GEC（General Embedded Controller，泛用型嵌入式控制器）的提出,主要目的在于以PC-Based為架構，提供一個一般工業控制應用所需的系統開發平臺。 General（泛用型）代表著此控制器需能提供一般工業控制應用中所需的功能；Embedded（嵌入式）則代表控制器的外型經過適當的設計與處理后所需的安置空間不多，適合嵌入于各種機器或設備內作為控制中樞之用；而Controller（控制器）則代表著此設備具備控制邏輯程序的執行能力，系統開發者能在其上利用程序工具發展應用程序。 在計算機軟硬件及信息網絡應用技術的快速發展下，傳統的PLC控制器在軟件擴充性及網絡化方面往往捉襟見肘，新一代的控制器要求能夠在快速、易操作且低成本基礎上與不同系統作數據流的連接，以提升整體控制系統的功能與效率。 本文將就GEC的特性與架構作出介紹，并且用一個真實的應用案例與讀者進行探討。 GEC系統架構 GEC控制器是一個PC-Based控制器，因此我們可將其拆解為軟件及硬件兩大部分（請參考圖一）。其中硬件部分又可劃分為中央處理器（CPU）及輸出入接口（I/O）兩大類，不同的應用需求對中央處理器和輸出入接口的要求各不相同。在軟件方面，操作系統的選用往往是決定日后控制器菜單能否符合需求的重要因素。 以下我們將針對這些部分逐一說明。 中央處理器（CPU） 計算機硬件架構的核心是CPU，GEC控制器在CPU的選配上是以應用需求作為考慮重點。因為工業控制應用的范圍相當廣泛，從簡單的數字及模擬訊號控制到復雜的運動控制或影像監測，所需的運算能力完全不同，因此針對不同的應用需求提供不同等級的CPU作配合選擇，才能提供系統開發者一個符合功能需求且成本合理的解決方案，GEC控制器即是在此概念下開發出來的產品。 外型架構（Form Factor） 一般嵌入式工業控制應用對于空間限制的要求較多，因此GEC特別強調小體積設計及散熱能力。雖然GEC控制器的內部空間并不寬裕，但其內部總線仍采用工業標準，保留了最大的彈性及擴充性和周邊適配卡整合。 輸出入接口（I/O） GEC是泛用型嵌入式控制器，必須利用控制器內部有限的空間及接口滿足最大多數客戶的應用需求，于是GEC提出了如下數種不同的輸出入接口，通過彼此搭配提供最大的配置彈性： 多軸運動控制接口（Motion Control Interface Module） 多信道影像采集接口（Video Capture Interface Module） 多串行端口接口（RS-232/422/485 Communication Interface Module） CAN Bus界面（CAN bus Communication Interface Module） 高速串行技術輸出入接口（High Speed Link Interface Module for DI/O and AI/O signal） 數字訊號控制接口（Digital I/O Control Interface Module） 遠程監控模塊接口（Remote Control Interface Module） 操作系統的選用 操作系統負責掌管PC的核心作業及資源分派，不僅會影響系統執行的效能更會影響整個應用軟件開發時的資源需求，因此系統開發者應針對不同的應用需求選擇適當的操作系統搭配，考慮的重點一般為：系統穩定性、"實時"能力、多任務能力、是否需支持人機界面或繪圖、所需儲存空間大小、總持有成本等等。 GEC控制器內可搭配的操作系統包含下列數種： 1、Embedded NT/ Embedded XP Embedded NT/ Embedded XP的設計概念在于將一般的NT/ XP作模塊化分割，系統開發者只需要挑選所需的NT/ XP的功能模塊并將其組織起來，即可構建一Embedded NT/ Embedded XP系統。模塊化架構使系統開發者可以根據所挑選的功能模塊的多少決定儲存空間的大小。 Embedded XP系統與一般 Windows XP完全兼容，在Windows XP上編譯完成的控制程序直接拷貝至Embedded XP系統上即可執行，因此系統開發者無需學習新的工具，大大降低了軟件開發成本。 2、Windows CE Windows CE操作系統所需的儲存空間比Embedded XP節省許多，一般而言64M的儲存空間即可構建出一個Windows CE系統，若有特殊需求儲存空間還可以更小。此外，Windows CE還有強大的實時性功能和與Windows系統一致的人機界面。但是系統開發者需要注意，由于Windows CE架構于嵌入式系統而Windows XP架構于桌上型系統，因此兩者在軟件的開發流程上會有所不同。 在微軟的大力促銷下，Windows CE操作系統的授權成本相當便宜。 3、Linux Linux一向以穩定性及免費授權的開放性著稱，在服務器及網絡的相關應用上已有超過30%的市場占有率，但是在PC-based控制器應用上Linux仍處于萌芽階段。Linux 的實時性功能并不突出，其上層人機接口系統也并不廣為軟件工程師所熟悉，并且其開放性導致版本控制花費增加，在解決Bug以及后續維護上也較為困難。 但是Linux系統采用的是免費授權的方式，如果系統開發者本身已具備Linux系統核心的開發及維護能力，則可以采用Linux節省成本。 GEC應用實例介紹——隧道遠程監控系統 應用背景簡述 我國臺灣地區多山并且市區土地利用率高，因此隧道一直是交通運輸網絡的重要部分。由于潮濕、空氣流通不暢以及交通工具運行時排出的大量廢氣會成為安全隱患，因此需要對隧道內空氣品質進行監控調節。 以往，此類型的監控工程都是使用PLC系統，但是PLC 的"固定時間"方式無法真正管控隧道環境并做出適時適度的調節，并且PLC在進行系統擴充和建置管控點信息傳輸與交換系統時需要花費相當大的成本。相比較而言，一般工業計算機應當是取代PLC的一個解決方案，但考慮到隧道內長時間的惡劣環境，凌華科技認為一般的工業計算機很難勝任。 解決方案 與專業人員溝通并了解現場狀況后，凌華科技提出了使用GEC控制器的建議。 凌華科技依據中控中心信息系統所要求的信息反應時間為基礎，將整個隧道監控系統劃分為數十個子系統，每個子系統使用一臺GEC控制器（凌華科技的GEME-1000）作為現場的監控中樞。子系統周遭隧道現場的管控點用凌華科技的NuDAM-6000遠程控制模塊系列進行數據采集，GEME-1000則透過其串行接口與NuDAM-6000遠程控制模塊結合進行數據傳輸。GEC控制器與中控中心信息系統的連接則是透過Microsoft主導的OPC Server/Client 傳輸協議在100MBps的以太網絡下進行數據傳輸。 凌華科技為GEC控制器配置了CF卡并內建一個Embedded XP操作系統，CF卡的所提供的插針式接口，在可靠度、防震性及穩定度上均比一般的硬盤機好，能夠適應隧道現場的惡劣環境；而建置Embedded XP操作系統主要是考慮到Windows軟件資源以及與中空中心信息系統的兼容性。 這套系統比傳統PLC系統的后續硬件維護更加簡便，成本更加節省，系統開發者利用Embedded XP操作系統內的網絡傳輸和檔案分享功能在中控中心就可以透過計算機網絡進行GEC控制器內控制程序的更換 結論 隨著計算機軟硬件及網絡科技的進步，過去的許多夢想正在成為現實，GEC概念的提出正也是這一科技發展趨勢下的產物。 嵌入式應用概念衍生出GEC控制器小空間需求的外型設計；多樣化的中央處理器及數據儲存裝置的選配、完整的附加硬件接口裝置，使得GEC控制器可針對實際應用選擇適當且成本合理的硬件配備；嵌入式操作系統技術的成熟又讓系統開發者可針對應用需求及本身技術能力，自由選擇Embedded XP、WinCE或者Linux。 技術的成熟化解了過去的種種限制，剩下的問題就是如何為您的應用系統挑選一套適合的硬件配備。