近年來，中國數(shù)字經(jīng)濟體系已進入高速增長階段。制造業(yè)作為中國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐力量，在面臨生產(chǎn)成本不斷上漲、關鍵裝備和核心零部件“受制于人”等挑戰(zhàn)時，建設數(shù)字化工廠已成必然。

數(shù)字化工廠數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)的問題

在數(shù)字工廠的建設過程中，往往需要通過物聯(lián)網(wǎng)技術采集工廠中各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的設備數(shù)據(jù)，然后匯聚于終端，進而實現(xiàn)整個工廠數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。然而，由于我國工業(yè)數(shù)據(jù)的發(fā)展還處于起步階段，工廠中還存在很多信息孤島，使得工廠物聯(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難題：

1. 協(xié)議多樣性

由于現(xiàn)場的實際需要以及后期的產(chǎn)線升級，客戶往往需要購買支持Modbus、OPC UA等不同協(xié)議的傳感器設備來保證生產(chǎn)工作的正常運行。設備協(xié)議的多樣性使得現(xiàn)場設備之間的聯(lián)系不夠緊密，進而增加現(xiàn)場數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通的難度。

2. 老舊設備數(shù)據(jù)的采集

隨著工業(yè)4.0的快速推進以及科技的飛速發(fā)展，越來越多的新技術逐漸應用于工業(yè)現(xiàn)場中。為了保證市場的競爭力，企業(yè)必然引入一些新設備來實現(xiàn)產(chǎn)線的升級。那么由于新舊設備之間協(xié)議的不兼容，導致新舊設備無法進行數(shù)據(jù)交互，企業(yè)難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌管理。

3. OT和IT的融和

在OT領域，現(xiàn)場設備支持的協(xié)議大部分都是Modbus、OPC、Profibus、EtherCAT等工業(yè)協(xié)議。但是在IT領域，IOT平臺和云平臺等平臺支持的是HTTP、MQTT等協(xié)議，協(xié)議的不一致性使得企業(yè)難以實現(xiàn)OT和IT的融和。

案例介紹

3C制造車間數(shù)字化改造

3C制造車間生產(chǎn)步驟由加工、組裝、檢測、運輸?shù)鹊取Ｃ總€環(huán)節(jié)都有各種功能的制造設備，車間系統(tǒng)通過傳感器監(jiān)測設備的電流、溫度、速度、壓力等信息，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)異常報警；實時采集并顯示產(chǎn)線狀態(tài)，帶有高速通信接口，實時采集信號數(shù)據(jù)上傳控制中心或接收指令，實現(xiàn)遠程控制。車間主控可選擇高穩(wěn)定性的ARM控制器，替代PLC控制器實現(xiàn)邏輯運算、外圍設備控制等功能。

**ARM控制器可以作為一種替代方案來取代傳統(tǒng)的PLC（可編程邏輯控制器），并且具有以下幾個優(yōu)勢：**

1、具有更強大的計算和處理能力，能夠執(zhí)行復雜的算法和數(shù)據(jù)處理任務，相比之下PLC的處理能力更弱，適用于簡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發(fā)環(huán)境，如高級編程語言，圖形化編程界面等，這使得開發(fā)者可以使用更加通用和強大的工具進行應用程序開發(fā)和調(diào)試。相比之下PLC只能使用PLC專用的編程語言進行程序的開發(fā)和配置，相對比較局限。

3、具有較高的處理能力和存儲容量，ARM控制器的處理器和內(nèi)存比PLC更強大，可以對大量實時數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控，處理復雜的算法和數(shù)據(jù)處理任務。相比之下，PLC內(nèi)存小，設計用于離散邏輯和實時控制，對處理能力要求相對較低。

4、支持多種通信協(xié)議，如Modbus、CAN等，并具備良好的網(wǎng)絡接口和通信速度。能夠與其他設備（如傳感器、執(zhí)行器、數(shù)據(jù)庫等）進行靈活的數(shù)據(jù)交換和集成，這使得實現(xiàn)遠程監(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、性價比。ARM控制器通常具有較低的成本，因為它們采用常見的處理器架構，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)費用會直接分攤到后期批量生產(chǎn)的每個單獨產(chǎn)品中，這樣會使整個產(chǎn)品的研發(fā)分攤費用極大的降低。相比之下，PLC通常具有專用的硬件和軟件定制，因此成本較高。

6、外設豐富。ARM控制器較PLC具有更豐富的外部設備，如通信接口（如以太網(wǎng)、Wi-Fi、CAN總線等）、傳感器接口、顯示屏驅(qū)動、網(wǎng)絡接口卡等且均為標準部件，不同的廠商產(chǎn)生的外設只要配上相應的驅(qū)動的軟件就可以相互通用。而PLC的外設種類較少，而且專用性較強，不同品牌的外設不可通用。

7、易于維護。ARM控制器使用的軟件和硬件都比PLC更通用，因此更容易進行維護和升級。

在應用上，PLC和ARM控制器的應用行業(yè)相差不大，一般用于采礦、冶金，水泥、電力、化工、石油、機械制造、汽車、紡織、造紙、環(huán)保以及裝卸等行業(yè)。主要應用于：順序控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理等。

盡管ARM控制器在某些方面取代了PLC的功能，但在許多工業(yè)自動化系統(tǒng)中，PLC和ARM控制器常常結(jié)合使用，互相協(xié)作，以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，實現(xiàn)全面控制和監(jiān)控。因此，在選擇是否使用ARM控制器代替PLC時，需要根據(jù)具體應用需求、系統(tǒng)要求和環(huán)境條件綜合考慮。

PLC的不足

人機界面簡單，操作有限；

處理能力限制，處理器內(nèi)存小，復雜算法處理不了；

網(wǎng)絡連接性不足，不能直接通信其他設備、數(shù)據(jù)庫、云平臺。

比如很多場景中，用PLC是不理想的，比如有些產(chǎn)品里需要大量復雜的運算，比如變頻器內(nèi)的大量的電機拖動和控制算法的計算，再比如現(xiàn)在自動化搬運機器人的SLAM導航算法等等，也只適合在嵌入式高性能的運算器中實現(xiàn)，PLC是無法運算這么復雜的算法的。
再者，有些場合下也無法使用PLC，比如變頻器或者一個精巧的工業(yè)設備，雖然PLC能夠?qū)崿F(xiàn)，但是體積是在那擺著呢，至少需要一個穩(wěn)壓電源模塊吧，至少需要幾個輸入輸出模塊吧，至少需要一個通訊模塊吧，這么多的東西如果塞到一個標準小巧的工業(yè)設備里，外形上看著就不合理。
再來，就是一款標準的工業(yè)產(chǎn)品，如果只是PLC來控制的，那通常情況下同類產(chǎn)品的競爭對手非常多，如果是嵌入式系統(tǒng)做的，相對來說，競爭對手要少一些。
另外，PLC做的控制系統(tǒng)很容易被復制，一打開控制柜就知道你是怎么做的控制系統(tǒng)的了，幾個輸入輸出模塊，外部都接到什么傳感器上等等一目了然。而嵌入式系統(tǒng)要設計人員自己設計外圍集成電路，相對而言保護性做的要好一些。
一個附加值高的工業(yè)設備，如果只是PLC控制實現(xiàn)的，如果競爭對手少，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)勢一定是在機械結(jié)構方面，或者專利保護方面，或者對工藝控制方面。
而非要采用嵌入式控制器，往往本身的控制技術含量較高，算法較為復雜，嵌入式系統(tǒng)包含內(nèi)嵌的程序就很有價值，就有一定的技術壁壘。

產(chǎn)品介紹

嵌入式ARM控制器BL304系列是工業(yè)級堅固型工業(yè)控制器，采用NXP公司的ARM架構處理器I.MX8M Mini四核64位處理器，搭配四核Cortex-A53+單核Cortex-M4構架，運行速度高達1.8GHz，具有高度的穩(wěn)定性。

提供4路RS485/RS232，1路CAN口，2路網(wǎng)口，2路DI口，2路PWM口輸出以及2路USB 接口，1路電源輸入接口、1路HDMI視頻顯示接口。

可運行Linux、Ubuntu、Debian、Android等OS，兼容Node-Red、QT、Python、C++等應用程序，支持MySQL、InfluxDB、SQLite等數(shù)據(jù)庫。豐富的硬件接口以及強大的軟件兼容性，小巧的尺寸，DIN35導軌安裝，讓嵌入式ARM控制器BL304具有廣泛的應用場景。支持4G/5G/WiFI，支持紅外觸摸屏、支持攝像頭。

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產(chǎn)品優(yōu)勢

高性能設計

采用恩智浦、瑞芯微、海思等平臺高性能處理器，自主打造高算力、圖形處理能力出色的工控機產(chǎn)品，以滿足大容量高速數(shù)據(jù)傳輸、存儲與處理的產(chǎn)品應用需求。

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功能接口設計，支持WIFI/4G/5G通訊模塊，并提供多種接口用于硬盤、串口、攝像頭等外部設備擴展。

堅固耐用

針對工業(yè)復雜的生產(chǎn)場景下，對計算機產(chǎn)品的高可靠性、高環(huán)境適應性需求，鋇錸技術所有嵌入式產(chǎn)品的抗靜電測試、脈沖測試、鹽霧測試、高/低溫等多種環(huán)境測試和功能測試，使其在寬溫、復雜電磁環(huán)境等各種條件下能夠穩(wěn)定運行。

OPC UA數(shù)據(jù)采集

在數(shù)據(jù)采集方面，鋇錸ARM控制器BL304同時連接的OPC UA服務器數(shù)量無限制，同時采集的OPC UA變量數(shù)量無限制，可以實現(xiàn)每秒30萬點OPC UA數(shù)據(jù)的采集，高效、快速地幫助用戶完成大量OPC UA服務器數(shù)據(jù)的采集；支持連接本地或遠程OPC服務器，并且支持同時連接多個OPC服務器，幫助用戶實現(xiàn)多設備的數(shù)據(jù)采集。

在數(shù)據(jù)存儲方面，鋇錸ARM控制器BL304支持MySQL、SQL Server等傳統(tǒng)關系型數(shù)據(jù)庫，InfluxDB、TimescaleDB、Kafka等時間序列數(shù)據(jù)庫，以及華為云、亞馬遜、阿里云等IOT平臺，滿足客戶存儲數(shù)據(jù)的多樣化需求。

在數(shù)據(jù)處理方面，鋇錸ARM控制器BL304支持邊緣計算，可以預處理數(shù)據(jù)、響應本地請求并將規(guī)范化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至中央存儲。這樣就減少了對中央網(wǎng)絡和服務器的需求。與扁平文件存儲相比，它還提高了過程級別的靈活性和響應能力。存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術還可以在網(wǎng)絡穩(wěn)定性出問題的情況下建立容錯力。

總之，鋇錸技術ARM控制器BL304已經(jīng)不僅是一臺ARM控制器，更是一款可以真正實現(xiàn)全廠設施的全面控制、統(tǒng)一部署的控制器。

應用場景：

1、可以用來搭建AGV小車

2、 可以用來搭建服務型機器人，如送餐機器人，消毒機器人，掃地機器人等

3、充電樁

4、電梯

5、自動門

6、控制交通燈

7、提升機

8、堆垛機

鋇錸技術擁有X86和ARM架構兩大系列嵌入式控制器產(chǎn)品，針對工業(yè)數(shù)字化生產(chǎn)需求，采用國產(chǎn)恩智浦、海思等平臺智能芯打造的系列控制器，硬件MTBF值遠超普通計算機水平，可高度集成于數(shù)控機床等智慧工廠設備中。

在智能工廠基礎設施的控制方面，問題往往是供應商難找、設備對接困難、工作量大、供應商變更需求麻煩，該產(chǎn)品應用豐富，這樣的好處是在整個智能工廠中，只要和控制相關的東西只用鋇錸技術一家就可以了，極大減少了客戶去找不同供應商的功夫，則在很大程度上簡化了調(diào)試過程及查找問題的過程，從而提高效率、工程的質(zhì)量及可靠性。

審核編輯 黃宇