數(shù)字化工廠(chǎng)產(chǎn)品推薦 用ARM控制器代替PLC
近年來(lái)，中國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)體系已進(jìn)入高速增長(zhǎng)階段。制造業(yè)作為中國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐力量，在面臨生產(chǎn)成本不斷上漲、關(guān)鍵裝備和核心零部件“受制于人”等挑戰(zhàn)時(shí)，建設(shè)數(shù)字化工廠(chǎng)已成必然。
數(shù)字工廠(chǎng)數(shù)采出現(xiàn)的問(wèn)題
在數(shù)字工廠(chǎng)的建設(shè)過(guò)程中，往往需要通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集工廠(chǎng)中各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的設(shè)備數(shù)據(jù)，然后匯聚于終端，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠(chǎng)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。然而，由于我國(guó)工業(yè)數(shù)據(jù)的發(fā)展還處于起步階段，工廠(chǎng)中還存在很多信息孤島，使得工廠(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集變得非常困難，其中主要存在以下幾個(gè)難題：
1
協(xié)議多樣性
由于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要以及后期的產(chǎn)線(xiàn)升級(jí)，客戶(hù)往往需要購(gòu)買(mǎi)支持Modbus、OPC UA等不同協(xié)議的傳感器設(shè)備來(lái)保證生產(chǎn)工作的正常運(yùn)行。設(shè)備協(xié)議的多樣性使得現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的聯(lián)系不夠緊密，進(jìn)而增加現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通的難度。
2
老舊設(shè)備數(shù)據(jù)的采集
隨著工業(yè)4.0的快速推進(jìn)以及科技的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)逐漸應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中。為了保證市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，企業(yè)必然引入一些新設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線(xiàn)的升級(jí)。那么由于新舊設(shè)備之間協(xié)議的不兼容，導(dǎo)致新舊設(shè)備無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，企業(yè)難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌管理。
3
OT和IT的融和
在OT領(lǐng)域，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備支持的協(xié)議大部分都是Modbus、OPC、Profibus、EtherCAT等工業(yè)協(xié)議。但是在IT領(lǐng)域，IOT平臺(tái)和云平臺(tái)等平臺(tái)支持的是HTTP、MQTT等協(xié)議，協(xié)議的不一致性使得企業(yè)難以實(shí)現(xiàn)OT和IT的融和。
應(yīng)用場(chǎng)景介紹
——3C制造車(chē)間數(shù)字化改造
3C制造車(chē)間生產(chǎn)步驟由加工、組裝、檢測(cè)、運(yùn)輸?shù)鹊取Ｃ總€(gè)環(huán)節(jié)都有各種功能的制造設(shè)備，車(chē)間系統(tǒng)通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)設(shè)備的電流、溫度、速度、壓力等信息，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)異常報(bào)警；實(shí)時(shí)采集并顯示產(chǎn)線(xiàn)狀態(tài)，帶有高速通信接口，實(shí)時(shí)采集信號(hào)數(shù)據(jù)上傳控制中心或接收指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。車(chē)間主控可選擇高穩(wěn)定性的ARM控制器，替代PLC控制器實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、外圍設(shè)備控制等功能。
ARM控制器可以作為一種替代方案來(lái)取代傳統(tǒng)的PLC（可編程邏輯控制器），并且具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：
1
具有更強(qiáng)大的計(jì)算和處理能力，能夠執(zhí)行復(fù)雜的算法和數(shù)據(jù)處理任務(wù)，相比之下PLC的處理能力更弱，適用于簡(jiǎn)單的邏輯控制和離散輸入輸出操作。
2
具有靈活的編程和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，如高級(jí)編程語(yǔ)言，圖形化編程界面等，這使得開(kāi)發(fā)者可以使用更加通用和強(qiáng)大的工具進(jìn)行應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)和調(diào)試。相比之下PLC只能使用PLC專(zhuān)用的編程語(yǔ)言進(jìn)行程序的開(kāi)發(fā)和配置，相對(duì)比較局限。
3
具有較高的處理能力和存儲(chǔ)容量，ARM控制器的處理器和內(nèi)存比PLC更強(qiáng)大，可以對(duì)大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控，處理復(fù)雜的算法和數(shù)據(jù)處理任務(wù)。相比之下，PLC內(nèi)存小，設(shè)計(jì)用于離散邏輯和實(shí)時(shí)控制，對(duì)處理能力要求相對(duì)較低。
4
支持多種通信協(xié)議。如Modbus、CAN等，并具備良好的網(wǎng)絡(luò)接口和通信速度。能夠與其他設(shè)備（如傳感器、執(zhí)行器、數(shù)據(jù)庫(kù)等）進(jìn)行靈活的數(shù)據(jù)交換和集成，這使得實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和互聯(lián)互通更加容易。相比之下PLC的通信能力較為有限，往往需要額外的硬件和配置。
5
性?xún)r(jià)比。ARM控制器通常具有較低的成本，因?yàn)樗鼈儾捎贸Ｒ?jiàn)的處理器架構(gòu)，與許多硬件和軟件組件兼容。一旦研發(fā)成功后，期初的研發(fā)費(fèi)用會(huì)直接分?jǐn)偟胶笃谂可a(chǎn)的每個(gè)單獨(dú)產(chǎn)品中，這樣會(huì)使整個(gè)產(chǎn)品的研發(fā)分?jǐn)傎M(fèi)用極大的降低。相比之下，PLC通常具有專(zhuān)用的硬件和軟件定制，因此成本較高。
6
外設(shè)豐富。ARM控制器較PLC具有更豐富的外部設(shè)備，如通信接口（如以太網(wǎng)、Wi-Fi、CAN總線(xiàn)等）、傳感器接口、顯示屏驅(qū)動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)接口卡等且均為標(biāo)準(zhǔn)部件，不同的廠(chǎng)商產(chǎn)生的外設(shè)只要配上相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)的軟件就可以相互通用。而PLC的外設(shè)種類(lèi)較少，而且專(zhuān)用性較強(qiáng)，不同品牌的外設(shè)不可通用。
7
易于維護(hù)。ARM控制器使用的軟件和硬件都比PLC更通用，因此更容易進(jìn)行維護(hù)和升級(jí)。
PLC的不足
人機(jī)界面簡(jiǎn)單，操作有限；
處理能力限制，處理器內(nèi)存小，復(fù)雜算法處理不了；
網(wǎng)絡(luò)連接性不足，不能直接通信其他設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)、云平臺(tái)。
比如很多場(chǎng)景中，用PLC是不理想的，比如有些產(chǎn)品里需要大量復(fù)雜的運(yùn)算，比如變頻器內(nèi)的大量的電機(jī)拖動(dòng)和控制算法的計(jì)算，再比如現(xiàn)在自動(dòng)化搬運(yùn)機(jī)器人的SLAM導(dǎo)航算法等等，也只適合在嵌入式高性能的運(yùn)算器中實(shí)現(xiàn)，PLC是無(wú)法運(yùn)算這么復(fù)雜的算法的。
再者，有些場(chǎng)合下也無(wú)法使用PLC，比如變頻器或者一個(gè)精巧的工業(yè)設(shè)備，雖然PLC能夠?qū)崿F(xiàn)，但是體積是在那擺著呢，至少需要一個(gè)穩(wěn)壓電源模塊吧，至少需要幾個(gè)輸入輸出模塊吧，至少需要一個(gè)通訊模塊吧，這么多的東西如果塞到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)小巧的工業(yè)設(shè)備里，外形上看著就不合理。
再來(lái)，就是一款標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)產(chǎn)品，如果只是PLC來(lái)控制的，那通常情況下同類(lèi)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手非常多，如果是嵌入式系統(tǒng)做的，相對(duì)來(lái)說(shuō)，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手要少一些。
另外，PLC做的控制系統(tǒng)很容易被復(fù)制，一打開(kāi)控制柜就知道你是怎么做的控制系統(tǒng)的了，幾個(gè)輸入輸出模塊，外部都接到什么傳感器上等等一目了然。而嵌入式系統(tǒng)要設(shè)計(jì)人員自己設(shè)計(jì)外圍集成電路，相對(duì)而言保護(hù)性做的要好一些。
一個(gè)附加值高的工業(yè)設(shè)備，如果只是PLC控制實(shí)現(xiàn)的，如果競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手少，那一定不是他們的控制系統(tǒng)做的與別人有多大的差距，優(yōu)勢(shì)一定是在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，或者專(zhuān)利保護(hù)方面，或者對(duì)工藝控制方面。
而非要采用嵌入式控制器，往往本身的控制技術(shù)含量較高，算法較為復(fù)雜，嵌入式系統(tǒng)包含內(nèi)嵌的程序就很有價(jià)值，就有一定的技術(shù)壁壘。
產(chǎn)品介紹
嵌入式ARM控制器BL304系列是工業(yè)級(jí)堅(jiān)固型工業(yè)控制器，采用NXP公司的ARM架構(gòu)處理器I.MX8M Mini四核64位處理器，搭配四核Cortex-A53+單核Cortex-M4構(gòu)架，運(yùn)行速度高達(dá)1.8GHz，具有高度的穩(wěn)定性。
可運(yùn)行Linux、Ubuntu、Debian、Android等OS，兼容Node-Red、QT、Python、C++等應(yīng)用程序，支持MySQL、InfluxDB、SQLite等數(shù)據(jù)庫(kù)。豐富的硬件接口以及強(qiáng)大的軟件兼容性，小巧的尺寸，DIN35導(dǎo)軌安裝，讓嵌入式ARM控制器BL304具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。支持4G/5G/WiFI，支持紅外觸摸屏、支持?jǐn)z像頭。
產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)
1
高性能設(shè)計(jì)
采用恩智浦、瑞芯微、海思等平臺(tái)高性能處理器，自主打造高算力、圖形處理能力出色的工控機(jī)產(chǎn)品，以滿(mǎn)足大容量高速數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)與處理的產(chǎn)品應(yīng)用需求。
2
體積雖小，接口依然豐富
在81mm×45mm×93mm的迷你體積上，支持LAN、USB2.0、USB3.0、COM、HDMI、MINI-PCIe等豐富的I/O功能接口設(shè)計(jì)，支持WIFI/4G/5G通訊模塊，并提供多種接口用于硬盤(pán)、串口、攝像頭等外部設(shè)備擴(kuò)展。
3
堅(jiān)固耐用
針對(duì)工業(yè)復(fù)雜的生產(chǎn)場(chǎng)景下，對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的高可靠性、高環(huán)境適應(yīng)性需求，鋇錸技術(shù)所有嵌入式產(chǎn)品的抗靜電測(cè)試、脈沖測(cè)試、鹽霧測(cè)試、高/低溫等多種環(huán)境測(cè)試和功能測(cè)試，使其在寬溫、復(fù)雜電磁環(huán)境等各種條件下能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
OPC UA數(shù)據(jù)采集
應(yīng)用場(chǎng)景
