新一代控制力量：ARM控制器驱动数字化工厂的创新发展！

近年来，中国数字经济体系已进入高速增长阶段。制造业作为中国经济高质量发展的重要支撑力量，在面临生产成本不断上涨、关键装备和核心零部件“受制于人”等挑战时，建设数字化工厂已成必然。

数字化工厂数据采集出现的问题

在数字工厂的建设过程中，往往需要通过物联网技术采集工厂中各个生产环节的设备数据，然后汇聚于终端，进而实现整个工厂数据的互联互通。然而，由于我国工业数据的发展还处于起步阶段，工厂中还存在很多信息孤岛，使得工厂物联网数据的采集变得非常困难，其中主要存在以下几个难题：

1. 协议多样性

由于现场的实际需要以及后期的产线升级，客户往往需要购买支持Modbus、OPC UA等不同协议的传感器设备来保证生产工作的正常运行。设备协议的多样性使得现场设备之间的联系不够紧密，进而增加现场数据的互联互通的难度。

2. 老旧设备数据的采集

随着工业4.0的快速推进以及科技的飞速发展，越来越多的新技术逐渐应用于工业现场中。为了保证市场的竞争力，企业必然引入一些新设备来实现产线的升级。那么由于新旧设备之间协议的不兼容，导致新旧设备无法进行数据交互，企业难以实现数据的统筹管理。

3. OT和IT的融和

在OT领域，现场设备支持的协议大部分都是Modbus、OPC、Profibus、EtherCAT等工业协议。但是在IT领域，IOT平台和云平台等平台支持的是HTTP、MQTT等协议，协议的不一致性使得企业难以实现OT和IT的融和。

案例介绍

3C制造车间数字化改造

3C制造车间生产步骤由加工、组装、检测、运输等等。每个环节都有各种功能的制造设备，车间系统通过传感器监测设备的电流、温度、速度、压力等信息，能够实现数据异常报警；实时采集并显示产线状态，带有高速通信接口，实时采集信号数据上传控制中心或接收指令，实现远程控制。车间主控可选择高稳定性的ARM控制器，替代PLC控制器实现逻辑运算、外围设备控制等功能。

**ARM控制器可以作为一种替代方案来取代传统的PLC（可编程逻辑控制器），并且具有以下几个优势：**

1、具有更强大的计算和处理能力，能够执行复杂的算法和数据处理任务，相比之下PLC的处理能力更弱，适用于简单的逻辑控制和离散输入输出操作。

2、具有灵活的编程和软件开发环境，如高级编程语言，图形化编程界面等，这使得开发者可以使用更加通用和强大的工具进行应用程序开发和调试。相比之下PLC只能使用PLC专用的编程语言进行程序的开发和配置，相对比较局限。

3、具有较高的处理能力和存储容量，ARM控制器的处理器和内存比PLC更强大，可以对大量实时数据处理和监控，处理复杂的算法和数据处理任务。相比之下，PLC内存小，设计用于离散逻辑和实时控制，对处理能力要求相对较低。

4、支持多种通信协议，如Modbus、CAN等，并具备良好的网络接口和通信速度。能够与其他设备（如传感器、执行器、数据库等）进行灵活的数据交换和集成，这使得实现远程监控、数据采集和互联互通更加容易。相比之下PLC的通信能力较为有限，往往需要额外的硬件和配置。

5、性价比。ARM控制器通常具有较低的成本，因为它们采用常见的处理器架构，与许多硬件和软件组件兼容。一旦研发成功后，期初的研发费用会直接分摊到后期批量生产的每个单独产品中，这样会使整个产品的研发分摊费用极大的降低。相比之下，PLC通常具有专用的硬件和软件定制，因此成本较高。

6、外设丰富。ARM控制器较PLC具有更丰富的外部设备，如通信接口（如以太网、Wi-Fi、CAN总线等）、传感器接口、显示屏驱动、网络接口卡等且均为标准部件，不同的厂商产生的外设只要配上相应的驱动的软件就可以相互通用。而PLC的外设种类较少，而且专用性较强，不同品牌的外设不可通用。

7、易于维护。ARM控制器使用的软件和硬件都比PLC更通用，因此更容易进行维护和升级。

在应用上，PLC和ARM控制器的应用行业相差不大，一般用于采矿、冶金，水泥、电力、化工、石油、机械制造、汽车、纺织、造纸、环保以及装卸等行业。主要应用于：顺序控制、运动控制、数据处理等。

尽管ARM控制器在某些方面取代了PLC的功能，但在许多工业自动化系统中，PLC和ARM控制器常常结合使用，互相协作，以充分发挥各自的优势，实现全面控制和监控。因此，在选择是否使用ARM控制器代替PLC时，需要根据具体应用需求、系统要求和环境条件综合考虑。

PLC的不足

人机界面简单，操作有限；

处理能力限制，处理器内存小，复杂算法处理不了；

网络连接性不足，不能直接通信其他设备、数据库、云平台。

比如很多场景中，用PLC是不理想的，比如有些产品里需要大量复杂的运算，比如变频器内的大量的电机拖动和控制算法的计算，再比如现在自动化搬运机器人的SLAM导航算法等等，也只适合在嵌入式高性能的运算器中实现，PLC是无法运算这么复杂的算法的。
再者，有些场合下也无法使用PLC，比如变频器或者一个精巧的工业设备，虽然PLC能够实现，但是体积是在那摆着呢，至少需要一个稳压电源模块吧，至少需要几个输入输出模块吧，至少需要一个通讯模块吧，这么多的东西如果塞到一个标准小巧的工业设备里，外形上看着就不合理。
再来，就是一款标准的工业产品，如果只是PLC来控制的，那通常情况下同类产品的竞争对手非常多，如果是嵌入式系统做的，相对来说，竞争对手要少一些。
另外，PLC做的控制系统很容易被复制，一打开控制柜就知道你是怎么做的控制系统的了，几个输入输出模块，外部都接到什么传感器上等等一目了然。而嵌入式系统要设计人员自己设计外围集成电路，相对而言保护性做的要好一些。
一个附加值高的工业设备，如果只是PLC控制实现的，如果竞争对手少，那一定不是他们的控制系统做的与别人有多大的差距，优势一定是在机械结构方面，或者专利保护方面，或者对工艺控制方面。
而非要采用嵌入式控制器，往往本身的控制技术含量较高，算法较为复杂，嵌入式系统包含内嵌的程序就很有价值，就有一定的技术壁垒。

产品介绍

嵌入式ARM控制器BL304系列是工业级坚固型工业控制器，采用NXP公司的ARM架构处理器I.MX8M Mini四核64位处理器，搭配四核Cortex-A53+单核Cortex-M4构架，运行速度高达1.8GHz，具有高度的稳定性。

提供4路RS485/RS232，1路CAN口，2路网口，2路DI口，2路PWM口输出以及2路USB 接口，1路电源输入接口、1路HDMI视频显示接口。

可运行Linux、Ubuntu、Debian、Android等OS，兼容Node-Red、QT、Python、C++等应用程序，支持MySQL、InfluxDB、SQLite等数据库。丰富的硬件接口以及强大的软件兼容性，小巧的尺寸，DIN35导轨安装，让嵌入式ARM控制器BL304具有广泛的应用场景。支持4G/5G/WiFI，支持红外触摸屏、支持摄像头。

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产品优势

高性能设计

采用恩智浦、瑞芯微、海思等平台高性能处理器，自主打造高算力、图形处理能力出色的工控机产品，以满足大容量高速数据传输、存储与处理的产品应用需求。

体积虽小，接口依然丰富

在81mm×45mm×93mm的迷你体积上，支持LAN、USB2.0、USB3.0、COM、HDMI、MINI-PCIe等丰富的I/O功能接口设计，支持WIFI/4G/5G通讯模块，并提供多种接口用于硬盘、串口、摄像头等外部设备扩展。

坚固耐用

针对工业复杂的生产场景下，对计算机产品的高可靠性、高环境适应性需求，钡铼技术所有嵌入式产品的抗静电测试、脉冲测试、盐雾测试、高/低温等多种环境测试和功能测试，使其在宽温、复杂电磁环境等各种条件下能够稳定运行。

OPC UA数据采集

在数据采集方面，钡铼ARM控制器BL304同时连接的OPC UA服务器数量无限制，同时采集的OPC UA变量数量无限制，可以实现每秒30万点OPC UA数据的采集，高效、快速地帮助用户完成大量OPC UA服务器数据的采集；支持连接本地或远程OPC服务器，并且支持同时连接多个OPC服务器，帮助用户实现多设备的数据采集。

在数据存储方面，钡铼ARM控制器BL304支持MySQL、SQL Server等传统关系型数据库，InfluxDB、TimescaleDB、Kafka等时间序列数据库，以及华为云、亚马逊、阿里云等IOT平台，满足客户存储数据的多样化需求。

在数据处理方面，钡铼ARM控制器BL304支持边缘计算，可以预处理数据、响应本地请求并将规范化数据转发至中央存储。这样就减少了对中央网络和服务器的需求。与扁平文件存储相比，它还提高了过程级别的灵活性和响应能力。存储转发技术还可以在网络稳定性出问题的情况下建立容错力。

总之，钡铼技术ARM控制器BL304已经不仅是一台ARM控制器，更是一款可以真正实现全厂设施的全面控制、统一部署的控制器。

应用场景：

1、可以用来搭建AGV小车

2、 可以用来搭建服务型机器人，如送餐机器人，消毒机器人，扫地机器人等

3、充电桩

4、电梯

5、自动门

6、控制交通灯

7、提升机

8、堆垛机

钡铼技术拥有X86和ARM架构两大系列嵌入式控制器产品，针对工业数字化生产需求，采用国产恩智浦、海思等平台智能芯打造的系列控制器，硬件MTBF值远超普通计算机水平，可高度集成于数控机床等智慧工厂设备中。

在智能工厂基础设施的控制方面，问题往往是供应商难找、设备对接困难、工作量大、供应商变更需求麻烦，该产品应用丰富，这样的好处是在整个智能工厂中，只要和控制相关的东西只用钡铼技术一家就可以了，极大减少了客户去找不同供应商的功夫，则在很大程度上简化了调试过程及查找问题的过程，从而提高效率、工程的质量及可靠性。

审核编辑 黄宇