嵌入式工控机，引领未来工控机市场

本刊记者/宋慧欣

嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的IT应用技术之一。其应用领域日益亲民，特别是随着消费家电的智能化，嵌入式更显重要。如手机、PDA、电子字典、可视电话、VCD/DVD/MP3 Player、数字相机(DC)、数字摄像机(DV)、U-Disk、机顶盒(Set Top Box)、高清电视(HDTV)、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等都是典型的嵌入式系统。而随着嵌入式技术的发展，基于嵌入式系统的工控机产品也成为了近年来工控行业的一大发展趋势，小型化、低功耗、无风扇、宽温设计、适应恶劣工作环境的种种优势使其迅速得到新兴市场领域的青睐，而传统机架式IPC“一统天下”的原有市场局面正在发生翻天覆地的变化。

嵌入式工控机与传统工控机之争

与传统工控机相比，嵌入式工控机以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本，体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。主要的优势在于：

（1）产品功能适配性好，与被测被控对象功能几乎完全匹配，具有一定的扩展性但不以扩展为主要目的，因而产品性价比很高；

（2）装置小型化是主要体现之一，体现为紧凑型设计，结构设计没有标准可参考，要充分考虑对外接口及安装空间合理利用；

（3）可靠性要求高，在电气功能满足可靠性设计基础上，要仔细考虑散热设计、电磁兼容设计、防尘防水设计、抗震动设计等可靠性设计内容；

（4）超低功耗无风扇设计为主流。由于装置小型化后，散热能力有限，且嵌入式系统MTBF（平均无故障工作时间）要求也很高，特别在无人值守类应用，超低功耗无风扇设计成为必须。

当前，嵌入式工控机在应用数量上远远超过了各种传统工控机，制造工业、过程控制、网络、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备等均是嵌入式工控机的应用领域。

正是基于嵌入式工控机的强大优势，其将替代传统工控机产品，“一统天下”之说日益盛行，对此研华（中国）公司工业自动化事业群产品经理王海波表示：“与传统工控机相比嵌入式产品提供了更高的可靠性，更加适应工业的复杂、苛刻的现场环境。随着用户对工业计算机要求的不断提高及嵌入式技术的发展，嵌入式工控机替代传统工控机是产业趋势。”

而Moxa嵌入式产品销售总监张彝懋却认为这两者各有所长，并不是单纯的替代关系：“传统的工控机在中国拥有广泛且坚实的基础，因其价格低、系统组成弹性较高，已被广大的技术人员所熟悉和认可。主要组成部分包括工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成，如CPU卡、I/O卡等。而嵌入式计算机通俗的说，则是针对某类特殊应用，以计算机技术为基础，提供软/硬件整合的平台，适合对可靠性、性价比、体积和功耗等要求更高的应用。我们认为这两者各有所长，而不是单纯的替代关系。市场需求很大，在合适的应用下应该选择合适的产品。但是，我们建议在一些特定环境的应用，例如工业环境、关键应用、苛刻条件下，应当选择一台合适的嵌入式计算机，不仅可以满足应用的需求，也是具有高性价比，以及降低维运和人力成本的一个最佳选择。”

北京康拓科技有限公司工控事业部总经理王迎春分析认为：“嵌入式工控机的发展迅猛，已在很多领域替代了传统工控机产品，但是并不能完全替代传统工控机。首先，嵌入式工控机在整个测控系统中所处的位置，往往在前端，嵌入式工控机向上的连接往往是传统工控机，传统工控机的运算能力、软件资源、数据库支持等方面都是嵌入式工控机难以企及的；其次，在大型系统构建中，传统工控机的系统扩展能力、网络通讯能力也是嵌入式工控机难以替代的；还有，在可视化设计、流程监控、数据统计、科学计算、原型仿真设计、在环仿真等领域，传统工控机具有先天的优势。”

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王海波

我们看到，在中国制造业疲软情况下，我们的客户转而更多的投入到生产线自动化升级、提高生产效率的自动化项目建设中，提升因高速发展而忽略的一些环节。进行自动化升级、建设的客户群正在逐渐增大，此外，应用现场的前移也成为必然的需求，也就要求嵌入式工控机必须具备更高的可靠性、更强的环境适应能力、更多的安装方式等特性。未来，我们将面对更加广泛的市场，同时对嵌入式工控机制造商提出了更高的要求。

张彝懋

传统的工控机在中国拥有广泛且坚实的基础，因其价格低、系统组成弹性较高，已被广大的技术人员所熟悉和认可。主要组成部分包括工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成，如CPU卡、I/O卡等。而嵌入式计算机通俗的说，则是针对某类特殊应用，以计算机技术为基础，提供软/硬件整合的平台，适合对可靠性、性价比、体积和功耗等要求更高的应用。我们认为这两者产品各有所长，而不是单纯的替代关系。市场需求很大，在合适的应用下应该选择合适的产品。但是，我们建议在一些特定环境的应用，例如工业环境、关键应用、苛刻条件下，应当选择一台合适的嵌入式计算机，不仅可以满足应用的需求，也是具有高性价比，以及降低维运和人力成本的一个最佳选择。

王迎春

我认为嵌入式工控机技术的未来发展趋势体现在两个高度结合上，一个是和行业发展对工控机的需求高度结合，无论是电力、铁路、机械制造等行业，提高装备智能化水平是大势所趋，但如何将嵌入式工控机深入应用到这些装备中，和行业特点紧密结合，是摆在工控机同行面前的课题；另一个是和嵌入式操作系统的高度结合，嵌入式工控机的应用一般都需要配置嵌入式实时多任务操作系统，这就需要在工控机主板设计阶段就要考虑选择什么样的操作系统，如何实现硬件底层的驱动和操作系统任务的同步，这是目前很多行业应用所涉及的共性问题。

市场之变

近年来，国际上FCS、DCS、PLC、IPC、NC以及各类嵌入式控制装置正处在快速发展之中，市场规模以每年10%～15%的速度增长，而我国的发展速度更居于世界前列，目前我国工控机的市场规模约200亿元。但2012年受全球金融环境影响，中国经济增速明显放缓，中国自动化行业受此影响，增长率下滑明显。这让我们面对未来市场发展，不得不趋于理性，但提及未来中国嵌入式工控机市场前景，工控机厂商显然充满乐观。

北京康拓科技有限公司工控事业部总经理王迎春表示：“总体来说，嵌入式工控机的未来市场发展前景十分乐观，市场潜力相当巨大。无论国家“十二五”针对高端装备的规划，还是国家对智能电网的大力支持和推广，这些行业和领域的发展都离不开嵌入式工控机的影子，仅就智能电网来说，整个数字化变电站控制层分为过程层、间隔层和站控层，过程层中的变压器、高压开关等一次设备需要智能化，而且需要强大的数据通讯和处理能力，这就需要采用嵌入式工控机技术来设计和应用，以满足技术和工作环境的需要，这对嵌入式工控机的需求量是非常大的。”

研华（中国）公司工业自动化事业群产品经理王海波认为客户需求的转变将给嵌入式工控机带来广泛的市场：“我们看到，在中国制造业疲软情况下，我们的客户转而更多的投入到生产线自动化升级、提高生产效率的自动化项目建设中，提升因高速发展而忽略的一些环节。进行自动化升级、建设的客户群正在逐渐增大，此外，应用现场的前移也成为必然的需求，也就要求嵌入式工控机必须具备更高的可靠性、更强的环境适应能力、更多的安装方式等特性。未来，我们将面对更加广泛的市场，同时对嵌入式工控机制造商提出了更高的要求。”

Moxa嵌入式产品销售总监张彝懋则告诉我们随着市场需求的变化Moxa已做好了全方位的准备：“随着市场需求的多样化，仅仅提供泛用型产品早已不能完全满足客户的需要，M oxa认为针对行业的客制化需求会大量增加，专用机的概念会更加盛行。Moxa的专业设计服务（PDS）包含两类，一个是全范围客制化服务，也就是说需要一个全新的硬件和软件开发；另一个是局部客制化服务，也就是对硬件或软件进行部分调整。而其中Moxa提供了多种软件和硬件的技术，包括多种接口通讯技术、立即可用的Rcore软件开发平台、全面的散热技术、多种行业认证、高可用性和保形涂层的设计，可以为用户带来高质量的硬件+软件增值服务。而用户只需将精力放在自身核心竞争力的提升。”

随着嵌入式技术的发展，基于嵌入式系统的工控机产品也成为了近年来工控行业的一大发展趋势，小型化、低功耗、无风扇、宽温设计、适应恶劣工作环境的种种优势使其迅速得到新兴市场领域的青睐，而传统机架式IPC‘一统天下’的原有市场局面正在发生翻天覆地的变化。

技术之变

随着市场需求的增长也必然带来激烈的市场竞争，对于嵌入式工控机供应商来说，如何把握技术发展趋势，为客户提供满足需求的高性价比产品和解决方案是制胜关键。

对嵌入式工控机技术的未来发展趋势，M oxa嵌入式产品销售总监张彝懋表示：“对于产品而言，Moxa认为x86会持续遵循主流CPU制造商的发展路线，未来在兼容性、处理性和低功耗上持续推出更多的产品。而RISC架构具有时钟频率低、功率消耗少、温升少等特点，提高了系统可靠性，未来也会发展出更多的应用平台和产品。用户对于基于Linux的嵌入式计算机的需求会与日俱增，甚至会发展到ANDROID系统。所以为了迎合主流的OS系统，驱动开发和Linux平台的应用软件也会大量推出。

以前IPC比较多的是监测终端设备，现在M oxa提倡嵌入式计算机也要可以被监测，更提出了一个“智能自愈（Smart Recovery）”的概念。Smart Recovery 可以实现嵌入式计算机的定期保养、快速复原和定期复原等功能，避免因系统日常运行而带来的运行不畅或系统损毁的故障。另外，Moxa嵌入式计算机可提供自我健康管理的设定，一旦数据超过设定范围，会主动发出报警。这样的功能也使得M oxa嵌入式计算机可以在系统中稳定运行，以提升整体可靠性。”

对此研华（中国）公司工业自动化事业群产品经理王海波的答案则言简意赅：“符合用户应用就是发展趋势。研华也必将在这方面提升产品。我们以全生命周期费用管理的角度，给用户提供最适用的产品。希望通过我们的努力也能帮用户以最少的投入获得最大的收益。”

北京康拓科技有限公司工控事业部总经理王迎春认为嵌入式工控机技术的未来发展趋势体现在两个高度结合上：“一个是和行业发展对工控机的需求高度结合，无论是电力、铁路、机械制造等行业，提高装备智能化水平是大势所趋，但如何将嵌入式工控机深入应用到这些装备中，和行业特点紧密结合，是摆在工控机同行面前的课题；另一个是和嵌入式操作系统的高度结合，嵌入式工控机的应用一般都需要配置嵌入式实时多任务操作系统，这就需要在工控机主板设计阶段就要考虑选择什么样的操作系统，如何实现硬件底层的驱动和操作系统任务的同步，这是目前很多行业应用所涉及的共性问题。康拓工控未来嵌入式工控机产品将在两个方面进行创新和提升：一方面是提升产品的品质，另一方面是提升产品的安全性。”