基于Windows CE.net的嵌入式控制系統

前言
　　

在自動控制技術領域，從60年代后期，美國Bedford Associate提出以Modular Digital Controller MODICON取代繼電器控制盤。

并研發出世界上第一種投入商業生產的PLC-Programmable Logic Controller-MODICON084以后，PLC廠家始終處于獨領風騷的地位，不僅是規格的制定者，更主導了整個市場的走向，但是由于近年來用戶對開放性架構的強烈要求及渴望，也因為信息技術IT　發展的日新月異，使得PLC廠家不得不認真面對這一變革，這樣的結果同時也讓浸淫于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控制器，除了保留PLC在過程控制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，即將趨向于使用開放式的硬件平臺、操作系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于：

（１）嵌入式PC系統；

（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。有鑒于此，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加入操作系統映像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，并在稍后時間加入更多的同類軟件。

一、WinCon-8000控制系統架構（圖１）

　　　　　　
　　如圖１所示，WinCon-8000控制系統主要由下列幾個部分所組成：

　　主控制層
　　

WinCon-8000采用32-bit RISC CPU，存放操作系統映像的32MB閃存，64MB的內存和用來存放應用軟件的128MB Compact Flash，在外設的支持方面則提供了與PC相同的鍵盤/鼠標接口、以太網接口、USB接口、標準VGA接口。至于操作系統部份則采用微軟公司具硬實時Hard Real-Time性的Windows CE.net 4.2，除了視窗操作畫面外，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控制器上層采用以太網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。至于下層的網絡，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，緊湊式控制器I－8000以及其它CAN I/O做連接，至于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，可透過87Kx RS-485與87Ex Ethernet I/O擴展單元連接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軟件整合到控制器上，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，大大的節省了系統成本。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。

　　信息系統層
　　

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，大大地提升在本機中處理數據庫的能力。至于在如何同時解決遠距與實時性這的問題上，我們通過選擇與全球實時大量信息領導廠商艾揚科技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臺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，使其具有新時代工業控制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，只要是透過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。這對于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，亦是工業控制產業的必由之路。

　　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制信息供應鏈。