您所在的位置：首页 > 新闻 > 本站视点

工控机行业技术发展趋势

信息时间：2009-11-23 信息来源：网络转载

分享到:

PC技术推动了工控机技术的发展
　　工控机是嵌入在工业系统内部，在工业极端环境里能够连续长期稳定可靠工作的工业型计算机。随着IntelCPU和MicrosoftDOS/WINDOWS架构演变成事实上的标准，ISA/PCI总线加固型工业PC（IPC）开始向工业领域渗透。IPC虽然经过了工业化改造（如取消了大母板，采用无源背板、插卡式模板，工业电源，全钢密封机箱微正压散热，温度自动检测和调整等），但其本质上仍然不是工业型PC，不能从根本上解决大母板水平放置、抗震动冲击能力差、元器件失效率高、平均修复时间（MTTR）长、维护困难等问题，难以满足工业控制任务的苛刻要求。为了满足市场对工业型计算机的要求，除了VME总线工控机外，产生了一系列基于PC的、与ISA/PCI总线标准兼容的嵌入式工控机，其中比较有代表性的是CompactPCI/PXI总线、AT96总线、STD总线和STD32总线工业控制机。
　　各种总线工控机向高性能、高可靠方向发展
　　STD总线工控机采用单片计算机（Computer-on-a-chip）技术，可以继续提升“ALL-IN-ONE”CPU板的性能，而不受小板尺寸限制。在386档次上，MCG、Systek、Winsystems和北京康拓等公司都推出了386EX“ALL-IN-ONE”CPU板。目前，STD总线工控机已经升级到486DX，可以满足大多数应用要求。1990年9月，STD32MG公布STD32规范1.0版。STD32具有32bit数据宽度，32bit寻址能力，是工业型的高端计算机。STD32总线兼容STD-80规范，产品可以互操作。STD32总线在保留简单控制总线特点的同时，采用了今天的先进技术设计OEM产品，如80486和Pentium系列处理器技术。
　　VME(VersaModelEurocard)总线是由Motorola公司1981年推出的第一代32位工业开放标准总线，其主要特点是其信号线模仿Motorola公司生产的68000系列单片机信号线，由于其应用的广泛性被IEEE收为标准，即IEEE1014-1987，其标准文件为VMEbusspecificationRevC.1。1995年，VME总线的新一代架构VME64脱颖而出。相对于传统的VME系统，VME64加大了传输带宽，拓展了地址空间并方便了板卡插拔。它将6U板的数据线宽和地址范围扩展到了64bit，给3U板提供了32bit和40bit地址模块，传输带宽达到了80Mb/s，增加了总线锁定周期，增加了第一插槽探测功能，加入了对热插拔的支持。VME64扩展集是1997通过的新标准，它又被称为VME64x。它增加了一个160管脚连接器系列(按5行排列)，还在P1/J1和P2/J2之间加入了一个P0/J0连接器，另外新增设了一个3.3V电源管脚。该系统新增的两个边缘总线循环则把数据速率提高到160Mb/s。此外，还增加了EMC前置面板和ESD功能。VME320最大的改进是采用了星型互连的方法来达到数据传输加速的目的。它采用了一种叫做2eSST的协议，这是一种信源同步传输协议，可将理论数据速率提高到320Mb/s。SBS公司推出的VXS标准和VITA(VME国际贸易协会)开发的VPX标准。VXS为引用交换结构创造了条件，而VPX则将开关结构信号速率提升到了6.25Gb/s。与此同时，许多VME总线背板开始使用PMC（PCIMezzanineCard）插槽，以便能直接使用PCI板卡。制造商们还吸取了PCI板卡的构造因素，以使VME板卡跟上行业的步伐。
　　PCI-Express是最新的总线和接口标准，它原来的名称为“3GIO”，是由Intel提出的。很明显英特尔的意思是它代表着下一代I/O接口标准。认证发布后改名为“PCI-Express”。这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP，最终实现总线标准的统一。它的主要优势就是数据传输速率高，目前最高可达到10GB/s，而且还有相当大的发展潜力。PCIExpress也有多种规格，从PCIExpress1X到PCIExpress16X，能满足现在和将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。当然，要实现全面取代PCI和AGP也需要一个相当长的过程，就像当初PCI取代ISA一样，都会有个过渡的过程。
　　CompactPCI/PXI总线有替代VME/VXI总线趋势
　　VME/VXI总线继续在军事设备和大型测试系统方面占有一定的市场份额，但已经受到CompactPCI/PXI产品的强有力冲击。标准AT96总线工控机在军事装备和工业现场得到进一步应用。随着CompactPCI总线冗余设计技术、热插拔技术、自诊断技术的成熟，构造高可用性系统的简化，CompactPCI/PXI总线工控机技术将得到迅速普及和广泛应用，成为国内继STD总线工控机、IPC工控机之后最具普及前景的新一代高性能工控机。
　　加固性ISA/PCI总线工控机仍然占有一定的市场份额
　　现在工业控制机已经发生了很大的变化，过去专用的封闭式的架构迅速被PC技术的开放式架构所取代，其中最重要的原因之一就是软件的兼容性。工业控制机用户过去和现在都希望使用与所熟悉的桌面PC机相同的操作系统和开发工具，这就导致了开放式桌面PC在工业环境中的直接应用。然而，桌面PC机技术是面向商用机市场的，而不是相对比较小的工业计算机市场，它不具备工业级性能。由桌面PC技术衍生的ISA总线加固型计算机在工业上得到了相当广泛的应用。
　　1992年6月，Intel公司开发了快速的开放式PCI总线规范，作为局部和低层次的内部处理器总线。在两年之内几乎每个处理器制造商都将PCI作为计算机内部芯片级互连总线，而且自然地发展成了板级互连总线。1995年6月PCISIG正式公布了PCI局部总线规范2.1版，同时PICMG推出了第一个标准PCI/ISA无源背板总线标准，这样，加固型PCI/ISA总线工控机问世了。目前，PCI/ISA工控机主要制造商有：TexasMicrosystems、TeknorIndustrialComputers、IndustrialComputerSource、TrentonTerminals、I-Bus以及研华（ADVANTEC）、磐仪（Arbor）、大众、北京康拓等公司。
　　虽然加固型工控机对基于大母板的桌面机进行了工业化改造，但其背板技术仍然存在许多缺点：不良的热设计、不良的连接方式、不标准的模板尺寸等。虽然可维护性和可靠性得到了改进，但仍然不能满足工业控制要求。目前PCI/ISA工控机主要做控制系统的检测和管理机使用。
　　工控机向绿色环保发展
　　研祥智能股份推出了绿色健康工控机，以其朴素别致的外观，优越的防辐射、防电磁干扰、防震动性能，在业内刮起一阵绿色健康的旋风。
　　绿色工控机从主板到配套的机箱在内的每一个细节上精心设计，从电路设计、PCBCAD设计、BIOS功能到机构设计等软、硬件各方面都充分考虑可靠性、防电磁辐射、抗电磁干扰、防震动、电磁兼容、节能、静音、抗菌、环保等。在工控机个性基础上，增加了工控机的人性化，包括保护使用者的健康、保护工控机的健康和保护环境，在保证工控机自身健康方面，力求达到高品质、长寿命和本身材质的无害性。