边缘计算对数据的本地处理能力提出了很高的要求，传统的PLC控制器已无法胜任这样的工作，因此，一种基于PC的兼具PLC功能的控制器应运而生。这样的控制器可以将PLC控制器、PC、网关，运动控制、I/O数据采集、现场总线协议、机器视觉、设备联网等多领域功能集成于一体，同时实现设备运动控制、数据采集、运算和与云端相连，以及在边缘侧协同远程工业云平台实现智能产线控制等，这样的控制器被称为边缘控制器。

虽然这是基于PC的控制器，但边缘控制器也不等同于单独的工业控制计算机，它将PLC、PC和运动控制器集成到同一台设备里，兼具数据处理和逻辑控制，两种任务可以同时进行，又互不干扰。

为了让您对边缘控制器这一新的控制器类型有一个全面深入的了解，今天小编拿到了目前市场上最为典型的一个边缘控制器——研华WISE-5580边缘控制器，下面就通过试用实测，来揭开边缘控制器的神秘面纱。

我们这次拿到的是研华新推出的WISE-5000系列中的WISE-5580边缘控制器。整个控制器和无风扇的嵌入式工控机十分相似，通体采用坚固的金属外壳，重量达到了1.6 kg，不过主机的尺寸要比一般的嵌入式工控机小很多，更像是一个中小型PLC的大小，具体尺寸为13.9 x 10 x 8 cm。

WISE-5580的整体外观设计紧凑，接口布置合理，加上指示灯和散热孔的点缀，体现出一种独有的工业之美。特别是黑色金属外壳让WISE-5580更具质感，拿在手里也是分量十足，除了可以提供物理保护和电磁屏蔽，也拥有优异的散热性能

  研华WISE-5580边缘控制器的正面照

在主机正面，有9颗状态指示灯， 2个可扩展串口用于连接串口设备，1个HDMI和1个VGA用于外接显示器，4个USB3.0用于外插U盘或者外接USB设备， 2个千兆以太网接口用于与信息化网络、MES、数据库、服务器等连网，也可以用于往下连接IO、伺服和相机等。同时还有两个隐藏式设计的开关按钮和重启按钮。

电源输入接口设计在机身上侧，这样的设计既十分方便使用电源接线，又远离了正面的所有数据接口，从而不会对数据的传输造成干扰。此电源接口可以同时外接两路24V电源输入，做到冗余设计。

研华WISE-5580边缘控制器后侧面照

整个WISE-5580控制器采用无风扇设计，散热孔均匀的分布在上下两个侧面，十分符合热空气的流动规律，具备了良好的散热效果。

在机身背部设计有13根散热齿条、DIN导轨安装槽和3个卡扣，无需使用螺丝，安装和拆卸十分方便。

主机两侧分别为标准化的PCI Express与EtherCAT通信接口，用户可根据特定需求选配通信与I/O模块。

加了扩展模块（左）和EtherCAT I/O接口（右）的WISE-5580

机身左侧的PCI Express通信接口最大支持4个扩展，研华提供了带4个USB3.0口的USB扩展模块，带2个PoE供电千兆以太网模块，带2个RS-232/422/485的串口模块，以及无线传输和存储等四个功能模块，用来扩展机器视觉、串口、CAN总线、硬盘及无线网络，其中无线传输和存储模块支持4G / LTE / Wifi / GPS无线通信方式，以ODBC、OPC UA、OPC DA、MQTT协议将设备数据可上传数据库、云平台及MES系统。

主机身右侧的EtherCAT I/O高速接口可以扩展65535个节点，可满足大部分自动化场合控制需求。插片式I/O模块全部安装在标准DIN导轨上，安装在设备控制柜中时无需额外的钻孔或机械装置，不仅节省了空间，而且允许工业设备跨越边界。

作为一款边缘控制器，研华WISE-5580具有三大特点：与PLC相差无几的小巧体积，与IPC相媲美的强大的处理能力，以及集PLC系统和IPC系统于一体而又独立运行的双核分核处理功能。而让这一切成为可能的，是其内部的独特的电路工程设计。除此之外，由于工业现场面临各种复杂的状况，对电子器件的可靠性提出了较高的要求，其中包括了电磁屏蔽设计、电源防浪涌设计、电路可靠性设计以及高速走线设计等。WISE-5580是如何在兼具这些丰富性能的同时，又突出了其自身特点的呢？

接下来开始我们的拆机实测，对研华WISE-5580的内部设计一探究竟。

研华WISE-5580边缘控制器拆机动画

WISE-5580的主机外壳由三部分组成，只需要按照正确的顺序，先拆掉抬高设计的那一部分，再拆掉覆盖着诸多接口和三个侧面的那一部分就行了。整个拆解过程十分的简单和顺利，当把外壳的主要两个部分拿掉，就可以看到整个内部结构了。

研华WISE-5580边缘控制器内部整体结构

从上图可以看出，整个内部结构分为四层，从上到下第1,3层是电路板，第2层是隔热铝板，第4层是散热外壳。两层电路板的通信是通过接插件来完成的，而整个结构的固定是通过分布于四周的4颗螺丝来实现。接下来就开始具体分析每一层上的元件和作用。

位于上方第1层的电路板正面照

在第1层电路板主要设计有电源电路、数据存储和接口电路。2路主电源电路采用了同一种电源芯片方案，采用了一颗双路电感来减少占用面积。为了最大限度的满足边缘计算对数据存储的要求，板上搭载了一块体积小、速度快支持M.2的128G的固态硬盘，下方还预留了一个mSATA断电保存硬件接口。机身正面看到的所有接口全部位于这块电路板上，无论是数量，还是空间布局都做到了最优化。

这块电路板的下面是一层隔热铝板，能够有效阻止下面的热量直接辐射到上方，同时也增大了散热面积，还起到了很高的电磁屏蔽作用。

位于第3层的电路板背面照

重点说下第3层的电路板，主要设计有CPU和内存条、输入输出控制芯片、PCI-E扩展接口、EtherCAT接口等四大部分。先谈控制器的最核心部分，也就是CPU，位于电路板中间位置。根据官方资料，具体可以根据实际应用场景选择英特尔赛扬、i5、i7等系列CPU，实测用的这台WISE-5580搭载的是英特尔赛扬3955U，这是一款双核双线程的处理器。通过分核分系统技术，就可以在第1个核运行可编程逻辑控制器（CODESYS），第2个核用来运行边缘计算（Windows），这种独立核心运行的设计，同时保证Windows开放性与CODESYS实时性，即使Windows系统发生宕机也不会影响PLC的运行。这也是边缘控制器最大的特点之一。

内存的大小对于处理器性能有很大影响，毕竟各种数据都是要经过内存来送给计算机。在这块电路板上搭载有两个DDR4内存卡槽，对称的分布在电路板的两面上。官方资料中说最大支持到32GB，也就是一个内存卡槽最大支持16GB的内存条。实测的这台控制器上只插有一根8GB内存条，但足以应对小规模的应用场合。

输入输出控制芯片用来实现软件对硬件的控制，从字面上就可以看出它的重要性。依照上图来讲，CPU正右边的那颗黑色芯片就是它。它的背面就是承担通信中枢的接插件，这样的位置也算是一种最优化的布局。

PCI-E接口和EtherCAT接口分别位于这块电路板的两侧，包括主控芯片、周围器件和接插件等。I/O数据的处理还算简单，只要排好顺序送给内存就好，所以EtherCAT接口紧挨着内存。PCI-E接口相对来说比较复杂，位置给设计到了另一侧。其实，在工作现场左右两边是互相搭配，协同工作的，研华WISE-5580将两者很好的融合在了一起。

研华WISE-5580边缘控制器底部散热层

第4层是散热层，也很重要，同样关系到整个系统设计的成败。从图上可以看出，研华WISE-5580控制器采用了嵌入式无风扇设计，直接由外壳来提供散热，减少了因为风扇的不可靠所造成的风险。具体来看，实际用来给CPU导热的铜管镶嵌在底部外壳之中，加宽铜管表面通过导热硅胶直接压在CPU表面之上，从而保证CPU的散热。

在底部外壳的外侧有很多齿条来增大散热面积，可以很快把内部热量散发到空气中。这种主动散热虽然比不上风扇散带来的效果好，但是在保证散热效果能够满足的情况下，可靠性拥有最大的保障。据官方资料介绍，WISE-5580的工作温度是 -10 ~ 60°C，这与一般的PLC温度范围相仿

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来自 控制工程中文版公众号