GEC系統(tǒng)架構
---GEC控制器是一個PC-Based控制器,因此可將其拆解為軟件及硬件兩大部分（參考圖1）。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(tǒng)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(yè)控制應用的范圍相當廣泛,從簡單的數字及模擬信號控制到復雜的運動控制或影像監(jiān)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(tǒng)開發(fā)者一個符合功能需求且成本合理的解決方案,GEC控制器即是在這個概念下開發(fā)出來的產品。

外型架構
 ---一般嵌入式工業(yè)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(yè)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
---GEC是通用型嵌入式控制器,必須利用控制器內部有限的空間及接口滿足絕大多數客戶的應用需求,于是GEC提出了如下幾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）
● 數字信號控制接口（Digital I/O Control Interface Module）
● 遠程監(jiān)控模塊接口（Remote Control Interface Module）
操作系統(tǒng)的選用
 ---操作系統(tǒng)負責控制PC的核心作業(yè)及資源分配,不僅會影響系統(tǒng)執(zhí)行的效率,更會影響整個應用軟件開發(fā)時的資源需求,因此系統(tǒng)開發(fā)者應針對不同的應用需求選擇適當的操作系統(tǒng),考慮的重點一般為：系統(tǒng)穩(wěn)定性、“實時”能力、多任務能力、是否需支持人機界面或繪圖、所需存儲空間大小、總擁有成本等等。

--- GEC控制器內可搭配的操作系統(tǒng)包含下列幾種：
---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(tǒng)開發(fā)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(tǒng)。模塊化架構使系統(tǒng)開發(fā)者可以根據所挑選的功能模塊的多少決定存儲空間的大小。
---Embedded XP系統(tǒng)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(tǒng)上即可執(zhí)行,因此系統(tǒng)開發(fā)者無需學習新的工具,大大降低了軟件開發(fā)成本。
---2.Windows CE
---Windows CE操作系統(tǒng)所需的存儲空間比Embedded XP節(jié)省許多,一般而言64MB的存儲空間即可構建出一個Windows CE系統(tǒng),若有特殊需求存儲空間還可以更小。此外,Windows CE還有強大的實時性功能和與Windows系統(tǒng)一致的人機界面。但是系統(tǒng)開發(fā)者需要注意,由于Windows CE架構于嵌入式系統(tǒng)而Windows XP架構于桌上型系統(tǒng),因此兩者在軟件的開發(fā)流程上會有所不同。在微軟的大力促銷下,Windows CE操作系統(tǒng)的授權成本相當便宜。
---3.Linux
---Linux一向以穩(wěn)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(tǒng)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(xù)維護上也較為困難。
---但是Linux系統(tǒng)采用的是免費授權的方式,如果系統(tǒng)開發(fā)者本身已具備Linux系統(tǒng)核心的開發(fā)及維護能力,則可以采用Linux節(jié)省成本。

GEC應用實例——隧道遠程監(jiān)控系統(tǒng)
應用背景簡述
---我國臺灣地區(qū)多山并且市區(qū)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質量進行監(jiān)控調節(jié)。
---以往,該類型的監(jiān)控工程都是使用PLC系統(tǒng),但是PLC 的“固定時間”方式無法真正管控隧道環(huán)境并做出適時適度的調節(jié),而且PLC在進行系統(tǒng)擴充和建置管控點信息傳輸與交換系統(tǒng)時需要花費相當大的成本。相比較而言,一般工業(yè)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(huán)境,凌華科技認為一般的工業(yè)計算機很難勝任。
解決方案
---與專業(yè)人員溝通并了解現(xiàn)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(tǒng)所要求的信息反應時間為基礎,將整個隧道監(jiān)控系統(tǒng)劃分為數十個子系統(tǒng),每個子系統(tǒng)使用一臺GEC控制器（凌華科技的GEME-1000）作為現(xiàn)場的監(jiān)控中樞。子系統(tǒng)周邊隧道現(xiàn)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則通過其串行接口與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(tǒng)的連接則是通過Microsoft主導的OPC Server/Client 傳輸協(xié)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(tǒng),CF卡的所提供的插針式接口,在可靠性、防震性及穩(wěn)定性上均比一般的硬盤機好,能夠適應隧道現(xiàn)場的惡劣環(huán)境;構建Embedded XP操作系統(tǒng)主要是考慮到Windows軟件資源以及與中空中心信息系統(tǒng)的兼容性。
---這套系統(tǒng)比傳統(tǒng)PLC系統(tǒng)的后續(xù)硬件維護更加簡便,更加節(jié)省成本,系統(tǒng)開發(fā)者利用Embedded XP操作系統(tǒng)內的網絡傳輸和檔案分享功能在中控中心就可以通過計算機網絡進行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(xiàn)實,GEC概念的提出正也是科技發(fā)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存儲裝置的選配、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(tǒng)技術的成熟又讓系統(tǒng)開發(fā)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(tǒng)挑選一套適合的硬件配備。