解析工控機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢
更新時(shí)間：2015-12-28 點(diǎn)擊次數(shù)：2476次
工控機(jī)行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢PC技術(shù)推動了工控機(jī)技術(shù)的發(fā)展
工控機(jī)是嵌入在工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)部，在工業(yè)環(huán)境里能夠連續(xù)長期穩(wěn)定可靠工作的工業(yè)型計(jì)算機(jī)。隨著InCPU和MicrosoftDOS/WINDOWS架構(gòu)演變成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，ISA/PCI總線加固型工業(yè)PC（IPC）開始向工業(yè)領(lǐng)域滲透。IPC雖然經(jīng)過了工業(yè)化改造（如取消了大母板，采用無源背板、插卡式模板，工業(yè)電源，全鋼密封機(jī)箱微正壓散熱，溫度自動檢測和調(diào)整等），但其本質(zhì)上仍然不是工業(yè)型PC，不能從根本上解決大母板水平放置、抗震動沖擊能力差、元器件失效率高、平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）長、維護(hù)困難等問題，難以滿足工業(yè)控制任務(wù)的苛刻要求。為了滿足市場對工業(yè)型計(jì)算機(jī)的要求，除了VME總線工控機(jī)外，產(chǎn)生了一系列基于PC的、與ISA/PCI總線標(biāo)準(zhǔn)兼容的嵌入式工控機(jī)，其中比較有代表性的是CompactPCI/PXI總線、AT96總線、STD總線和STD32總線工業(yè)控制機(jī)。
各種總線工控機(jī)向高性能、高可靠方向發(fā)展STD總線工控機(jī)采用單片計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以繼續(xù)提升“ALL-IN-ONE”CPU板的性能，而不受小板尺寸限制。在386檔次上，MCG、Systek、Winsystems和北京康拓等公司都推出了386EX“ALL-IN-ONE”CPU板。目前，STD總線工控機(jī)已經(jīng)升級到486DX，可以滿足大多數(shù)應(yīng)用要求。1990年9月，STD32MG公布STD32規(guī)范1.0版。STD32具有32bit數(shù)據(jù)寬度，32bit尋址能力，是工業(yè)型的計(jì)算機(jī)。STD32總線兼容STD-80規(guī)范，產(chǎn)品可以互操作。STD32總線在保留簡單控制總線特點(diǎn)的同時(shí)，采用了今天的先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)OEM產(chǎn)品，如80486和Pentium系列處理器技術(shù)。
VME(VersaModelEurocard)總線是由Motorola公司1981年推出的*代32位工業(yè)開放標(biāo)準(zhǔn)總線，其主要特點(diǎn)是其信號線模仿Motorola公司生產(chǎn)的68000系列單片機(jī)信號線，由于其應(yīng)用的廣泛性被IEEE收為標(biāo)準(zhǔn)，即IEEE1014-1987，其標(biāo)準(zhǔn)文件為VMEbusspecificationRevC.1。1995年，VME總線的新一代架構(gòu)VME64脫穎而出。相對于傳統(tǒng)的VME系統(tǒng)，VME64加大了傳輸帶寬，拓展了地址空間并方便了板卡插拔。它將6U板的數(shù)據(jù)線寬和地址范圍擴(kuò)展到了64bit，給3U板提供了32bit和40bit地址模塊，傳輸帶寬達(dá)到了80Mb/s，增加了總線鎖定周期，增加了*插槽探測功能，加入了對熱插拔的支持。VME64擴(kuò)展集是1997通過的新標(biāo)準(zhǔn)，它又被稱為VME64x。它增加了一個(gè)160管腳連接器系列(按5行排列)，還在P1/J1和P2/J2之間加入了一個(gè)P0/J0連接器，另外新增設(shè)了一個(gè)3.3V電源管腳。該系統(tǒng)新增的兩個(gè)邊緣總線循環(huán)則把數(shù)據(jù)速率提高到160Mb/s。此外，還增加了EMC前置面板和ESD功能。VME320zui大的改進(jìn)是采用了星型互連的方法來達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸加速的目的。它采用了一種叫做2eSST的協(xié)議，這是一種信源同步傳輸協(xié)議，可將理論數(shù)據(jù)速率提高到320Mb/s。SBS公司推出的VXS標(biāo)準(zhǔn)和VITA(VME貿(mào)易協(xié)會)開發(fā)的VPX標(biāo)準(zhǔn)。VXS為引用交換結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了條件，而VPX則將開關(guān)結(jié)構(gòu)信號速率提升到了6.25Gb/s。與此同時(shí)，許多VME總線背板開始使用PMC（PCIMezzanineCard）插槽，以便能直接使用PCI板卡。制造商們還吸取了PCI板卡的構(gòu)造因素，以使VME板卡跟上行業(yè)的步伐。
PCI-Express是的總線和接口標(biāo)準(zhǔn)，它原來的名稱為“3GIO”，是由In提出的。很明顯英特爾的意思是它代表著下一代I/O接口標(biāo)準(zhǔn)。認(rèn)證發(fā)布后改名為“PCI-Express”。這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)將全面取代現(xiàn)行的PCI和AGP，zui終實(shí)現(xiàn)總線標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。它的主要優(yōu)勢就是數(shù)據(jù)傳輸速率高，目前zui高可達(dá)到10GB/s，而且還有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿ΑCIExpress也有多種規(guī)格，從PCIExpress1X到PCIExpress16X，能滿足現(xiàn)在和將來一定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的低速設(shè)備和高速設(shè)備的需求。當(dāng)然，要實(shí)現(xiàn)全面取代PCI和AGP也需要一個(gè)相當(dāng)長的過程，就像當(dāng)初PCI取代ISA一樣，都會有個(gè)過渡的過程。
CompactPCI/PXI總線有替代VME/VXI總線趨勢
VME/VXI總線繼續(xù)在軍事設(shè)備和大型測試系統(tǒng)方面占有一定的*，但已經(jīng)受到CompactPCI/PXI產(chǎn)品的強(qiáng)有力沖擊。標(biāo)準(zhǔn)AT96總線工控機(jī)在軍事裝備和工業(yè)現(xiàn)場得到進(jìn)一步應(yīng)用。隨著CompactPCI總線冗余設(shè)計(jì)技術(shù)、熱插拔技術(shù)、自診斷技術(shù)的成熟，構(gòu)造高可用性系統(tǒng)的簡化，CompactPCI/PXI總線工控機(jī)技術(shù)將得到迅速普及和廣泛應(yīng)用，成為國內(nèi)繼STD總線工控機(jī)、IPC工控機(jī)之后普及前景的新一代高性能工控機(jī)。
解析工控機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢
加固性ISA/PCI總線工控機(jī)仍然占有一定的*
現(xiàn)在工業(yè)控制機(jī)已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，過去的封閉式的架構(gòu)迅速被PC技術(shù)的開放式架構(gòu)所取代，其中zui重要的原因之一就是軟件的兼容性。工業(yè)控制機(jī)用戶過去和現(xiàn)在都希望使用與所熟悉的桌面PC機(jī)相同的操作系統(tǒng)和開發(fā)工具，這就導(dǎo)致了開放式桌面PC在工業(yè)環(huán)境中的直接應(yīng)用。然而，桌面PC機(jī)技術(shù)是面向商用機(jī)市場的，而不是相對比較小的工業(yè)計(jì)算機(jī)市場，它不具備工業(yè)級性能。由桌面PC技術(shù)衍生的ISA總線加固型計(jì)算機(jī)在工業(yè)上得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。
1992年6月，In公司開發(fā)了快速的開放式PCI總線規(guī)范，作為局部和低層次的內(nèi)部處理器總線。在兩年之內(nèi)幾乎每個(gè)處理器制造商都將PCI作為計(jì)算機(jī)內(nèi)部芯片級互連總線，而且自然地發(fā)展成了板級互連總線。1995年6月PCISIG正式公布了PCI局部總線規(guī)范2.1版，同時(shí)PICMG推出了*個(gè)標(biāo)準(zhǔn)PCI/ISA無源背板總線標(biāo)準(zhǔn)，這樣，加固型PCI/ISA總線工控機(jī)問世了。目前，PCI/ISA工控機(jī)主要制造商有：TexasMicrosystems、TeknorIndustrialComputers、IndustrialComputerSource、TrentonTerminals、I-Bus以及研華（ADVANTEC）、磐儀（Arbor）、大眾、北京康拓等公司。
雖然加固型工控機(jī)對基于大母板的桌面機(jī)進(jìn)行了工業(yè)化改造，但其背板技術(shù)仍然存在許多缺點(diǎn)：不良的熱設(shè)計(jì)、不良的連接方式、不標(biāo)準(zhǔn)的模板尺寸等。雖然可維護(hù)性和可靠性得到了改進(jìn)，但仍然不能滿足工業(yè)控制要求。目前PCI/ISA工控機(jī)主要做控制系統(tǒng)的檢測和管理機(jī)使用。
工控機(jī)向綠色環(huán)保發(fā)展
研祥智能股份推出了綠色健康工控機(jī)，以其樸素別致的外觀，*的防輻射、防電磁干擾、防震動性能，在業(yè)內(nèi)刮起一陣綠色健康的旋風(fēng)。
綠色工控機(jī)從主板到配套的機(jī)箱在內(nèi)的每一個(gè)細(xì)節(jié)上精心設(shè)計(jì)，從電路設(shè)計(jì)、PCBCAD設(shè)計(jì)、BIOS功能到機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等軟、硬件各方面都充分考慮可靠性、防電磁輻射、抗電磁干擾、防震動、電磁兼容、節(jié)能、靜音、抗菌、環(huán)保等。在工控機(jī)個(gè)性基礎(chǔ)上，增加了工控機(jī)的人性化，包括保護(hù)使用者的健康、保護(hù)工控機(jī)的健康和保護(hù)環(huán)境，在保證工控機(jī)自身健康方面，力求達(dá)到高品質(zhì)、長壽命和本身材質(zhì)的無害性。
