关于计算机配置影响工业电气自动化进程的应用研究

芦琦

摘 要： 随着中国社会主义经济的飞速发展，计算机的制造的成本的相对降低，在工业中对计算机的应用也逐渐广泛。计算机目前在数据采集、工业控制、数据建模、数据处理等工业进程中起着至关重要的作用。将计算机应用在电气自动化技术中已成为了主流趋势，由以往的数据采集监控逐渐发展为智能化AI控制;由以往的单纯的数据编程逐渐发展为编程、建模、控制三位一体的综合系统;由以往的上位机逐渐发展为计算机网络数据节点。计算机技术的应用加强了对电气自动化技术的创新，然而，工业中往往忽视了计算机配置对整体生产线建设的影响。本文主要根据计算机配置性能对工业电气自动化进程的影响进行分析，通过分析为工业中计算机的合理选型提出建议。

关键词： 计算机配置; 电气自动化; CPU; 内存

一、计算机配置在工业电气自动化控制中的重要性

计算机作为工控领域的上位机主要以两部分控制整个系统软件控制系统与硬件控制系统相互作用，相辅相成共同实现自动化控制。然而过去在工业电气自动化应用中往往忽视计算机配置对整体系统的影响，计算机配置过高对于系统整体而言可以加强控制系统对于数据的快速处理、扩大监控规模、提高虚拟控制与实际控制的灵敏性，但会增加设备成本;计算机配置过低对于系统整體而言会影响相应的数据处理速度，监控规模甚至出现无法运行与对应设备相匹配的上位机软件等情况，极大的延缓了整体系统的反应速度，进而影响工作效率，影响工作体验。因此，计算机配置也成为影响在工业电气自动化应用的因素，合理的计算机配置在增加工作效率的同时也减轻相关工作人员的工作压力。

二、计算机各配件配置在工业电气自动化控制中的影响

1. CPU

计算机的核心配件，CPU性能对整体性能影响占主要部分。在西门子PLC组建的定位工控系统中，计算机担任上位机，主要负责对PLC系统的编程与在线监控以及对采集到的定位数据分析，在控制在存在多任务情况，同时对多台设备进行监控，对多个堆栈数据进行分析。此时，对于计算机CPU性能要求较高，多核心高主频的CPU更能快速完成相应任务。那么CPU中哪些参数决定了CPU性能那，由于篇幅原因本文只对相对重要的性能进行分析：

（1）CPU品牌：目前应用在工控的计算机中CPU主流品牌与日常所用计算机CPU品牌相同为INTEL与AMD两款。首先对于这两款品牌而言，2017年为一个重要指标，在2017年AMD未推出锐龙系列之前，INTEL的相关产品以发热低，单核心性能高占据主要市场;2017年AMD推出锐龙系列后，AMD以单核高性能，大幅度低于INTEL的发热量，低廉的价格开始逐步占据市场。

（2）CPU系列：选定CPU品牌后需要完成对CPU系列的选择。由于上文提到AMD的CPU在锐龙系列之前性能与INTEL差距较大，因此在选定过程中可以考虑中低端品牌选择INTEL，高端品牌考虑性价比选择AMD锐龙系列。

INTEL新能看代数，以I7-7700为例，I7是系列，7700中第一位代表代数，越大代表代数越新。识别规则是同代产品，I7>I5>I3;同系列产品，数字第一位越大性能越好，例如I7-7700>I7-6700（部分一代CPU型号省略第一位，例如I7-700，指的是I7-1700）同理AMD的锐龙系列的产品所区分类似，这里不再详细赘述，个别型号存在性能差异需要结合CPU天梯图分析。

现已西门子S7-200PLC实验台为例，由于西门子S7-200PLC所使用的编程软件STEP7对于CPU要求较低，并且在数据采集后由于S7-200系列PLC用于采集的模拟数据的端口较少，因此从软件硬件两方面来说，选择INTEL较为便宜的赛扬、I3-4代及以下系列的CPU较为合适。

而用于实现组态监控的组态王软件对于CPU所占用较大，在组建西门子S7-300动态定位系统时，由于既要添加伺服驱动器数据，又要分析处理来自摄像头所拍摄的数据，同时还要运行组态王监控画面。因此对于CPU的性能要求所占较大，此时选择INTEL的I3、I5、I7系列的7代以上产品性能满足但价格较高，而价格相对较低的AMD锐龙3、5、7系列的1代-3代产品性能同样满足。

（3）CPU核心+CPU主频：理论上同级别CPU核心越多代表着同时处理任务的能力越强，主频越高代表着运算速度越快，这些参数可以根据CPU说明书查得。

综上所述，CPU的选型是否合理对上位机的性能起着极大的影响，这也就是为什么很多企业在购置定位系统或机械臂连接上位机后，发现无法及时处理数据、无法实时监控的原因。以组态王监控西门子S7-300配合摄像头、伺服驱动器组成定位系统为例，部分企业所搭配的上位机均是购买的赛扬系列CPU为主的计算机。可想而知，在摄像头以及伺服驱动器上传大量数据后，由于CPU核心少、主频低、性能差在配合组态王的在线任务，势必造成计算结果延迟，系统卡顿，严重时CPU占用过高无法正常运行系统。部分企业由于为在乎计算机CPU配置购买的低功耗系列产品，在单任务时没有影响，一旦同时启动组态王监控多个任务，计算机出现严重的卡顿现象甚至蓝屏，极大的影响了日常生产。

2. 内存-内存条

内存作为同CPU直接沟通的部件，所起作用也同样重要，内存大小运行频率也决定着系统整体性能。DDR4的接口内存无论在容量与频率上均高于DDR3接口的内存，同理DDR3接口的内存性能高于DDR2。以CAD制图软件为例，主流CAD制图软件建议运行内存8G+，那么在配备相应上位机时选取内存应为8G-16G，若此时配备4G内存软件将无法正常运行。

以数据建模软件为例，对于内存的要求又提升到了内存频率，在进行数据建模生产模型算法时所消耗时间3400HZ的DDR4速度明显高于1333HZ的DDR3。

3. 显卡

显卡分为核心显卡与独立显卡。核心显卡性能相对近几年独立显卡性能较弱（AMD锐龙系列除外例如2400G的核心显卡相当于游戏级别显卡GTX750）.独立显卡中又区分为游戏级别显卡与专业制图显卡。因此在进行简单绘图类软件是可配置游戏级别显卡或同级别核心显卡，在进行专业建模绘图例如3DMAX时可选用专业制图显卡。以sold work为例，由于其3D建模需要显卡性能要求较高，可以选择价格适中的游戏显卡GTX1050。

因此，合理选择计算机配置才能保证所构建的工业电气自动化系统正常运行，保证数据处理，实时监控高效而安全的进行。