开启工业控制的嵌入式时代

正值本刊“2009工业嵌入式控制平台与应用论坛”召开之际，希望通过本文来纪念、见证堪称“伟大”的嵌入式技术对工业自动化和整个人类现代生活带来的卓越贡献。作为21世纪最有生命力的新技术之一，嵌入式技术的应用几乎已经无处不在。从通信到电子、从国防到办公系统，从家用电器到消费电子，从工业到建筑，嵌入式计算机平台的成熟与飞速发展背后，却隐藏着摩尔定律的影子。“每两年成本下降一半，性能却提升2倍”的摩尔定律在电子产品世界已经风行了差不多43年了。可以说，正是因为摩尔定律成本下降、效能提升的特性，开启和推动了嵌入式计算机平台的黄金时代。
　　在传统的制造业与基础设施领域，嵌入式进入工业控制层面还是很难被接受的事情。工业控制领域对实时性、稳定性的苛刻要求、多种算法和控制特性要求让嵌入式技术进入工业控制应用几乎是一场噩梦，“古老”的嵌入式微处理器在实时性、运算速度、可扩充能力、系统可靠性、功耗和集成度等方面的确很难满足工业级更高的控制

要求，而熟悉了传统PLC和DCS控制系统的工程师们对嵌入式则同样不屑一顾，陶醉于一个相对封闭的电气控制世界里面。
　　一切都会改变。如果说摩尔定律推动了嵌入式技术和产品的成熟，那么IT技术则是推动工业自动化前进的重要力量。嵌入式计算平台的发展轨迹特点，正如摩尔定律的特性一样——速度和运算能力的大幅提升，成本大幅降低。当前，面向工业级控制应用的嵌入式平台体现出如下特点：
　　·低功耗无风扇设计。风扇是PC用于工业现场的一大瓶颈，风扇的使用带来的是灰尘、脏污和系统的不稳定。嵌入式平台采用低功耗的组件实现无风扇设计，不但节省能源，而且克服了工业应用中不稳定的因素之一。
　　·无硬盘设计。硬盘同样是传统PC无法适应工业极端环境条件，包括震动和冲击或危险区域的一大瓶颈。符合摩尔定律的闪存技术，可代替传统硬盘，从而给无硬盘的嵌入式平台在工业中应用带来极大的帮助。
　　·处理速度提升。从最早PC使用的单核8088处理器到最新高性能的多核处理器，包括2级快速缓存能力，都让嵌入式计算机大幅度提升了控制信号的运算处理能力。
　　·开放的操作系统。可支持Windows或Linux，也适用于嵌入式版本的WinCE和Embedded Linux。
　　·丰富的通信功能。与传统PLC相比，嵌入式工控机平台提供更丰富的通讯接口，包括以太网接口，不过这一点也同样被PLC加以利用。
　　·可扩充性。除了通过PCI-e进行高速图形处理，还支持PC/104、PC/104+以及PCMCIA和各种标准总线接口，具备连接各类其他设备的可扩充性。
　　对工业控制领域的人们而言，以前或许难以想象嵌入式技术会对这一领域会带来怎样重大的影响。但事实正在证明，以嵌入式为代表的IT技术正在影响着工业产业的技术革命！