外,藉由WinCon8000上的iPush Embedded,可以與艾揚科技所提供的中心端ICE iPush Communication Server串聯,讓使用者可以非常輕易地進一步架構出一個滿足遠距/實時/多點的監控解決方案,打造最完美的工業控製信息供應鏈。
 WinCon控製係統軟件 WinCon-8000的編程方式有下列幾種: 您可以在PC上選用微軟公司的Visual Studio.net,它包含了Visual Basic.net和Visual C#.net兩種開發工具,編譯過的managed code通過與.NET Compact Framework結合再將程序下載至控製器上,或者也可以使用Embedded Visual C++來編譯,以上的編程方式,除了微軟所提供的Windows CE Standard SDK,ATL,ActiveX Component,MFC,DCOM 和 .NET Compact Framework外,我們還提供了WinCon-8000 SDK用來控製I-8000,I-87K及I-7000 I/O模塊。 如果要選用HMI或SCADA軟件,WinCon-8000則提供了標準的OPC Server和Master Modbus RTU/TCP函數庫,我們也可以加入AdAstrA公司的TRACE HMI來搭配PC端的SCADA軟件。 符合IEC-61131-3的軟邏輯編程工具,我們在WinCon核心中加入了AdAstrA公司的Micro TRACE MODE 5以及ICS Triplex ISaGRAF for Windows CE,透過他們提供的PC端開發工具,您就可以把開發好的程序下載到WinCon上。 WinCon-8000更提供了豐富的工具軟件協助您管理係統,儲存設定,版本變更,自我診斷,批處理文件排程處理及遠程管理WinCon-8000上的所有I/O。
 結論 在硬件方麵,WinCon-8000提供了像工業計算機般的標準接口,但卻不像它的笨重,在功能上也能滿足工業控製上的需求,且提供更且競爭的價格,同時因為使用RISC低功耗CPU,及無磁盤,無風扇架構的特性,遠比工業計算機更能承受工業現場的惡劣環境。 在軟件方麵Windows CE .net 硬實時(Hard-real time)及多工(Multitasking) 的特色使WinCON突破了傳統控製器隻能進行過程控製(Process Control)的能力,提供使用者實現即時反應正確可靠控製(time-critical and deterministic control)的可能。在具體的應用上Windows CE .net的操作與傳統的微軟公司桌上型視窗操作係統(ex: Windows 2000/XP) 一樣便利,同時提供應用開發者有足夠的發展平台例如Networking,Internet Service,Web server,FTP server,DCOM,.NET Compact Framework,Connectivity to ERP等軟件包,讓係統開發者可以將更多的時間花在應用程序的開發和控製邏輯的完善上。透過SQL Server CE 2.0和iPush Embedded,使用者可以很方便地將現場信息整合到MIS甚至是ERP係統中。
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