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基于Windows CE.net 的嵌入式控制系統--泓格科技WinCon系列控制系統 泓格科技致力于開發基于PC的控制系統已經有五年之久，從現有I-8000嵌入式控制器到領先業界推出的基于RISC和Windows CE.net的WinCon-8000小型控制器，目前已得到廣大用戶的熱烈回響，這將是PC-Based控制器生產廠家想要與PLC廠家一較高下的新契機。
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)- MODICON 084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渇望，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。
WinCon-8000控制系統架構
如圖所示，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，可以透過87Kx(RS-485)與87Ex(Ethernet)I/O擴展單元來連接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，大大的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，使其具有新世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。
WinCon控制系統軟件
WinCon-8000的編程方式有下列幾種：
您可以在PC上選用微軟公司的Visual Studio.net，它包含了Visual Basic.net和Visual C#.net兩種開發工具，編譯過的managed code通過與.NET Compact Framework結合再將程序下載至控制器上，或者也可以使用Embedded Visual C++來編譯，以上的編程方式，除了微軟所提供的Windows CE Standard SDK，ATL，ActiveX Component，MFC，DCOM 和 .NET Compact Framework外，我們還提供了WinCon-8000 SDK用來控制I-8000，I-87K及I-7000 I/O模塊。
如果要選用HMI或SCADA軟件，WinCon-8000則提供了標準的OPC Server和Master Modbus RTU/TCP函數庫，我們也可以加入AdAstrA公司的TRACE HMI來搭配PC端的SCADA軟件。
符合IEC-61131-3的軟邏輯編程工具，我們在WinCon核心中加入了AdAstrA公司的Micro TRACE MODE 5以及ICS Triplex ISaGRAF for Windows CE，透過他們提供的PC端開發工具，您就可以把開發好的程序下載到WinCon上。
WinCon-8000更提供了豐富的工具軟件協助您管理系統，儲存設定，版本變更，自我診斷，批處理文件排程處理及遠程管理WinCon-8000上的所有I/O。
 結論
在硬件方面，WinCon-8000提供了像工業計算機般的標準接口，但卻不像它的笨重，在功能上也能滿足工業控制上的需求，且提供更且競爭的價格，同時因為使用RISC低功耗CPU，及無磁盤，無風扇架構的特性，遠比工業計算機更能承受工業現場的惡劣環境。
在軟件方面Windows CE .net 硬實時(Hard-real time)及多工(Multitasking) 的特色使WinCON突破了傳統控制器只能進行過程控制(Process Control)的能力，提供使用者實現即時反應正確可靠控制（time-critical and deterministic control）的可能。在具體的應用上Windows CE .net的操作與傳統的微軟公司桌上型視窗操作系統(ex： Windows 2000/XP) 一樣便利，同時提供應用開發者有足夠的發展平臺例如Networking，Internet Service，Web server，FTP server，DCOM，.NET Compact Framework，Connectivity to ERP等軟件包，讓系統開發者可以將更多的時間花在應用程序的開發和控制邏輯的完善上。透過SQL Server CE 2.0和iPush Embedded，使用者可以很方便地將現場信息整合到MIS甚至是ERP系統中。
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