嵌入式計算機技術(shù)對于煙草行業(yè)信息化的作用探討

陳玲

（福建省煙草公司南平市公司，福建 南平 353000）

前言：煙草行業(yè)具備較高的成本收益率，大部分煙草企業(yè)都具備充足的資金用于生產(chǎn)設(shè)備投資，所以煙草行業(yè)是我國引進自動化技術(shù)相對較早的行業(yè)。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及人工智能發(fā)展迅猛的當(dāng)下，工業(yè)行業(yè)需要在自動化發(fā)展的基礎(chǔ)上，走信息化發(fā)展之路，通過先進技術(shù)的應(yīng)用，提升煙草行業(yè)的信息化水平，實現(xiàn)智能制造，提高我國工業(yè)發(fā)展水平，有助于我國國民經(jīng)濟及國際影響力的提升。

一、嵌入式計算機技術(shù)對于煙草行業(yè)信息化的作用

（一）煙草行業(yè)信息化發(fā)展分析

我國煙草行業(yè)于20世紀(jì)80年代引進先進生產(chǎn)設(shè)備，如PASSIM卷接機組、GD 包裝機組等設(shè)備，這些設(shè)備中應(yīng)用了微計算機技術(shù)以及數(shù)字電路技術(shù)等先進技術(shù)，可以實現(xiàn)煙草行業(yè)生產(chǎn)的自動化。比如，在傳統(tǒng)MK9-5卷接機組中，由機架式電子線路板作為主控系統(tǒng)，系統(tǒng)中的核心是Intel8080 的8 位單片機和輸入輸出板等設(shè)備組成的8 位計算機系統(tǒng)。在該系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，每分鐘可以生產(chǎn)五千支香煙。

在90 年代后期，可編輯邏輯控制器在工業(yè)領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用，可編輯邏輯控制器評價其價格低廉及體積小的優(yōu)勢，取到了繼電器成為生產(chǎn)系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的控制器?？删庉嬤壿嬁刂破骺梢灾С诌壿媹D、梯形圖以及語句表等多種形式的編程，在工業(yè)控制領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，而嵌入式計算機技術(shù)及工控機技術(shù)則主要應(yīng)用于人機界面的開發(fā)以及組態(tài)程序運行等方面。但是隨著嵌入式軟件技術(shù)以及芯片技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，嵌入式技術(shù)在工業(yè)控制方面的作用逐漸被重視。目前我國煙草行業(yè)的自動化水平相對較高，但是仍舊沒有實現(xiàn)全面信息化，需要加強嵌入式計算機系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)煙草行業(yè)的信息化發(fā)展。

（二）嵌入式計算機技術(shù)的作用分析

嵌入式計算機技術(shù)具備較為強大的計算能力，可以高效地完成信息采集和數(shù)據(jù)的運算處理。嵌入式計算機支持復(fù)雜算法運算，可以有效促進煙草行業(yè)的信息化發(fā)展。與此同時，嵌入式計算機具備多種通信接口以及網(wǎng)絡(luò)接口，可以通過有線網(wǎng)絡(luò)或者無線網(wǎng)絡(luò)和其他設(shè)備進行通信，可以為煙草行業(yè)的智能化及信息化發(fā)展?fàn)I造良好的環(huán)境。再加上嵌入式計算機技術(shù)可以支持DIY式控制系統(tǒng)的研發(fā)，具備顯著的可靠性高、適用性強以及建設(shè)成本低廉等優(yōu)勢，所以嵌入式計算機技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中將會有更為廣泛的應(yīng)用，通過指令執(zhí)行效率的提升，提升工業(yè)控制效果，促進煙草行業(yè)的信息化發(fā)展[1]。

二、嵌入式計算機技術(shù)在煙草行業(yè)的應(yīng)用

（一）嵌入式計算機技術(shù)的應(yīng)用方式

就目前的煙草行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r看來，煙草行業(yè)已經(jīng)基本實現(xiàn)自動化，但是信息化還沒有全面普及。嵌入式計算機技術(shù)在煙草行業(yè)信息化中發(fā)揮重要作用，其作用的發(fā)揮主要通過以下幾種方式：

第一，嵌入式微處理器（EMPU），在嵌入式計算機技術(shù)中，EMPU 主要有32 為RISC 架構(gòu)與MIPS64 位架構(gòu)的微處理器組成，該處理器具備高性能、體積小及低功耗等優(yōu)勢，在工業(yè)控制領(lǐng)域以及網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域中有較為廣泛的應(yīng)用。在嵌入式微處理器應(yīng)用過程中，可以支持Thumb（16位）以及ARM（32位）雙指令集，通過多個寄存器的應(yīng)用，提升處理器指令響應(yīng)及執(zhí)行的速度，保障嵌入式微處理器的執(zhí)行效率。其中，ARM 芯片的主頻最高可達1GHz，單核狀態(tài)下指令的執(zhí)行速度為230 萬條/秒。與此同時，嵌入式微處理器具有工業(yè)總線接口、以太網(wǎng)接口等多種接口，非常適用于煙草行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。

第二，微控制器（MCU），MCU 又被稱作單片機，可以將處理器系統(tǒng)集成到一個芯片中。通常情況下，微控制器可以將處理器系統(tǒng)中的CPU、ROM、RAM、定時器、總線及總線邏輯等功能設(shè)備及外置設(shè)備進行集成，可以適用于多種工業(yè)環(huán)境中。和嵌入式微處理器相比，微控制器具備更高的可靠性，也具備體積小及低功耗等優(yōu)勢，是嵌入式計算技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的。

第三，DSP 處理器，在嵌入式計算機系統(tǒng)中，DSP 處理器能夠優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及指令，通過DSP 處理器中應(yīng)用的DSP 算法，提升處理器的編譯執(zhí)行效率。在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，DSP 的應(yīng)用涉及到數(shù)字濾波、頻譜分析以及FFT 等方面，其應(yīng)用方式也從傳統(tǒng)的通用式轉(zhuǎn)變?yōu)閷Ｓ檬健?/p>

第四，片上系統(tǒng)（SoC），和其他嵌入式計算機技術(shù)類似，SoC 系統(tǒng)逐漸發(fā)展成為VLSI 設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)器件。在片上系統(tǒng)應(yīng)用過程中，用戶只需要對應(yīng)用系統(tǒng)進行定義，就能夠在仿真通過后獲得完善的設(shè)計圖，從而將其交給工廠進行樣品的制作。片上系統(tǒng)中的大部分設(shè)備都可以集成于一個芯片中，具備體積小及可靠性高等優(yōu)勢[2]。

（二）嵌入式計算機技術(shù)的應(yīng)用實例

某煙草企業(yè)根據(jù)自身的發(fā)展?fàn)顩r，應(yīng)用嵌入式計算機技術(shù)進行了煙草信息終端的設(shè)計，終端采用的系統(tǒng)為ARM9 嵌入式系統(tǒng)，系統(tǒng)中的處理器為S3C2410 微處理器，具備集成化及低功耗等優(yōu)勢。系統(tǒng)架構(gòu)包括RISC 型處理器、Thumb 指令集等設(shè)備，還具備在線仿真調(diào)試功能，可以對系統(tǒng)內(nèi)部總線進行監(jiān)督管理，確保指令和數(shù)據(jù)控制的有效執(zhí)行。與此同時，為了提高嵌入式系統(tǒng)的性價比，技術(shù)人員在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用了FLASH 以及SDRAM 等芯片電路，可以提高嵌入式系統(tǒng)的拓展性。

在技術(shù)人員將上述設(shè)計的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于煙草企業(yè)后，可以實現(xiàn)煙草信息終端的基本功能，具備較強的可靠性及穩(wěn)定性。但是在驅(qū)動程序方面存在一定的不足，需要進行優(yōu)化。與此同時，煙草信息終端僅是煙草信息化工程的一個環(huán)節(jié)，還需要與其他設(shè)備及服務(wù)器進行配合應(yīng)用，共同促進煙草行業(yè)的信息化發(fā)展。

（三）嵌入式計算機技術(shù)的應(yīng)用前景

在智能化及信息化發(fā)展背景下，嵌入式計算機技術(shù)將會代替PLC 系統(tǒng)，在煙草行業(yè)信息化發(fā)展中取得更為廣泛的應(yīng)用。在傳統(tǒng)的PLC 系統(tǒng)中，煙草企業(yè)的重點在于機房設(shè)備、操作系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫軟件等軟硬件設(shè)備的投資，還需要進行PLC 模塊的投資，使得PLC 系統(tǒng)的建設(shè)成本相對較高。再加上PLC 系統(tǒng)的軟硬件設(shè)備使用壽命相對較短，需要花費大量的資金用于系統(tǒng)的升級，這在一定程度上阻礙了煙草行業(yè)數(shù)字化車間及智能制造的實現(xiàn)。

因此，煙草行業(yè)需要提高對嵌入式計算機技術(shù)的重視，在控制系統(tǒng)的控制層引進嵌入式計算機技術(shù)，以此實現(xiàn)分布式智能控制，并通過現(xiàn)場總線進行組網(wǎng)，由系統(tǒng)底層負責(zé)控制系統(tǒng)的相關(guān)信息處理工作，可以有效降低控制系統(tǒng)傳輸過程中的網(wǎng)絡(luò)負荷，從而降低數(shù)據(jù)處理對系統(tǒng)軟硬件設(shè)備的依賴程度，有助于控制系統(tǒng)建設(shè)成本的降低，并將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于煙草信息化工程的多個方面，切實實現(xiàn)煙草行業(yè)信息化?？偟膩碚f，在未來的發(fā)展中，嵌入式計算機技術(shù)會與智能控制進行配合應(yīng)用，通過分布式嵌入子系統(tǒng)以及智能[3]。傳感節(jié)點的應(yīng)用，實現(xiàn)煙草工業(yè)生產(chǎn)的智能化控制，促進智能制造的發(fā)展

結(jié)論：綜上所述，嵌入式計算機技術(shù)可以有效促進煙草行業(yè)的信息化發(fā)展，值得推廣應(yīng)用。通過本文的分析可知，煙草企業(yè)需要認識到傳統(tǒng)可編輯邏輯控制器的應(yīng)用局限性，結(jié)合煙草企業(yè)的實際發(fā)展?fàn)顩r，進行嵌入式計算機系統(tǒng)的開發(fā)，降低煙草行業(yè)信息化建設(shè)成本，保障煙草生產(chǎn)控制系統(tǒng)的可靠性及控制效率，有助于煙草行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。希望本文的分析可以為相關(guān)研究提供理論參考。