基于Windows CE.net的嵌入式控制系統(tǒng)

前言
　　

在自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，從60年代后期，美國(guó)Bedford Associate提出以Modular Digital Controller MODICON取代繼電器控制盤(pán)。

并研發(fā)出世界上第一種投入商業(yè)生產(chǎn)的PLC-Programmable Logic Controller-MODICON084以后，PLC廠家始終處于獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷的地位，不僅是規(guī)格的制定者，更主導(dǎo)了整個(gè)市場(chǎng)的走向，但是由于近年來(lái)用戶(hù)對(duì)開(kāi)放性架構(gòu)的強(qiáng)烈要求及渴望，也因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)IT　發(fā)展的日新月異，使得PLC廠家不得不認(rèn)真面對(duì)這一變革，這樣的結(jié)果同時(shí)也讓浸淫于PC-Based技術(shù)發(fā)展多年的工業(yè)計(jì)算機(jī)廠商重新取得了參賽權(quán)。我們可以預(yù)見(jiàn)的是未來(lái)不管是PLC或PC-Based控制器，除了保留PLC在過(guò)程控制Process Control上的優(yōu)點(diǎn)之外，隨著計(jì)算技術(shù)Computing，通信技術(shù)Communication和軟件編程技術(shù)的發(fā)展，即將趨向于使用開(kāi)放式的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)以及統(tǒng)一的編程工具，此外，為達(dá)到“萬(wàn)物連網(wǎng)”的要求，采用開(kāi)放的以太網(wǎng)絡(luò)Ethernet接口來(lái)串起其它工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，也是非常必要的。

這其中最關(guān)鍵的技術(shù)就在于：

（１）嵌入式PC系統(tǒng)；

（２）支持各種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的I/O模塊；

（３）符合IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程軟件。有鑒于此，身為中國(guó)自動(dòng)化產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的一員，經(jīng)過(guò)近兩年的努力，不僅將嵌入式的技術(shù)應(yīng)用在WinCon產(chǎn)品上，更將積累多年研發(fā)各類(lèi)總線(xiàn)I/O的技術(shù)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(yùn)行版Run-time Engine的ISaGRAF與Micro TRACE MODE 5加入操作系統(tǒng)映像OS Image中，此外為求達(dá)到使用者便利性，在嵌入式人機(jī)接口HMI，我們則提供了Indusoft Web Studio與AdAsTRa Embedded HMI，并在稍后時(shí)間加入更多的同類(lèi)軟件。

一、WinCon-8000控制系統(tǒng)架構(gòu)（圖１）

　　　　　　
　　如圖１所示，WinCon-8000控制系統(tǒng)主要由下列幾個(gè)部分所組成：

　　主控制層
　　

WinCon-8000采用32-bit RISC CPU，存放操作系統(tǒng)映像的32MB閃存，64MB的內(nèi)存和用來(lái)存放應(yīng)用軟件的128MB Compact Flash，在外設(shè)的支持方面則提供了與PC相同的鍵盤(pán)/鼠標(biāo)接口、以太網(wǎng)接口、USB接口、標(biāo)準(zhǔn)VGA接口。至于操作系統(tǒng)部份則采用微軟公司具硬實(shí)時(shí)Hard Real-Time性的Windows CE.net 4.2，除了視窗操作畫(huà)面外，它也配置了嵌入式瀏覽器，Web和FTP服務(wù)器，解決了Web-Based Control的難題。

　　網(wǎng)絡(luò)通信層
　　

WinCon-8000控制器上層采用以太網(wǎng)Ethernet總線(xiàn)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，可以連接上Intranet/Internet，而通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Modbus/TCP協(xié)議，則可以與SCADA軟件溝通。至于下層的網(wǎng)絡(luò)，除了RS-232/485外，可以依據(jù)用戶(hù)的需求選用CAN?Control Area Network總線(xiàn)及我們自有的FRNet總線(xiàn)，通過(guò)Modbus/RTU，CANOpen，DeviceNet等協(xié)議，可以與泓格的遠(yuǎn)程模塊I－7000，緊湊式控制器I－8000以及其它CAN I/O做連接，至于FRNet總線(xiàn)則是沿用了PLC架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，采用Token Ring的方式，無(wú)須軟件協(xié)議，在固定的時(shí)間內(nèi)可以?huà)呙杷械腎/O點(diǎn)，再透過(guò)Dual-Port RAM的方式與主控制層做溝通。

　　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(shù)字量輸出/入，繼電器輸出，熱電阻RTD/熱電偶Thermal Couple輸入，應(yīng)變量Strain Gauge輸入，計(jì)數(shù)器/定時(shí)器以及RS-232多串口等模塊，在擴(kuò)充性上，可透過(guò)87Kx RS-485與87Ex Ethernet I/O擴(kuò)展單元連接87K模塊。

　　操作接口層
　　

為讓用戶(hù)有不同的選擇，我們將嵌入式HMI軟件整合到控制器上，透過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的VGA接口?您可以連接普通的顯示器，不需要再通過(guò)RS-232外接傳統(tǒng)的HMI，大大的節(jié)省了系統(tǒng)成本。如要與上位機(jī)的組態(tài)軟件做數(shù)據(jù)交換，則可以通過(guò)OPC的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)達(dá)成。

　　信息系統(tǒng)層
　　

如何將工廠的生產(chǎn)流程與企業(yè)資源管理ERP整合在一起，一直是一個(gè)非常重要的課題，WinCon-8000內(nèi)置了微軟公司的SQL Server CE 2.0，大大地提升在本機(jī)中處理數(shù)據(jù)庫(kù)的能力。至于在如何同時(shí)解決遠(yuǎn)距與實(shí)時(shí)性這的問(wèn)題上，我們通過(guò)選擇與全球?qū)崟r(shí)大量信息領(lǐng)導(dǎo)廠商艾揚(yáng)科技http//www.ICEtech.com.tw進(jìn)行策略聯(lián)盟，藉由授權(quán)取得了艾揚(yáng)遠(yuǎn)距實(shí)時(shí)信息平臺(tái)iPush Server Embedded Edition簡(jiǎn)稱(chēng)iPush Embedded，將實(shí)時(shí)信息主動(dòng)交換的能力整合進(jìn)WinCon-8000，使其具有新時(shí)代工業(yè)控制器必備的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)信息基礎(chǔ)架構(gòu)。

　　透過(guò)iPush Embedded，WinCon-8000擁有主動(dòng)傳送Active Push數(shù)據(jù)的能力。無(wú)論是在局域網(wǎng)絡(luò)LAN ，還是在遠(yuǎn)距網(wǎng)絡(luò)Internet/VPN/Wireless LAN/GPRS/ADSL的環(huán)境下，只要是透過(guò)TCP/IP通訊協(xié)議，WinCon-8000就可以源源不絕地把得到的數(shù)據(jù)──包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（Data）、報(bào)警（Alarm）與設(shè)備狀態(tài)（Status），實(shí)時(shí)主動(dòng)發(fā)送到遠(yuǎn)程的監(jiān)控軟件，或是送至監(jiān)控中心，從而達(dá)到分散采集、中央實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。這對(duì)于一些遠(yuǎn)距監(jiān)控的應(yīng)用──如遠(yuǎn)程無(wú)人機(jī)房來(lái)說(shuō)，可說(shuō)是一大突破，亦是工業(yè)控制產(chǎn)業(yè)的必由之路。

　　另外，藉由WinCon8000上的iPush Embedded，可以與艾揚(yáng)科技所提供的中心端ICE iPush Communication Server串聯(lián)，讓使用者可以非常輕易地進(jìn)一步架構(gòu)出一個(gè)滿(mǎn)足遠(yuǎn)距/實(shí)時(shí)/多點(diǎn)的監(jiān)控解決方
案，打造最完美的工業(yè)控制信息供應(yīng)鏈。