基于Windows CE.net的嵌入式控制系统

前言

在自动控制技术领域，从60年代后期，美国Bedford Associate提出以Modular Digital Controller MODICON取代继电器控制盘。

并研发出世界上第一种投入商业生产的PLC-Programmable Logic Controller-MODICON084以后，PLC厂家始终处于独领风骚的地位，不仅是规格的制定者，更主导了整个市场的走向，但是由于近年来用户对开放性架构的强烈要求及渴望，也因为信息技术IT　发展的日新月异，使得PLC厂家不得不认真面对这一变革，这样的结果同时也让浸淫于PC-Based技术发展多年的工业计算机厂商重新取得了参赛权。我们可以预见的是未来不管是PLC或PC-Based控制器，除了保留PLC在过程控制Process Control上的优点之外，随着计算技术Computing，通信技术Communication和软件编程技术的发展，即将趋向于使用开放式的硬件平台、操作系统以及统一的编程工具，此外，为达到“万物连网”的要求，采用开放的以太网络Ethernet接口来串起其它工业现场总线，也是非常必要的。

这其中最关键的技术就在于：

（１）嵌入式PC系统；

（２）支持各种现场总线的I/O模块；

（３）符合IEC 61131-3标准的编程软件。有鉴于此，身为中国自动化产品生产厂家的一员，经过近两年的努力，不仅将嵌入式的技术应用在WinCon产品上，更将积累多年研发各类总线I/O的技术附加其中。而为提供符合IEC 61131-3的编程软件，我们则把嵌入式运行版Run-time Engine的ISaGRAF与Micro TRACE MODE 5加入操作系统映像OS Image中，此外为求达到使用者便利性，在嵌入式人机接口HMI，我们则提供了Indusoft Web Studio与AdAsTRa Embedded HMI，并在稍后时间加入更多的同类软件。

一、WinCon-8000控制系统架构（图１）

　　如图１所示，WinCon-8000控制系统主要由下列几个部分所组成：

主控制层

WinCon-8000采用32-bit RISC CPU，存放操作系统映像的32MB闪存，64MB的内存和用来存放应用软件的128MB Compact Flash，在外设的支持方面则提供了与PC相同的键盘/鼠标接口、以太网接口、USB接口、标准VGA接口。至于操作系统部份则采用微软公司具硬实时Hard Real-Time性的WindowsCE.net4.2，除了视窗操作画面外，它也配置了嵌入式浏览器，Web和FTP服务器，解决了Web-Based Control的难题。

　网络通信层

WinCon-8000控制器上层采用以太网Ethernet总线，通过标准的TCP/IP协议，可以连接上Intranet/Internet，而通过标准的Modbus/TCP协议，则可以与SCADA软件沟通。至于下层的网络，除了RS-232/485外，可以依据用户的需求选用CAN?Control Area Network总线及我们自有的FRNet总线，通过Modbus/RTU，CANOpen，DeviceNet等协议，可以与泓格的远程模块I－7000，紧凑式控制器I－8000以及其它CAN I/O做连接，至于FRNet总线则是沿用了PLC架构的优点，采用Token Ring的方式，无须软件协议，在固定的时间内可以扫描所有的I/O点，再透过Dual-Port RAM的方式与主控制层做沟通。

　I/O层

WinCon-8000采用与原有I－8000相同的I/O模块，提供了模拟量输出/入，数字量输出/入，继电器输出，热电阻RTD/热电偶Thermal Couple输入，应变量Strain Gauge输入，计数器/定时器以及RS-232多串口等模块，在扩充性上，可透过87Kx RS-485与87Ex Ethernet I/O扩展单元连接87K模块。

操作接口层

为让用户有不同的选择，我们将嵌入式HMI软件整合到控制器上，透过标准的VGA接口?您可以连接普通的显示器，不需要再通过RS-232外接传统的HMI，大大的节省了系统成本。如要与上位机的组态软件做数据交换，则可以通过OPC的标准来达成。

　信息系统层

如何将工厂的生产流程与企业资源管理ERP整合在一起，一直是一个非常重要的课题，WinCon-8000内置了微软公司的SQL Server CE 2.0，大大地提升在本机中处理数据库的能力。至于在如何同时解决远距与实时性这的问题上，我们通过选择与全球实时大量信息领导厂商艾扬科技http//www.ICEtech.com.tw进行策略联盟，藉由授权取得了艾扬远距实时信息平台iPush Server Embedded Edition简称iPush Embedded，将实时信息主动交换的能力整合进WinCon-8000，使其具有新时代工业控制器必备的网络实时信息基础架构。

　　透过iPush Embedded，WinCon-8000拥有主动传送Active Push数据的能力。无论是在局域网络LAN ，还是在远距网络Internet/VPN/Wireless LAN/GPRS/ADSL的环境下，只要是透过TCP/IP通讯协议，WinCon-8000就可以源源不绝地把得到的数据──包括监测数据（Data）、报警（Alarm）与设备状态（Status），实时主动发送到远程的监控软件，或是送至监控中心，从而达到分散采集、中央实时监控的目的。这对于一些远距监控的应用──如远程无人机房来说，可说是一大突破，亦是工业控制产业的必由之路。

　　另外，藉由WinCon8000上的iPush Embedded，可以与艾扬科技所提供的中心端ICE iPush Communication Server串联，让使用者可以非常轻易地进一步架构出一个满足远距/实时/多点的监控解决方
案，打造最完美的工业控制信息供应链。