前言： 于自控界PLC、DCS可說是最主要的控制器，所有的信號進出、控制邏輯的執行及數據交換的通信功能等都是由PLC、DCS等處理。但是最近數幾年來由于PC產業科技的發展長，無論是CPU速度、內存容量或者網絡相連等技術都有關鍵性的發展。另一方面各種應用系統的功能規格必須更有彈性更容易整合，使得原本各種廠牌的PLC、DCS都提供自己的網絡系統，也都必須具備PC的主流網絡通信規格：Ethernet。 由自控系統的使用觀點來看，DCS是以制程過程控制為主，故對于PID Loop控制及各種Advance Control較為專精，且包含專屬的監控系統。PLC是用于電路的順序控制，故以電路方式的Ladder程序設計為主，監控系統則搭配使用PC版或專用觸控屏幕等。因為工業界對于自動控制的功能要求越來越復雜，以往單純的PLC、DCS等系統已經無法滿足各種設計系統需求。對于如何善用PC Base controller此種產品，以補足PLC、DCS所達不到的功能，又是另一種新的發展方向。筆者使用泓格I-7188系列產品開發許多種應用系統，特地整理出一些心得報告，提供業界先進參考。 泓格I-7188系列產品配備80188 CPU，256K或512K內存，數個COM Port以及Ethernet網絡Port。操作系統為MiniOS7，此與DOS極為類似，執行單一Task，但是設計者可以完全掌控所有相關硬設備，反而不會有類似MS Windows系統的復雜性而影響應用系統的穩定性。所以將I-I-7188加上特定功能的應用系統，就會變成一種全新的產品，此為軟件附加價值典型的應用，也是自控應用系統設計者一種最新的利器。以下筆者提出數種應用系統例，以及設計此種系統的注意要點，希望與同業間有興趣者相互切磋此方面的應用。 一、應用例說明： 1.大型冰機系統的連接 主要功能： ●I/O及內部點數共計：Relay: 1024點， Register: 1204點。 RS485連接多臺多型式的冰水主機，York專屬冰機通信規約。 多埠RS232C架構可同時連接PC監控系統及多臺觸控式人機接口（Modbus通信規約）。 監控系統以 InduSoft Studio 及 Modbus OPC 做系統整合。 ●提供 user define 數學及邏輯公式，以計算各種冰水主機運轉效率。例如： 1.D100= （D101 +10.0） ＊ SIN（D20）。 2.R10= （R1 and R2） or （ D0 >= D1）。 ●提供PID Loop control以控制檔板。 2.通信轉換器應用（1）：Modbus Serial/TCP Protocol Gateway 主要功能： ●Modbus為自控業界最主流的通信規約，目前通信技術已經發展至Ethernet。Modbus也提供ModbusTCP的通信規約，但是許多自控設備還是提供Modbus Serial方式，通信規約的轉換Modbus Gateway成為必要的設備。 ●Modbus Gateway對通信數據處理，采取完全transparent mode保證轉換數據的完整性。 ●可變成一對多方式，增加使用的便利性。 ●通信系數設定后，正式使用不需操作，只要Power ON即可。 3.通信轉換器應用（2）：PLC one port to Multi-port Gateway 主要功能： ●PLC的Serial通信模塊只能接一個監控系統，接第二個監控系統必須再另一片通信模塊，又要接外部Modbus設備時，必須專屬的Modbus模塊，如此整體系統價位增加。可用Multi-Gateway設備將一個通信埠以time sharing方式分成三個埠使用。 ●對每個通信埠都可單獨設定其通信系數，及所要通信的PLC Protocol或Modbus Protocol。 ●通信數據處理，采取完全transparent mode保證轉換數據的完整性。 ●通信系數設定后，正式使用不需操作，只要Power ON即可。 4.通信轉換器應用（3）：特殊控制器聯機與PLC交換數據 主要功能： ●特殊控制器使用特有的通信規約，一般PLC都無此通信模塊，使用Multi-Gateway設計通信規約轉換系統。 ●主動方式對特殊控制器做數據讀出，然后寫入PLC。或讀取PLC所要輸出的數據轉寫入特殊控制器上。 ●另外再提供標準Modbus Protocol作為另一種數據交換的標準。 二、泓格I-7188系列產品的特點： 1 具有多個Serial Port的通信功能，如此可控制較多數的外圍設備。一般PLC都只提供BASIC模塊，而且程序設計上比較受限制。 2 具有網絡Ethernet的通信功能：此為PC架構設備，較先進的網絡系統可以很快結合使用，例如：TCP/IP、UDP等功能。一般PLC于原有架構下要延伸此方面技術，則有較多的困難。 3 有float計算能力，可做許多復雜計算。PLC方面絕大部分都無此功能，對于DI/O使用one bit方式，AI/O使用 16 bit word方式，只能整數運算。所以當要做復雜公式計算或者趨勢預測推定，PC Base Controller就是最佳的選擇。 4 有數據儲存功能：當應用方面趨于復雜化時，基本的I/O信號已經無法滿足系統設計的要求，必須有數據儲存的功能，例如：配方數據，生產在線的半成品規格等等。 5 單獨系統運作，隨插隨用方式：PC Based操作系統較為單純，應用系統都針對特定功能而設計，講求的是初期設定完成后，即可隨插隨用，當現場斷電再復電后，系統馬上恢復正常運作。與一般PC的使用理念有所不同，設計理念上必須有所區隔。 三、PC Based Controller應用系統設計要點： I-7188為MiniOS7與DOS類似的操作系統。所以要熟悉PC系統的設計人員。又因為要設計自控系統，所以必須具備此方面知識的人員，使得開發應用系統難度大于一般的信息系統。茲將開發系統時，我所體會到的要點，就技術面、應用面等說明如下： 1 操作系統深入認識的必要性：設計自控應用系統，一般都需要使用到操作系統較低階的功能，有時候也需要直接驅動各種硬件，對于硬設備的掌握度必須遠大于一般數據處理的程序。 2 設計語言的選擇：自控系統都有一定復雜度，C語言為最佳的選擇，如此才可以靈活運用操作系統所提供的低階功能。 3 實時系統的設計：自控系統大都是實時檢查現場各種I/O信號，然后經過邏輯處理，將需要控制的命令及時輸出。Timing對自控系統是必須第一優先處理的事情。 4 系統穩定的運轉：用于自控系統的設備，都是長時間24小時運轉，除了硬件本身要符合現場較差環境的條件外，所設計的應用系統也必須考慮到承受各種不正常操作，或則通信線斷線、臨時跳電等因素干擾下，系統還是可以正常運作。系統不穩定最常出現的問題就是，不定期當機，此種狀況通常是因為應用系統設計不良，可能通信異常處理，數據格式異常，設定值錯誤等等狀況，程序未有效因應而造成當機。所以此種系統的邏輯嚴密不容許考慮不周之處。 四、結語： 筆者從事自控應用系統數十年，由早期的Mini-Computer、DOS、UNIX、至Windows都有開發的實務經驗。以往都必須使用PC以上的計算機系統，但是自從接觸到泓格I-I-7188產品后，發覺可以將以往工廠的大型自控系統功能，拆解成許多特定功能，然后更廣泛使用于各種領域。硬件產品size精巧，很適合安裝于現場控制盤內，宛如一臺小PC執行特定的應用功能，此為以前很難想象的事情。如今泓格今年（2003）下半年，又發表另一款WinCE的新產品：WinCON 8000。此種具備Windows系統功能的設備，將會觸發更先進的應用系統開發，筆者期盼使用此種新產品后，再次為文與讀者分享經驗。