工业控制自动化应用设备、零组件越来越多元

Disk On Module在多数工控设备相当常见。PQI

一般工业控制的自动化设计方案，为了满足工控设备可在工厂相对高震动、高温、潮湿环境装设的要求，对设备的宽温要求相对较高，随着半导体技术与军规设计储存媒体相继出炉，除早期大量使用的PLC逐步转向控制端点更多的PAC方案，在性能与扩充性要求较高应用场合，搭配宽温设计方案的单板电脑，也渐能在自动化方案占有一席之地...

一般工厂、生产线的自动化方案，大多会采用PLC(Program Logic Controller)来架构自动化应用环境，针对PLC可控制的I/O数量，一般少于32组I/O称为nano PLC，micro PLC可以是具备32~128组I/O的控制器，至于small PLC I/O数量一般为128~256组。

PLC具强固性 但控制I/O数量受限

PLC在自动化应用环境中，具输入与输出模块，设计型态有点像是作为DAC或是ADC，用以转换数码？类比信号，或做不同系统信号的隔离角色，尤其是在电气接线与控制器、模块间的隔离设计中。PLC的优点是体积相当小巧，且元件设计最初即针对高温、高震动的严苛环境设计，PLC也具备高稳定性、高耐用性优点。

但PLC也不是全然没有缺点，在发展自动化应用时，所控制的数码I/O在数量上可能会增加许多，这时利用PLC架构自动化环境，则会显得力有未逮，需要更强大的I/O支持能力，才能顺利完成自动化设计需求。而PAC(Programmable Automation Controller)最大的优点在于扩充了数倍PLC的I/O支持数量，同时又可搭配PC-based自动化解决方案。

PAC扩充I/O弹性大 衔接PC应用空间广

例如，凌华推出的PACwiz工控平台解决方案，使用嵌入式强固型工业电脑与分散式运动控制技术进行整合，搭配Smart Software Solution(德国3S公司)的IEC 61131-3 CoDeSys应用开发套件，PACwiz工控平台能精准控制多达2,016个数码I/O节点、64个伺服轴，尤其针对传统PLC应用环境容易受限的运算效能、大量数据储存？处理与网络联网应用整合机制支持，来简化维护需求的开发应用专案。

以凌华的PACwiz PAC解决方案为例，基于IEC 61131-3标准的PLC语言，可说是系统级的PAC解决方案，支持PACwiz 5种常用PLC语法，亦可导入PC-based平台来简化设计方案。基本上PACwiz具备强大运算能力，可利用高速I/O与运动控制Fieldbus进行运动控制，而延续前述，PAC在维持高I/O支持的同时，亦可兼具PLC的强固、稳定应用特色，甚至可达到实时(realtime)应用特性。

PACwiz-MXC搭配无风扇、可扩充I/O之Matrix应用平台，支持PCI/PCI Express扩充插槽，同时搭载Intel Atom N270 1.6 GHz处理器，搭配相关运动控制方案，用于建构高效能的运动与I/O控制解决用途。

除PLC与PAC外，以往在工控自动控制现场，较难发挥的单板电脑，在集成电路持续改进、储存媒体性能与强固表现渐佳下，在关键的巨量数据处理应用上，也能发挥PAC与PLC无法办到的设计应用效果。像是单板电脑的设计方案，一直需要在散热上尽可能强化，例如机壳采大型铝挤型散热片设计造型，并非是产品视觉设计，而是散热一直是单板电脑首要克服的关键问题。

单板电脑宽温设计 DDR存储器稳定度是关键

而在单板电脑应用方面，最易受温度影响的零组件即DDR存储器，一来DDR存储器采高频运作，高频加上系统高温若无法顺利散逸，自然会让系统处于高温状态，DDR存储器里的数据保存、写入等动作，就很容易出现失误，造成系统故障衍生损失。而针对高温应用环境设计需求，透过零件针对高温选材、制作上的刻意挑选、改善，可让DDR存储器的传输信号更具高品质表现，避免系统当机危险。

而这类适合高温使用的高端存储器，除可用于工业控制、汽车电子等应用需求外，还可因应需要高稳定性、大量信息加速呈现的图像整合显示需求，像是医疗、网络通讯、军事用途等应用领域。

应付高震动工厂环境 快闪存储器应用价值高

除DDR存储器外，另一个可能受高温影响的关键零组件即系统磁碟机，而与存储器的宽温应用改善趋势一样，HDD的硬盘应用，在工业电脑自动控制应用环境，早就逐步改用SSD固态硬盘。早期是利用工业级Compact Flash卡、DOM(Disk On Module)等储存元件，虽然单位容量成本比不上HDD，但快闪存储器组构的大容量储存媒体，因应嵌入式系统、Linux装载应用，已经绰绰有余，甚至还能满足工控自动化系统的产线数据储存需求。

而在工业级的CF卡或DOM之后，以快闪存储器为基础的SSD(Solid State Disk)固态硬盘产品，也逐步发展出工业用途的设计方案，尤其是在因应高速化设计方案下，SSD较仍使用PATA的工业级记忆卡或是DOM不同的是，其应用界面与PC产业最新的SATA技术与时俱进，已经直上SATA 3.0Gbps，工业用的产品其可运行环境温度可达(-20°C~+85°C)，可因应高温、低温的严苛运行环境，其容量亦可采64、128、256、512GB等大容量设计方案，满足各式工控自动化的巨量数据存储需求。

工业用SSD 可因应宽温、高效能、高容量需求

而SSD零组件在发展工业用途的历程中，也针对工业自动化应用现场的严苛环境，针对性地在各种功能进行读写架构的强固提升，例如部分采低成本的工控用SSD，虽然采行低价的MLC芯片方案，但搭配ECC自动错误校正设计、平均抹写读写技术(Wear Leveling)等，除延长SSD整体的使用寿命外，还可以强化数据读写的正确性。

另部分针对军规的设计方案，还在底层系统追加AES标准加密技术，依口令长度AES有128、192、256bit等设计，这种内建在SSD的磁碟加密功能，可以在工控电脑遭窃时得以因数据预先采AES加密而得到保全，这会比一般工控电脑仅提供BIOS或软件加密的设计方案，要具备更高等级的安全设计。

特殊设计SSD 体积更小、应用弹性高

此外，除针对宽温与环境震动问题改善外，SSD型态的储存设计方案，还可利用集成电路可大幅堆叠、微缩的设计手段，将SSD的体积大幅缩小，以满足工控电脑的体积微缩设计需求。

例如，目前已有量产SATA界面设计的小型SSD设计方案，以InnoDisk的nanoSSD i160为例，其保留SATA界面设计外，SSD储存芯片、控制芯片全部微缩在仅比SATA连接器略大的体积中，体积大约仅有一般标准工业设计2.5寸SSD的15%，其最大储存容量却可达64~256GB，读写速度亦与标准型SSD不相上下。

以InnoDisk的nanoSSD i160设计概念，还可利用其小体积优势，让nanoSSD i160作为系统OS磁碟应用，缺省容量可在64~128GB左右，而大容量的储存需求仍可利用传统HDD来以低成本、高效益的组态共存，满足不同用户的系统设计需求。除走低成本的MLC SSD设计方案外，针对高规格军用或高规工控应用环境需求，也有SLC SSD工业用SSD产品应用方案，一般消费性电子采用的SSD运行环境温度大约在0~70°C，SLC设计方案的SSD可以在-40~85°C环境温度条件下稳定运行。

即便PATA界面效能相对较慢，但实际上在ARM Base的工控自动化设备系统，大多仍以PATA界面作为大容量储存装置的预测界面。因此SSD厂家在发展工控自动化应用的大型储存媒体，大多也不会漏掉PATA界面产品，甚至在高端、高速的应用中，还有厂商因应扩充卡市场需求，推出PCIe连接器、PATA信号界面的SSD产品。