在如今全球數(shù)字化進程的背景下，工業(yè)控制計算機的應(yīng)用越來越廣泛，成為各種工業(yè)領(lǐng)域進行自動化控制的不可或缺的關(guān)鍵組成部分。而嵌入式系統(tǒng)作為工業(yè)控制計算機的重要實現(xiàn)方式，也在不斷地發(fā)展和創(chuàng)新。本文將從嵌入式系統(tǒng)與工業(yè)控制計算機的相互關(guān)聯(lián)、嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制計算機中的作用、工業(yè)控制計算機的實時控制、嵌入式系統(tǒng)和工業(yè)控制計算機在工業(yè)自動化中的應(yīng)用以及如何選擇適合工業(yè)控制計算機的嵌入式系統(tǒng)等方面進行深入探討，旨在為讀者實現(xiàn)對嵌入式工業(yè)控制計算機的更全面了解。
一、嵌入式系統(tǒng)與工業(yè)控制計算機的相互關(guān)聯(lián)
嵌入式系統(tǒng)是指軟件和硬件以及接口電路等綜合起來構(gòu)成的一個完整的系統(tǒng)。作為一種專用系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)具有體積小、功耗低、可靠性高等特點，相對于普通計算機而言，嵌入式系統(tǒng)運行實時性更強。在實際應(yīng)用中，嵌入式系統(tǒng)常常被應(yīng)用于數(shù)碼相機、數(shù)碼聽音機、電子秤等各種計算機控制場景中。
嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制計算機中的地位顯而易見，其與工業(yè)控制計算機有著緊密的關(guān)聯(lián)。事實上，嵌入式系統(tǒng)常常被用于實現(xiàn)機器人控制、自動化生產(chǎn)、智能制造等工業(yè)控制場景。不同工業(yè)控制場景下的嵌入式系統(tǒng)通常需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求進行定制，以便更好地實現(xiàn)實時控制和數(shù)據(jù)處理等功能。
二、嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制計算機中的作用
嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制計算機中具有重要的作用。為了便于讀者理解和掌握嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制計算機中的作用，我們將其分為以下三個方面來介紹：
1. 數(shù)據(jù)采集：在工業(yè)控制場景下，工業(yè)控制計算機需要實時、準確地采集物理量的數(shù)據(jù)信息，這需要依靠嵌入式系統(tǒng)的實時性和高效性。通過嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集功能，可以不僅僅對溫度、濕度等基本信息進行詳細的記錄，同時也可以對于更多的參數(shù)信息進行采集，并根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)信息進行進一步處理，以實現(xiàn)更加精準的控制全過程。
2. 實時控制與監(jiān)測：實時性是工業(yè)控制計算機的首要要求，它直接決定了控制系統(tǒng)的準確、可靠、高效、及時度。而嵌入式系統(tǒng)的強調(diào)實時性的特點，使其可以很好地用于實現(xiàn)工業(yè)控制計算機的實時控制與監(jiān)測。通過嵌入式系統(tǒng)的實時控制功能，可以使得控制過程和監(jiān)測過程實現(xiàn)更加精準、便捷和高效的管理。
3. 實時報警功能：在工業(yè)控制場景中，如果出現(xiàn)某些異常情況，及時報警則顯得尤為重要。而嵌入式系統(tǒng)通常具有實時性和穩(wěn)定性，因此可以很好地實現(xiàn)工業(yè)控制計算機的實時報警功能。嵌入式系統(tǒng)通過對大量數(shù)據(jù)進行實時分析，識別出異常情況，并實時向用戶發(fā)送有關(guān)報警信息，使得用戶可以及時采取措施，從而對生產(chǎn)過程進行實時的監(jiān)控和管理。
三、工業(yè)控制計算機的實時控制
在工業(yè)控制計算機中，實時控制是至關(guān)重要的一步。實時控制可以簡單定義為根據(jù)當(dāng)前量控制輸出量的過程，簡單來說就是實時地改變機器或某個系統(tǒng)的參數(shù)。對于工業(yè)控制計算機而言，實時控制的具體實現(xiàn)方法一般有以下幾種：
1. 基于傳統(tǒng)控制器的實時控制：傳統(tǒng)控制技術(shù)是工業(yè)控制計算機中實時控制的常用方法。該方法通常采用模擬電路或數(shù)字電路進行實現(xiàn)，通過對電路信號進行處理并輸出控制信號，以實現(xiàn)精確控制。
2. 基于工控行業(yè)標準的實時控制：在工控行業(yè)中，通常會采用一些標準化的工控協(xié)議，如PROFIBUS、CAN等，以實現(xiàn)實時控制。這種方法通常需要定義一些規(guī)則和標準，以便進行數(shù)據(jù)傳輸和控制指令的發(fā)送。
3. 基于程序控制器的實時控制：程序控制器是一種通過程序?qū)崿F(xiàn)機器控制的設(shè)備。該方法通常采用計算機作為實時控制系統(tǒng)的核心，通過編寫測試程序?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時控制。
四、嵌入式系統(tǒng)和工業(yè)控制計算機在工業(yè)自動化中的應(yīng)用
工業(yè)自動化是工業(yè)控制領(lǐng)域的一個重要分支，它的應(yīng)用范圍涵蓋了智能制造、智能交通、工業(yè)測量與控制等眾多領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)和工業(yè)控制計算機在工業(yè)自動化中的應(yīng)用也多種多樣。以下是幾個常見的應(yīng)用場景：
1. 自動化生產(chǎn)線：在自動化生產(chǎn)線上，嵌入式系統(tǒng)與工業(yè)控制計算機常常被用于實現(xiàn)物料搬運、自動化裝卸、自動化檢測、自動化包裝等的控制和監(jiān)控。
2. 機器人控制：在機器人控制領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)和工業(yè)控制計算機常常被用于機器人運動控制、機器人航跡規(guī)劃、機器人視覺識別以及機器人自主操作等，并通過控制鎖定大腦的基本元件，實現(xiàn)工業(yè)機器人的自主控制。
3. 工業(yè)測量與控制：在工業(yè)測量與控制領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)和工業(yè)控制計算機的應(yīng)用也變得越來越廣泛。通過對各種物質(zhì)流量、溫度、濕度、震動等眾多指標信息的實時采集和處理，可以更好地實現(xiàn)對于工業(yè)生產(chǎn)過程的控制和管理。
四、如何選擇適合工業(yè)控制計算機的嵌入式系統(tǒng)？
在工業(yè)控制計算機的選擇過程中，嵌入式系統(tǒng)也是需要考慮的因素之一。對于不同的應(yīng)用場景，需要選擇不同的嵌入式系統(tǒng)，以便更好地實現(xiàn)所需的功能。
1. 硬件性能：在選擇嵌入式系統(tǒng)時，需要考慮嵌入式系統(tǒng)的硬件性能。常規(guī)的硬件指標包括處理器性能、內(nèi)存容量、存儲容量、網(wǎng)絡(luò)連接性能等，這些指標對嵌入式系統(tǒng)的性能和可靠性影響較大。
2. 支持軟件和系統(tǒng)：在選擇嵌入式系統(tǒng)時，需要考慮嵌入式系統(tǒng)的軟件和系統(tǒng)支持。在實際應(yīng)用中，嵌入式系統(tǒng)的軟件和系統(tǒng)的質(zhì)量和穩(wěn)定性至關(guān)重要。
3. 安全性：在工業(yè)控制場景下，安全性是人們高度重視的一個問題。在選擇嵌入式系統(tǒng)時，需要考慮其安全性，以防止不必要的安全問題發(fā)生。
4. 成本和可維護性：在選擇嵌入式系統(tǒng)時，需要考慮成本和可維護性問題。整個系統(tǒng)的成本和可維護性問題與嵌入式系統(tǒng)的選擇密不可分。
綜上所述，嵌入式系統(tǒng)和工業(yè)控制計算機是工業(yè)自動化控制的核心要素之一，也是工業(yè)控制領(lǐng)域不可或缺的重要組成部分。隨著數(shù)字化技術(shù)和工業(yè)自動化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)和工業(yè)控制計算機還將在更多的領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
