關于計算機配置影響工業電氣自動化進程的應用研究

蘆琦

摘 要： 隨著中國社會主義經濟的飛速發展，計算機的制造的成本的相對降低，在工業中對計算機的應用也逐漸廣泛。計算機目前在數據采集、工業控制、數據建模、數據處理等工業進程中起著至關重要的作用。將計算機應用在電氣自動化技術中已成為了主流趨勢，由以往的數據采集監控逐漸發展為智能化AI控制;由以往的單純的數據編程逐漸發展為編程、建模、控制三位一體的綜合系統;由以往的上位機逐漸發展為計算機網絡數據節點。計算機技術的應用加強了對電氣自動化技術的創新，然而，工業中往往忽視了計算機配置對整體生產線建設的影響。本文主要根據計算機配置性能對工業電氣自動化進程的影響進行分析，通過分析為工業中計算機的合理選型提出建議。

關鍵詞： 計算機配置; 電氣自動化; CPU; 內存

一、計算機配置在工業電氣自動化控制中的重要性

計算機作為工控領域的上位機主要以兩部分控制整個系統軟件控制系統與硬件控制系統相互作用，相輔相成共同實現自動化控制。然而過去在工業電氣自動化應用中往往忽視計算機配置對整體系統的影響，計算機配置過高對于系統整體而言可以加強控制系統對于數據的快速處理、擴大監控規模、提高虛擬控制與實際控制的靈敏性，但會增加設備成本;計算機配置過低對于系統整體而言會影響相應的數據處理速度，監控規模甚至出現無法運行與對應設備相匹配的上位機軟件等情況，極大的延緩了整體系統的反應速度，進而影響工作效率，影響工作體驗。因此，計算機配置也成為影響在工業電氣自動化應用的因素，合理的計算機配置在增加工作效率的同時也減輕相關工作人員的工作壓力。

二、計算機各配件配置在工業電氣自動化控制中的影響

1. CPU

計算機的核心配件，CPU性能對整體性能影響占主要部分。在西門子PLC組建的定位工控系統中，計算機擔任上位機，主要負責對PLC系統的編程與在線監控以及對采集到的定位數據分析，在控制在存在多任務情況，同時對多臺設備進行監控，對多個堆棧數據進行分析。此時，對于計算機CPU性能要求較高，多核心高主頻的CPU更能快速完成相應任務。那么CPU中哪些參數決定了CPU性能那，由于篇幅原因本文只對相對重要的性能進行分析：

（1）CPU品牌：目前應用在工控的計算機中CPU主流品牌與日常所用計算機CPU品牌相同為INTEL與AMD兩款。首先對于這兩款品牌而言，2017年為一個重要指標，在2017年AMD未推出銳龍系列之前，INTEL的相關產品以發熱低，單核心性能高占據主要市場;2017年AMD推出銳龍系列后，AMD以單核高性能，大幅度低于INTEL的發熱量，低廉的價格開始逐步占據市場。

（2）CPU系列：選定CPU品牌后需要完成對CPU系列的選擇。由于上文提到AMD的CPU在銳龍系列之前性能與INTEL差距較大，因此在選定過程中可以考慮中低端品牌選擇INTEL，高端品牌考慮性價比選擇AMD銳龍系列。

INTEL新能看代數，以I7-7700為例，I7是系列，7700中第一位代表代數，越大代表代數越新。識別規則是同代產品，I7>I5>I3;同系列產品，數字第一位越大性能越好，例如I7-7700>I7-6700（部分一代CPU型號省略第一位，例如I7-700，指的是I7-1700）同理AMD的銳龍系列的產品所區分類似，這里不再詳細贅述，個別型號存在性能差異需要結合CPU天梯圖分析。

現已西門子S7-200PLC實驗臺為例，由于西門子S7-200PLC所使用的編程軟件STEP7對于CPU要求較低，并且在數據采集后由于S7-200系列PLC用于采集的模擬數據的端口較少，因此從軟件硬件兩方面來說，選擇INTEL較為便宜的賽揚、I3-4代及以下系列的CPU較為合適。

而用于實現組態監控的組態王軟件對于CPU所占用較大，在組建西門子S7-300動態定位系統時，由于既要添加伺服驅動器數據，又要分析處理來自攝像頭所拍攝的數據，同時還要運行組態王監控畫面。因此對于CPU的性能要求所占較大，此時選擇INTEL的I3、I5、I7系列的7代以上產品性能滿足但價格較高，而價格相對較低的AMD銳龍3、5、7系列的1代-3代產品性能同樣滿足。

（3）CPU核心+CPU主頻：理論上同級別CPU核心越多代表著同時處理任務的能力越強，主頻越高代表著運算速度越快，這些參數可以根據CPU說明書查得。

綜上所述，CPU的選型是否合理對上位機的性能起著極大的影響，這也就是為什么很多企業在購置定位系統或機械臂連接上位機后，發現無法及時處理數據、無法實時監控的原因。以組態王監控西門子S7-300配合攝像頭、伺服驅動器組成定位系統為例，部分企業所搭配的上位機均是購買的賽揚系列CPU為主的計算機。可想而知，在攝像頭以及伺服驅動器上傳大量數據后，由于CPU核心少、主頻低、性能差在配合組態王的在線任務，勢必造成計算結果延遲，系統卡頓，嚴重時CPU占用過高無法正常運行系統。部分企業由于為在乎計算機CPU配置購買的低功耗系列產品，在單任務時沒有影響，一旦同時啟動組態王監控多個任務，計算機出現嚴重的卡頓現象甚至藍屏，極大的影響了日常生產。

2. 內存-內存條

內存作為同CPU直接溝通的部件，所起作用也同樣重要，內存大小運行頻率也決定著系統整體性能。DDR4的接口內存無論在容量與頻率上均高于DDR3接口的內存，同理DDR3接口的內存性能高于DDR2。以CAD制圖軟件為例，主流CAD制圖軟件建議運行內存8G+，那么在配備相應上位機時選取內存應為8G-16G，若此時配備4G內存軟件將無法正常運行。

以數據建模軟件為例，對于內存的要求又提升到了內存頻率，在進行數據建模生產模型算法時所消耗時間3400HZ的DDR4速度明顯高于1333HZ的DDR3。

3. 顯卡

顯卡分為核心顯卡與獨立顯卡。核心顯卡性能相對近幾年獨立顯卡性能較弱（AMD銳龍系列除外例如2400G的核心顯卡相當于游戲級別顯卡GTX750）.獨立顯卡中又區分為游戲級別顯卡與專業制圖顯卡。因此在進行簡單繪圖類軟件是可配置游戲級別顯卡或同級別核心顯卡，在進行專業建模繪圖例如3DMAX時可選用專業制圖顯卡。以sold work為例，由于其3D建模需要顯卡性能要求較高，可以選擇價格適中的游戲顯卡GTX1050。

因此，合理選擇計算機配置才能保證所構建的工業電氣自動化系統正常運行，保證數據處理，實時監控高效而安全的進行。