近年來，中國數字經濟體系已進入高速增長階段。制造業作為中國經濟高質量發展的重要支撐力量，在面臨生產成本不斷上漲、關鍵裝備和核心零部件“受制于人”等挑戰時，建設數字化工廠已成必然。

數字化工廠數據采集出現的問題

在數字工廠的建設過程中，往往需要通過物聯網技術采集工廠中各個生產環節的設備數據，然后匯聚于終端，進而實現整個工廠數據的互聯互通。然而，由于我國工業數據的發展還處于起步階段，工廠中還存在很多信息孤島，使得工廠物聯網數據的采集變得非常困難，其中主要存在以下幾個難題：

1. 協議多樣性

由于現場的實際需要以及后期的產線升級，客戶往往需要購買支持Modbus、OPC UA等不同協議的傳感器設備來保證生產工作的正常運行。設備協議的多樣性使得現場設備之間的聯系不夠緊密，進而增加現場數據的互聯互通的難度。

2. 老舊設備數據的采集

隨著工業4.0的快速推進以及科技的飛速發展，越來越多的新技術逐漸應用于工業現場中。為了保證市場的競爭力，企業必然引入一些新設備來實現產線的升級。那么由于新舊設備之間協議的不兼容，導致新舊設備無法進行數據交互，企業難以實現數據的統籌管理。

3. OT和IT的融和

在OT領域，現場設備支持的協議大部分都是Modbus、OPC、Profibus、EtherCAT等工業協議。但是在IT領域，IOT平臺和云平臺等平臺支持的是HTTP、MQTT等協議，協議的不一致性使得企業難以實現OT和IT的融和。

案例介紹

3C制造車間數字化改造

3C制造車間生產步驟由加工、組裝、檢測、運輸等等。每個環節都有各種功能的制造設備，車間系統通過傳感器監測設備的電流、溫度、速度、壓力等信息，能夠實現數據異常報警；實時采集并顯示產線狀態，帶有高速通信接口，實時采集信號數據上傳控制中心或接收指令，實現遠程控制。車間主控可選擇高穩定性的ARM控制器，替代PLC控制器實現邏輯運算、外圍設備控制等功能。

**ARM控制器可以作為一種替代方案來取代傳統的PLC（可編程邏輯控制器），并且具有以下幾個優勢：**

1、具有更強大的計算和處理能力，能夠執行復雜的算法和數據處理任務，相比之下PLC的處理能力更弱，適用于簡單的邏輯控制和離散輸入輸出操作。

2、具有靈活的編程和軟件開發環境，如高級編程語言，圖形化編程界面等，這使得開發者可以使用更加通用和強大的工具進行應用程序開發和調試。相比之下PLC只能使用PLC專用的編程語言進行程序的開發和配置，相對比較局限。

3、具有較高的處理能力和存儲容量，ARM控制器的處理器和內存比PLC更強大，可以對大量實時數據處理和監控，處理復雜的算法和數據處理任務。相比之下，PLC內存小，設計用于離散邏輯和實時控制，對處理能力要求相對較低。

4、支持多種通信協議，如Modbus、CAN等，并具備良好的網絡接口和通信速度。能夠與其他設備（如傳感器、執行器、數據庫等）進行靈活的數據交換和集成，這使得實現遠程監控、數據采集和互聯互通更加容易。相比之下PLC的通信能力較為有限，往往需要額外的硬件和配置。

5、性價比。ARM控制器通常具有較低的成本，因為它們采用常見的處理器架構，與許多硬件和軟件組件兼容。一旦研發成功后，期初的研發費用會直接分攤到后期批量生產的每個單獨產品中，這樣會使整個產品的研發分攤費用極大的降低。相比之下，PLC通常具有專用的硬件和軟件定制，因此成本較高。

6、外設豐富。ARM控制器較PLC具有更豐富的外部設備，如通信接口（如以太網、Wi-Fi、CAN總線等）、傳感器接口、顯示屏驅動、網絡接口卡等且均為標準部件，不同的廠商產生的外設只要配上相應的驅動的軟件就可以相互通用。而PLC的外設種類較少，而且專用性較強，不同品牌的外設不可通用。

7、易于維護。ARM控制器使用的軟件和硬件都比PLC更通用，因此更容易進行維護和升級。

在應用上，PLC和ARM控制器的應用行業相差不大，一般用于采礦、冶金，水泥、電力、化工、石油、機械制造、汽車、紡織、造紙、環保以及裝卸等行業。主要應用于：順序控制、運動控制、數據處理等。

盡管ARM控制器在某些方面取代了PLC的功能，但在許多工業自動化系統中，PLC和ARM控制器常常結合使用，互相協作，以充分發揮各自的優勢，實現全面控制和監控。因此，在選擇是否使用ARM控制器代替PLC時，需要根據具體應用需求、系統要求和環境條件綜合考慮。

PLC的不足

人機界面簡單，操作有限；

處理能力限制，處理器內存小，復雜算法處理不了；

網絡連接性不足，不能直接通信其他設備、數據庫、云平臺。

比如很多場景中，用PLC是不理想的，比如有些產品里需要大量復雜的運算，比如變頻器內的大量的電機拖動和控制算法的計算，再比如現在自動化搬運機器人的SLAM導航算法等等，也只適合在嵌入式高性能的運算器中實現，PLC是無法運算這么復雜的算法的。
再者，有些場合下也無法使用PLC，比如變頻器或者一個精巧的工業設備，雖然PLC能夠實現，但是體積是在那擺著呢，至少需要一個穩壓電源模塊吧，至少需要幾個輸入輸出模塊吧，至少需要一個通訊模塊吧，這么多的東西如果塞到一個標準小巧的工業設備里，外形上看著就不合理。
再來，就是一款標準的工業產品，如果只是PLC來控制的，那通常情況下同類產品的競爭對手非常多，如果是嵌入式系統做的，相對來說，競爭對手要少一些。
另外，PLC做的控制系統很容易被復制，一打開控制柜就知道你是怎么做的控制系統的了，幾個輸入輸出模塊，外部都接到什么傳感器上等等一目了然。而嵌入式系統要設計人員自己設計外圍集成電路，相對而言保護性做的要好一些。
一個附加值高的工業設備，如果只是PLC控制實現的，如果競爭對手少，那一定不是他們的控制系統做的與別人有多大的差距，優勢一定是在機械結構方面，或者專利保護方面，或者對工藝控制方面。
而非要采用嵌入式控制器，往往本身的控制技術含量較高，算法較為復雜，嵌入式系統包含內嵌的程序就很有價值，就有一定的技術壁壘。

產品介紹

嵌入式ARM控制器BL304系列是工業級堅固型工業控制器，采用NXP公司的ARM架構處理器I.MX8M Mini四核64位處理器，搭配四核Cortex-A53+單核Cortex-M4構架，運行速度高達1.8GHz，具有高度的穩定性。

提供4路RS485/RS232，1路CAN口，2路網口，2路DI口，2路PWM口輸出以及2路USB 接口，1路電源輸入接口、1路HDMI視頻顯示接口。

可運行Linux、Ubuntu、Debian、Android等OS，兼容Node-Red、QT、Python、C++等應用程序，支持MySQL、InfluxDB、SQLite等數據庫。豐富的硬件接口以及強大的軟件兼容性，小巧的尺寸，DIN35導軌安裝，讓嵌入式ARM控制器BL304具有廣泛的應用場景。支持4G/5G/WiFI，支持紅外觸摸屏、支持攝像頭。

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產品優勢

高性能設計

采用恩智浦、瑞芯微、海思等平臺高性能處理器，自主打造高算力、圖形處理能力出色的工控機產品，以滿足大容量高速數據傳輸、存儲與處理的產品應用需求。

體積雖小，接口依然豐富

在81mm×45mm×93mm的迷你體積上，支持LAN、USB2.0、USB3.0、COM、HDMI、MINI-PCIe等豐富的I/O功能接口設計，支持WIFI/4G/5G通訊模塊，并提供多種接口用于硬盤、串口、攝像頭等外部設備擴展。

堅固耐用

針對工業復雜的生產場景下，對計算機產品的高可靠性、高環境適應性需求，鋇錸技術所有嵌入式產品的抗靜電測試、脈沖測試、鹽霧測試、高/低溫等多種環境測試和功能測試，使其在寬溫、復雜電磁環境等各種條件下能夠穩定運行。

OPC UA數據采集

在數據采集方面，鋇錸ARM控制器BL304同時連接的OPC UA服務器數量無限制，同時采集的OPC UA變量數量無限制，可以實現每秒30萬點OPC UA數據的采集，高效、快速地幫助用戶完成大量OPC UA服務器數據的采集；支持連接本地或遠程OPC服務器，并且支持同時連接多個OPC服務器，幫助用戶實現多設備的數據采集。

在數據存儲方面，鋇錸ARM控制器BL304支持MySQL、SQL Server等傳統關系型數據庫，InfluxDB、TimescaleDB、Kafka等時間序列數據庫，以及華為云、亞馬遜、阿里云等IOT平臺，滿足客戶存儲數據的多樣化需求。

在數據處理方面，鋇錸ARM控制器BL304支持邊緣計算，可以預處理數據、響應本地請求并將規范化數據轉發至中央存儲。這樣就減少了對中央網絡和服務器的需求。與扁平文件存儲相比，它還提高了過程級別的靈活性和響應能力。存儲轉發技術還可以在網絡穩定性出問題的情況下建立容錯力。

總之，鋇錸技術ARM控制器BL304已經不僅是一臺ARM控制器，更是一款可以真正實現全廠設施的全面控制、統一部署的控制器。

應用場景：

1、可以用來搭建AGV小車

2、 可以用來搭建服務型機器人，如送餐機器人，消毒機器人，掃地機器人等

3、充電樁

4、電梯

5、自動門

6、控制交通燈

7、提升機

8、堆垛機

鋇錸技術擁有X86和ARM架構兩大系列嵌入式控制器產品，針對工業數字化生產需求，采用國產恩智浦、海思等平臺智能芯打造的系列控制器，硬件MTBF值遠超普通計算機水平，可高度集成于數控機床等智慧工廠設備中。

在智能工廠基礎設施的控制方面，問題往往是供應商難找、設備對接困難、工作量大、供應商變更需求麻煩，該產品應用豐富，這樣的好處是在整個智能工廠中，只要和控制相關的東西只用鋇錸技術一家就可以了，極大減少了客戶去找不同供應商的功夫，則在很大程度上簡化了調試過程及查找問題的過程，從而提高效率、工程的質量及可靠性。

審核編輯 黃宇