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单板计算机
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    单板计算机(Single Board Computer;SBC)使用相当普遍,从KIOSK、Storage Devices、Thin Client、Digital Control、POS,而如工厂自动化、机上盒…等应用都能发现单板计算机的踪影,但其实单板计算机不只是计算机变小这么单纯化的问题,而是牵涉到I/O、能耗、用途、装机环境…等多方面的权衡考量产品…

    若以工控环境观察,多数工厂自动化的生产线中,简单的数码控制、逻辑判断运作,多数是由PLC处理,但PLC毕竟效能与控制细节能力有限,若进入更深入、复杂的自动化要求,使用PLC(Programmable Logic Controller)可程序化自动控制器解决方案,势必会增加建构系统的复杂度,但若改采PC计算机平台处理,又势必会遭遇计算机无法在相对严苛的工厂环境运作,或是体积无法配合控制箱或设备进行整合。

针对不同设计目的开发

    而Single Board Computer单板计算机的设计目的,除为提供超越PLC的控制运算能力外,搭配其针对体积最佳化的设计条件,将PC性能以更小的尺寸设计将功能整合实践,至于缩小体积后的单板计算机,是否支持特定扩充界面,或是产品规格差异,就端视该款产品的市场定位而定。

    若是针对电信控制需求设计的产品,可能就不重视视讯运算与输出效果,反而对温度耐受与线路控制能力更为要求;反之,若是针对数码看板需求开发的平台,对于3D运算、影像输出、音效支持…等需求,就相对比线路控制与扩充支持要求高许多。

主板尺寸差异

    单板计算机在工控产业一直处于各自为政的现况,因为工控市场与设备需求,属于相对封闭的高度垂直整合市场(Vertical Integration),「单板计算机」在各家产品线的定义呈现各自表述现象,比较能相提并论的就是选用运算平台与主板面积的差异。

    在工业计算机中相当常用的「ETX」规格,虽然问世已相当长的时间,但IPC产业需求变动相当快,多数新技术已呈现多元整合现况,PICMG进而推出新一代COM Express规格,目的在取代ETX规格,随后又有厂商推出COM Express补强版本COM Express Extension,提供更适用工业计算机的技术规格。

    一般家用计算机的主板面积相对较大,而工控用或特定用途用的Single Board Computer,主板面积至少都为microATX以下,部分针对电信设备机箱安装构形要求的产品,尺寸配合横向机箱设计,会趋向长度较长但宽度相对较短的设计为主。

系统平台差异影响整合难度

    Single Board Computer系统与常见的商用计算机不同,针对不同应用需求,需求者不见得只能选择Wintel解决方案,而是能多方考量如ARM或其它低阶处理器整合解决方案,因为,只要Single Board Computer可解决其控制需求,即能达到其装置目的,但这也很容易与现有较高阶的PLC设备趋于混淆的地方。

    常见两大主流系统解决方案有ARM与x86处理器差异,至于更低阶的处理器,在部份高阶PLC已能取代,此处即不赘述。ARM的特色是硬件成本低,主板可以有效集缩,而早期设计的系统能耗相较x86解决方案低许多,因此在工控或Single Board Computer应用相当热门。但问题是,ARM的系统较趋于专案设计方式实践,对于日后系统扩充与升级会出现较多技术限制性问题。

    x86处理器用于工控与Single Board Computer是近来相当热门的议题,因为x86的处理能耗已经大幅增强,在效能与开发资源相对较丰沛的情况下,而且原商用系统的开发资源亦可有效挹注,让x86架构的Single Board Computer产品越来越多样。

准确部署解决系统瓶颈

    单板计算机的存在,也可作为原有自动化系统的系统扩充手段。例如,原工厂自动化在不扩厂的前提下,一直拥有不错的运作效能,而成本与维护支出也未必会影响整体支出,但当工厂产能扩充或产线倍增时,以原有的工控系统实际运作,即可能出现管理方面的系统效能瓶颈。

    Single Board Computer可以在不大量变更现有系统的条件下,为产线倍增后进行系统整合,藉由单板计算机系统强化工控系统的效能与控制能力。

    另在以前的工控系统建构,大多采集中式的系统概念进行设计,若中间部分环节出现问题,很容易影响整体系统正常运行。较新的系统建置观念是改采分散式的系统建置,例如,每个产线都有其主控计算机进行资料搜集、讯息传递…等运作机制,而个产线资料若要统整,还可透过主控计算机进行汇整与判断提出决策,而各产线的主控计算机与汇整决策的系统,即可部署效能相对较强的单板计算机负责。

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