本刊記者/宋慧欣

嵌入式系統(tǒng)無疑是當(dāng)前最熱門最有發(fā)展前途的IT應(yīng)用技術(shù)之一。其應(yīng)用領(lǐng)域日益親民，特別是隨著消費家電的智能化，嵌入式更顯重要。如手機、PDA、電子字典、可視電話、VCD/DVD/MP3 Player、數(shù)字相機(DC)、數(shù)字攝像機(DV)、U-Disk、機頂盒(Set Top Box)、高清電視(HDTV)、游戲機、智能玩具、交換機、路由器、數(shù)控設(shè)備或儀表、汽車電子、家電控制系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、航天航空設(shè)備等等都是典型的嵌入式系統(tǒng)。而隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，基于嵌入式系統(tǒng)的工控機產(chǎn)品也成為了近年來工控行業(yè)的一大發(fā)展趨勢，小型化、低功耗、無風(fēng)扇、寬溫設(shè)計、適應(yīng)惡劣工作環(huán)境的種種優(yōu)勢使其迅速得到新興市場領(lǐng)域的青睞，而傳統(tǒng)機架式IPC“一統(tǒng)天下”的原有市場局面正在發(fā)生翻天覆地的變化。

嵌入式工控機與傳統(tǒng)工控機之爭

與傳統(tǒng)工控機相比，嵌入式工控機以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本，體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個部分組成，用于實現(xiàn)對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。主要的優(yōu)勢在于：

（1）產(chǎn)品功能適配性好，與被測被控對象功能幾乎完全匹配，具有一定的擴展性但不以擴展為主要目的，因而產(chǎn)品性價比很高；

（2）裝置小型化是主要體現(xiàn)之一，體現(xiàn)為緊湊型設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有標(biāo)準(zhǔn)可參考，要充分考慮對外接口及安裝空間合理利用；

（3）可靠性要求高，在電氣功能滿足可靠性設(shè)計基礎(chǔ)上，要仔細考慮散熱設(shè)計、電磁兼容設(shè)計、防塵防水設(shè)計、抗震動設(shè)計等可靠性設(shè)計內(nèi)容；

（4）超低功耗無風(fēng)扇設(shè)計為主流。由于裝置小型化后，散熱能力有限，且嵌入式系統(tǒng)MTBF（平均無故障工作時間）要求也很高，特別在無人值守類應(yīng)用，超低功耗無風(fēng)扇設(shè)計成為必須。

當(dāng)前，嵌入式工控機在應(yīng)用數(shù)量上遠遠超過了各種傳統(tǒng)工控機，制造工業(yè)、過程控制、網(wǎng)絡(luò)、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備等均是嵌入式工控機的應(yīng)用領(lǐng)域。

正是基于嵌入式工控機的強大優(yōu)勢，其將替代傳統(tǒng)工控機產(chǎn)品，“一統(tǒng)天下”之說日益盛行，對此研華（中國）公司工業(yè)自動化事業(yè)群產(chǎn)品經(jīng)理王海波表示：“與傳統(tǒng)工控機相比嵌入式產(chǎn)品提供了更高的可靠性，更加適應(yīng)工業(yè)的復(fù)雜、苛刻的現(xiàn)場環(huán)境。隨著用戶對工業(yè)計算機要求的不斷提高及嵌入式技術(shù)的發(fā)展，嵌入式工控機替代傳統(tǒng)工控機是產(chǎn)業(yè)趨勢?！?/p>

而Moxa嵌入式產(chǎn)品銷售總監(jiān)張彝懋卻認為這兩者各有所長，并不是單純的替代關(guān)系：“傳統(tǒng)的工控機在中國擁有廣泛且堅實的基礎(chǔ)，因其價格低、系統(tǒng)組成彈性較高，已被廣大的技術(shù)人員所熟悉和認可。主要組成部分包括工業(yè)機箱、無源底板及可插入其上的各種板卡組成，如CPU卡、I/O卡等。而嵌入式計算機通俗的說，則是針對某類特殊應(yīng)用，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，提供軟/硬件整合的平臺，適合對可靠性、性價比、體積和功耗等要求更高的應(yīng)用。我們認為這兩者各有所長，而不是單純的替代關(guān)系。市場需求很大，在合適的應(yīng)用下應(yīng)該選擇合適的產(chǎn)品。但是，我們建議在一些特定環(huán)境的應(yīng)用，例如工業(yè)環(huán)境、關(guān)鍵應(yīng)用、苛刻條件下，應(yīng)當(dāng)選擇一臺合適的嵌入式計算機，不僅可以滿足應(yīng)用的需求，也是具有高性價比，以及降低維運和人力成本的一個最佳選擇?！?/p>

北京康拓科技有限公司工控事業(yè)部總經(jīng)理王迎春分析認為：“嵌入式工控機的發(fā)展迅猛，已在很多領(lǐng)域替代了傳統(tǒng)工控機產(chǎn)品，但是并不能完全替代傳統(tǒng)工控機。首先，嵌入式工控機在整個測控系統(tǒng)中所處的位置，往往在前端，嵌入式工控機向上的連接往往是傳統(tǒng)工控機，傳統(tǒng)工控機的運算能力、軟件資源、數(shù)據(jù)庫支持等方面都是嵌入式工控機難以企及的；其次，在大型系統(tǒng)構(gòu)建中，傳統(tǒng)工控機的系統(tǒng)擴展能力、網(wǎng)絡(luò)通訊能力也是嵌入式工控機難以替代的；還有，在可視化設(shè)計、流程監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、科學(xué)計算、原型仿真設(shè)計、在環(huán)仿真等領(lǐng)域，傳統(tǒng)工控機具有先天的優(yōu)勢?！?/p>

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王海波

我們看到，在中國制造業(yè)疲軟情況下，我們的客戶轉(zhuǎn)而更多的投入到生產(chǎn)線自動化升級、提高生產(chǎn)效率的自動化項目建設(shè)中，提升因高速發(fā)展而忽略的一些環(huán)節(jié)。進行自動化升級、建設(shè)的客戶群正在逐漸增大，此外，應(yīng)用現(xiàn)場的前移也成為必然的需求，也就要求嵌入式工控機必須具備更高的可靠性、更強的環(huán)境適應(yīng)能力、更多的安裝方式等特性。未來，我們將面對更加廣泛的市場，同時對嵌入式工控機制造商提出了更高的要求。

張彝懋

傳統(tǒng)的工控機在中國擁有廣泛且堅實的基礎(chǔ)，因其價格低、系統(tǒng)組成彈性較高，已被廣大的技術(shù)人員所熟悉和認可。主要組成部分包括工業(yè)機箱、無源底板及可插入其上的各種板卡組成，如CPU卡、I/O卡等。而嵌入式計算機通俗的說，則是針對某類特殊應(yīng)用，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，提供軟/硬件整合的平臺，適合對可靠性、性價比、體積和功耗等要求更高的應(yīng)用。我們認為這兩者產(chǎn)品各有所長，而不是單純的替代關(guān)系。市場需求很大，在合適的應(yīng)用下應(yīng)該選擇合適的產(chǎn)品。但是，我們建議在一些特定環(huán)境的應(yīng)用，例如工業(yè)環(huán)境、關(guān)鍵應(yīng)用、苛刻條件下，應(yīng)當(dāng)選擇一臺合適的嵌入式計算機，不僅可以滿足應(yīng)用的需求，也是具有高性價比，以及降低維運和人力成本的一個最佳選擇。

王迎春

我認為嵌入式工控機技術(shù)的未來發(fā)展趨勢體現(xiàn)在兩個高度結(jié)合上，一個是和行業(yè)發(fā)展對工控機的需求高度結(jié)合，無論是電力、鐵路、機械制造等行業(yè)，提高裝備智能化水平是大勢所趨，但如何將嵌入式工控機深入應(yīng)用到這些裝備中，和行業(yè)特點緊密結(jié)合，是擺在工控機同行面前的課題；另一個是和嵌入式操作系統(tǒng)的高度結(jié)合，嵌入式工控機的應(yīng)用一般都需要配置嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，這就需要在工控機主板設(shè)計階段就要考慮選擇什么樣的操作系統(tǒng)，如何實現(xiàn)硬件底層的驅(qū)動和操作系統(tǒng)任務(wù)的同步，這是目前很多行業(yè)應(yīng)用所涉及的共性問題。

市場之變

近年來，國際上FCS、DCS、PLC、IPC、NC以及各類嵌入式控制裝置正處在快速發(fā)展之中，市場規(guī)模以每年10%～15%的速度增長，而我國的發(fā)展速度更居于世界前列，目前我國工控機的市場規(guī)模約200億元。但2012年受全球金融環(huán)境影響，中國經(jīng)濟增速明顯放緩，中國自動化行業(yè)受此影響，增長率下滑明顯。這讓我們面對未來市場發(fā)展，不得不趨于理性，但提及未來中國嵌入式工控機市場前景，工控機廠商顯然充滿樂觀。

北京康拓科技有限公司工控事業(yè)部總經(jīng)理王迎春表示：“總體來說，嵌入式工控機的未來市場發(fā)展前景十分樂觀，市場潛力相當(dāng)巨大。無論國家“十二五”針對高端裝備的規(guī)劃，還是國家對智能電網(wǎng)的大力支持和推廣，這些行業(yè)和領(lǐng)域的發(fā)展都離不開嵌入式工控機的影子，僅就智能電網(wǎng)來說，整個數(shù)字化變電站控制層分為過程層、間隔層和站控層，過程層中的變壓器、高壓開關(guān)等一次設(shè)備需要智能化，而且需要強大的數(shù)據(jù)通訊和處理能力，這就需要采用嵌入式工控機技術(shù)來設(shè)計和應(yīng)用，以滿足技術(shù)和工作環(huán)境的需要，這對嵌入式工控機的需求量是非常大的?！?/p>

研華（中國）公司工業(yè)自動化事業(yè)群產(chǎn)品經(jīng)理王海波認為客戶需求的轉(zhuǎn)變將給嵌入式工控機帶來廣泛的市場：“我們看到，在中國制造業(yè)疲軟情況下，我們的客戶轉(zhuǎn)而更多的投入到生產(chǎn)線自動化升級、提高生產(chǎn)效率的自動化項目建設(shè)中，提升因高速發(fā)展而忽略的一些環(huán)節(jié)。進行自動化升級、建設(shè)的客戶群正在逐漸增大，此外，應(yīng)用現(xiàn)場的前移也成為必然的需求，也就要求嵌入式工控機必須具備更高的可靠性、更強的環(huán)境適應(yīng)能力、更多的安裝方式等特性。未來，我們將面對更加廣泛的市場，同時對嵌入式工控機制造商提出了更高的要求?！?/p>

Moxa嵌入式產(chǎn)品銷售總監(jiān)張彝懋則告訴我們隨著市場需求的變化Moxa已做好了全方位的準(zhǔn)備：“隨著市場需求的多樣化，僅僅提供泛用型產(chǎn)品早已不能完全滿足客戶的需要，M oxa認為針對行業(yè)的客制化需求會大量增加，專用機的概念會更加盛行。Moxa的專業(yè)設(shè)計服務(wù)（PDS）包含兩類，一個是全范圍客制化服務(wù)，也就是說需要一個全新的硬件和軟件開發(fā)；另一個是局部客制化服務(wù)，也就是對硬件或軟件進行部分調(diào)整。而其中Moxa提供了多種軟件和硬件的技術(shù)，包括多種接口通訊技術(shù)、立即可用的Rcore軟件開發(fā)平臺、全面的散熱技術(shù)、多種行業(yè)認證、高可用性和保形涂層的設(shè)計，可以為用戶帶來高質(zhì)量的硬件+軟件增值服務(wù)。而用戶只需將精力放在自身核心競爭力的提升?！?/p>

隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，基于嵌入式系統(tǒng)的工控機產(chǎn)品也成為了近年來工控行業(yè)的一大發(fā)展趨勢，小型化、低功耗、無風(fēng)扇、寬溫設(shè)計、適應(yīng)惡劣工作環(huán)境的種種優(yōu)勢使其迅速得到新興市場領(lǐng)域的青睞，而傳統(tǒng)機架式IPC‘一統(tǒng)天下’的原有市場局面正在發(fā)生翻天覆地的變化。

技術(shù)之變

隨著市場需求的增長也必然帶來激烈的市場競爭，對于嵌入式工控機供應(yīng)商來說，如何把握技術(shù)發(fā)展趨勢，為客戶提供滿足需求的高性價比產(chǎn)品和解決方案是制勝關(guān)鍵。

對嵌入式工控機技術(shù)的未來發(fā)展趨勢，M oxa嵌入式產(chǎn)品銷售總監(jiān)張彝懋表示：“對于產(chǎn)品而言，Moxa認為x86會持續(xù)遵循主流CPU制造商的發(fā)展路線，未來在兼容性、處理性和低功耗上持續(xù)推出更多的產(chǎn)品。而RISC架構(gòu)具有時鐘頻率低、功率消耗少、溫升少等特點，提高了系統(tǒng)可靠性，未來也會發(fā)展出更多的應(yīng)用平臺和產(chǎn)品。用戶對于基于Linux的嵌入式計算機的需求會與日俱增，甚至?xí)l(fā)展到ANDROID系統(tǒng)。所以為了迎合主流的OS系統(tǒng)，驅(qū)動開發(fā)和Linux平臺的應(yīng)用軟件也會大量推出。

以前IPC比較多的是監(jiān)測終端設(shè)備，現(xiàn)在M oxa提倡嵌入式計算機也要可以被監(jiān)測，更提出了一個“智能自愈（Smart Recovery）”的概念。Smart Recovery 可以實現(xiàn)嵌入式計算機的定期保養(yǎng)、快速復(fù)原和定期復(fù)原等功能，避免因系統(tǒng)日常運行而帶來的運行不暢或系統(tǒng)損毀的故障。另外，Moxa嵌入式計算機可提供自我健康管理的設(shè)定，一旦數(shù)據(jù)超過設(shè)定范圍，會主動發(fā)出報警。這樣的功能也使得M oxa嵌入式計算機可以在系統(tǒng)中穩(wěn)定運行，以提升整體可靠性?！?/p>

對此研華（中國）公司工業(yè)自動化事業(yè)群產(chǎn)品經(jīng)理王海波的答案則言簡意賅：“符合用戶應(yīng)用就是發(fā)展趨勢。研華也必將在這方面提升產(chǎn)品。我們以全生命周期費用管理的角度，給用戶提供最適用的產(chǎn)品。希望通過我們的努力也能幫用戶以最少的投入獲得最大的收益。”

北京康拓科技有限公司工控事業(yè)部總經(jīng)理王迎春認為嵌入式工控機技術(shù)的未來發(fā)展趨勢體現(xiàn)在兩個高度結(jié)合上：“一個是和行業(yè)發(fā)展對工控機的需求高度結(jié)合，無論是電力、鐵路、機械制造等行業(yè)，提高裝備智能化水平是大勢所趨，但如何將嵌入式工控機深入應(yīng)用到這些裝備中，和行業(yè)特點緊密結(jié)合，是擺在工控機同行面前的課題；另一個是和嵌入式操作系統(tǒng)的高度結(jié)合，嵌入式工控機的應(yīng)用一般都需要配置嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，這就需要在工控機主板設(shè)計階段就要考慮選擇什么樣的操作系統(tǒng)，如何實現(xiàn)硬件底層的驅(qū)動和操作系統(tǒng)任務(wù)的同步，這是目前很多行業(yè)應(yīng)用所涉及的共性問題?？低毓た匚磥砬度胧焦た貦C產(chǎn)品將在兩個方面進行創(chuàng)新和提升：一方面是提升產(chǎn)品的品質(zhì)，另一方面是提升產(chǎn)品的安全性?！?/p>