工控機行業技術發展趨勢

PC技術推動了工控機技術的發展
　　工控機是嵌入在工業系統內部，在工業極端環境里能夠連續長期穩定可靠工作的工業型計算機。隨著IntelCPU和MicrosoftDOS/WINDOWS架構演變成事實上的標準，ISA/PCI總線加固型工業PC（IPC）開始向工業領域滲透。IPC雖然經過了工業化改造（如取消了大母板，采用無源背板、插卡式模板，工業電源，全鋼密封機箱微正壓散熱，溫度自動檢測和調整等），但其本質上仍然不是工業型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、平均修復時間（MTTR）長、維護困難等問題，難以滿足工業控制任務的苛刻要求。為了滿足市場對工業型計算機的要求，除了VME總線工控機外，產生了一系列基于PC的、與ISA/PCI總線標準兼容的嵌入式工控機，其中比較有代表性的是CompactPCI/PXI總線、AT96總線、STD總線和STD32總線工業控制機。
　　各種總線工控機向高性能、高可靠方向發展
　　STD總線工控機采用單片計算機（Computer-on-a-chip）技術，可以繼續提升“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總線工控機已經升級到486DX，可以滿足大多數應用要求。1990年9月，STD32MG公布STD32規范1.0版。STD32具有32bit數據寬度，32bit尋址能力，是工業型的高端計算機。STD32總線兼容STD-80規范，產品可以互操作。STD32總線在保留簡單控制總線特點的同時，采用了今天的先進技術設計OEM產品，如80486和Pentium系列處理器技術。
　　VME(VersaModelEurocard)總線是由Motorola公司1981年推出的第一代32位工業開放標準總線，其主要特點是其信號線模仿Motorola公司生產的68000系列單片機信號線，由于其應用的廣泛性被IEEE收為標準，即IEEE1014-1987，其標準文件為VMEbusspecificationRevC.1。1995年，VME總線的新一代架構VME64脫穎而出。相對于傳統的VME系統，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板的數據線寬和地址范圍擴展到了64bit，給3U板提供了32bit和40bit地址模塊，傳輸帶寬達到了80Mb/s，增加了總線鎖定周期，增加了第一插槽探測功能，加入了對熱插拔的支持。VME64擴展集是1997通過的新標準，它又被稱為VME64x。它增加了一個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P0/J0連接器，另外新增設了一個3.3V電源管腳。該系統新增的兩個邊緣總線循環則把數據速率提高到160Mb/s。此外，還增加了EMC前置面板和ESD功能。VME320最大的改進是采用了星型互連的方法來達到數據傳輸加速的目的。它采用了一種叫做2eSST的協議，這是一種信源同步傳輸協議，可將理論數據速率提高到320Mb/s。SBS公司推出的VXS標準和VITA(VME國際貿易協會)開發的VPX標準。VXS為引用交換結構創造了條件，而VPX則將開關結構信號速率提升到了6.25Gb/s。與此同時，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板卡的構造因素，以使VME板卡跟上行業的步伐。
　　PCI-Express是最新的總線和接口標準，它原來的名稱為“3GIO”，是由Intel提出的。很明顯英特爾的意思是它代表著下一代I/O接口標準。認證發布后改名為“PCI-Express”。這個新標準將全面取代現行的PCI和AGP，最終實現總線標準的統一。它的主要優勢就是數據傳輸速率高，目前最高可達到10GB/s，而且還有相當大的發展潛力。PCIExpress也有多種規格，從PCIExpress1X到PCIExpress16X，能滿足現在和將來一定時間內出現的低速設備和高速設備的需求。當然，要實現全面取代PCI和AGP也需要一個相當長的過程，就像當初PCI取代ISA一樣，都會有個過渡的過程。
　　CompactPCI/PXI總線有替代VME/VXI總線趨勢
　　VME/VXI總線繼續在軍事設備和大型測試系統方面占有一定的市場份額，但已經受到CompactPCI/PXI產品的強有力沖擊。標準AT96總線工控機在軍事裝備和工業現場得到進一步應用。隨著CompactPCI總線冗余設計技術、熱插拔技術、自診斷技術的成熟，構造高可用性系統的簡化，CompactPCI/PXI總線工控機技術將得到迅速普及和廣泛應用，成為國內繼STD總線工控機、IPC工控機之后最具普及前景的新一代高性能工控機。
　　加固性ISA/PCI總線工控機仍然占有一定的市場份額
　　現在工業控制機已經發生了很大的變化，過去專用的封閉式的架構迅速被PC技術的開放式架構所取代，其中最重要的原因之一就是軟件的兼容性。工業控制機用戶過去和現在都希望使用與所熟悉的桌面PC機相同的操作系統和開發工具，這就導致了開放式桌面PC在工業環境中的直接應用。然而，桌面PC機技術是面向商用機市場的，而不是相對比較小的工業計算機市場，它不具備工業級性能。由桌面PC技術衍生的ISA總線加固型計算機在工業上得到了相當廣泛的應用。
　　1992年6月，Intel公司開發了快速的開放式PCI總線規范，作為局部和低層次的內部處理器總線。在兩年之內幾乎每個處理器制造商都將PCI作為計算機內部芯片級互連總線，而且自然地發展成了板級互連總線。1995年6月PCISIG正式公布了PCI局部總線規范2.1版，同時PICMG推出了第一個標準PCI/ISA無源背板總線標準，這樣，加固型PCI/ISA總線工控機問世了。目前，PCI/ISA工控機主要制造商有：TexasMicrosystems、TeknorIndustrialComputers、IndustrialComputerSource、TrentonTerminals、I-Bus以及研華（ADVANTEC）、磐儀（Arbor）、大眾、北京康拓等公司。
　　雖然加固型工控機對基于大母板的桌面機進行了工業化改造，但其背板技術仍然存在許多缺點：不良的熱設計、不良的連接方式、不標準的模板尺寸等。雖然可維護性和可靠性得到了改進，但仍然不能滿足工業控制要求。目前PCI/ISA工控機主要做控制系統的檢測和管理機使用。
　　工控機向綠色環保發展
　　研祥智能股份推出了綠色健康工控機，以其樸素別致的外觀，優越的防輻射、防電磁干擾、防震動性能，在業內刮起一陣綠色健康的旋風。
　　綠色工控機從主板到配套的機箱在內的每一個細節上精心設計，從電路設計、PCBCAD設計、BIOS功能到機構設計等軟、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、節能、靜音、抗菌、環保等。在工控機個性基礎上，增加了工控機的人性化，包括保護使用者的健康、保護工控機的健康和保護環境，在保證工控機自身健康方面，力求達到高品質、長壽命和本身材質的無害性。