解析工控機行業(yè)的現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢

　　工控機是計算機技術(shù)與自動控制技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，不僅是計算機的重要門類,而且是實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗，提高工業(yè)企業(yè)經(jīng)濟效益的重要技術(shù)手段。發(fā)展工控機對實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)信息化和振興經(jīng)濟有重要意義。本文從工控機市場、金融危機影響等方面深入剖析其行業(yè)現(xiàn)狀，闡述了工控機技術(shù)發(fā)展趨勢。

　　工控機即工業(yè)控制計算機，英文簡稱IPC(IndustrialPersonalComputer)，是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)過程及機電設(shè)備、工藝裝備進(jìn)行檢測與控制的工具總稱。工控機具有重要的計算機屬性和特征，如具有計算機CPU、硬盤、內(nèi)存、外設(shè)及接口，并有操作系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議、計算能力、友好的人機界面。

　　工控機行業(yè)的現(xiàn)狀

　　工控機市場分布

　　目前國內(nèi)的工控機供應(yīng)渠道主要來源于中國臺灣及內(nèi)地的廠商，國外的產(chǎn)品(例如RADISYS、ROCKWELL、INTEL等)經(jīng)過幾年的市場拼殺后，由于成本高、價格高、服務(wù)難，現(xiàn)已完全退出國內(nèi)市場。目前，國內(nèi)的IT業(yè)研發(fā)、加工技術(shù)力量不斷提升；各類芯片和各類器件、生產(chǎn)設(shè)備在國際市場基本可平等選購；軟件資源的可移植性可節(jié)省大量的人力、物力。在這些有利條件下，國內(nèi)一些廠商抓住機會快速崛起，利用本土綜合競爭優(yōu)勢逐步將國外品牌擠出國內(nèi)工控市場。某些企業(yè)以每年超過100％的資產(chǎn)增長速度，鼎立于國內(nèi)的工控市場，而且已成功打入國際工控市場?，F(xiàn)國內(nèi)市場主要工控機廠商有臺灣的研華、磐儀、大眾和大陸的研祥、華北、康拓等。

　　研祥等單位IPC產(chǎn)品的發(fā)展勢頭強勁；盛博的嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入國際市場，成為西門子、阿爾斯通等歐洲公司的配套產(chǎn)品；航天測控公司的VXI、PXI產(chǎn)品已成為國防工業(yè)中地面測控產(chǎn)品；康拓公司的新一代CompactPCI、PXI系列產(chǎn)品也開發(fā)成功，并成功地推出了基于APCI、PXI總線產(chǎn)品的KT8000自動測試平臺，引領(lǐng)了航天器地面測控的新潮流。在我國臺灣的同行中，除了研華、磐儀等之外，凌華科技集團的CompactPCI、PXI系列產(chǎn)品也頻頻出現(xiàn)在市場中。

　　工控行業(yè)的產(chǎn)品和技術(shù)非常特殊，屬于中間產(chǎn)品，是為其他各行業(yè)提供可靠、嵌入式、智能化的工業(yè)計算機。隨著社會信息化的不斷深入，關(guān)鍵性行業(yè)的關(guān)鍵任務(wù)將越來越多地依靠工控機，而以IPC為基礎(chǔ)的低成本工業(yè)控制自動化正在成為主流，本土工控機廠商所受到的重視程度也越來越高。隨著電力、冶金、石化、環(huán)保、交通、建筑等行業(yè)的迅速發(fā)展，從數(shù)字家庭用的機頂盒、數(shù)字電視，到銀行柜員機、高速公路收費系統(tǒng)、加油站管理、制造業(yè)生產(chǎn)線控制，金融、政府、國防等行業(yè)信息化需求不斷增加，對工控機的需求很大，工控機市場發(fā)展前景十分廣闊。

　　近年來，國際上FCS、DCS、PLC、IPC、NC以及各類嵌入式控制裝置正處在快速發(fā)展之中，市場規(guī)模以每年10％～15％的速度增長，而我國的發(fā)展速度更居于世界前列，目前我國工控機的市場規(guī)模約200億元。

　　世界金融危機對工控機行業(yè)的影響

　　從2007年2月次貸危機開始的第一波，到始于2008年9月的次貸危機深化，金融危機開始向?qū)嶓w經(jīng)濟轉(zhuǎn)移，經(jīng)濟衰退的跡象出現(xiàn)第二波，危機在不斷加深。如果說金融危機第一波沖擊的是房地產(chǎn)、金融行業(yè)或者虛擬經(jīng)濟，對我國工控機行業(yè)影響不大，可以置身事外的話，第二波的到來則將金融危機轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟危機，其沖擊向?qū)嶓w經(jīng)濟展開，各實體行業(yè)或多或少都受到了影響，工控機行業(yè)也無法獨善其身了。

　　首先，由于生產(chǎn)要素和資源價格的大幅上漲使得位居上游的原廠商成本大增，因而也就不可能支持其采取通過適度的讓利優(yōu)惠以增加或維持市場占有率的策略，甚至，原廠商將會通過不斷提高供貨價格以減少其自身銷售利潤的損失或至少維持原有利潤不會下降，同時位居下游的最終客戶也因為同樣的原因被迫降價銷售，這樣，就把中間的利潤空間及生存空間擠得所剩無幾。

　　其次，宏觀調(diào)控帶來的緊縮貨幣政策導(dǎo)致了市場資金供給量的大幅下降和資金成本的大幅飆升，這已經(jīng)不單單是擠壓企業(yè)利潤空間的問題，更加上升到了危及企業(yè)生存安全的高度。相當(dāng)數(shù)量的希望在此環(huán)節(jié)中生存下來的制造企業(yè)都不得不想辦法壓縮應(yīng)收賬款，適量擴大應(yīng)付賬款。最重要的是，隨著全球通脹而來的全球經(jīng)濟衰退初現(xiàn)端倪，相應(yīng)地全球消費也都出現(xiàn)了較為明顯的抑制，而這些都大大加劇了生產(chǎn)制造企業(yè)的生存困境，呈現(xiàn)的現(xiàn)象就是由于銷售路徑的變窄變細(xì)帶來了道路堵塞的狀況，于是競爭進(jìn)一步加劇。在這樣的大環(huán)境下，再加之近些年中國經(jīng)濟學(xué)界總結(jié)出來的有中國特色的“餓狼現(xiàn)象”的普遍存在，工控行業(yè)也就不可避免地陷入了同質(zhì)化的惡劣競爭狀態(tài)之中。

　　工控機行業(yè)服務(wù)于紡織、建筑、汽車、造船、印刷、石化等多個行業(yè)，隨著這些行業(yè)在金融危機中受到波及，工控機行業(yè)也或多或少受到了影響。

　　解析工控機行業(yè)的現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢 (2)

　　工控機行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢

　　PC技術(shù)推動了工控機技術(shù)的發(fā)展

　　工控機是嵌入在工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)部，在工業(yè)極端環(huán)境里能夠連續(xù)長期穩(wěn)定可靠工作的工業(yè)型計算機。隨著IntelCPU和MicrosoftDOS/WINDOWS架構(gòu)演變成事實上的標(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)型計算機的要求，除了VME總線工控機外，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，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。

　　各種總線工控機向高性能、高可靠方向發(fā)展

　　STD總線工控機采用單片計算機（Computer-on-a-chip）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)型的高端計算機。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的同時，采用了今天的先進(jìn)技術(shù)設(shè)計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年推出的第一代32位工業(yè)開放標(biāo)準(zhǔn)總線，其主要特點是其信號線模仿Motorola公司生產(chǎn)的68000系列單片機信號線，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(biāo)準(zhǔn)，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(shè)了一個3.3V電源管腳。該系統(tǒng)新增的兩個邊緣總線循環(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。VME320最大的改進(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國際貿(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，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是最新的總線和接口標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)。認(rèn)證發(fā)布后改名為“PCI-Express”。這個新標(biāo)準(zhǔn)將全面取代現(xiàn)行的PCI和AGP，最終實現(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，目前最高可達(dá)到10GB/s，而且還有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿ΑCIExpress也有多種規(guī)格，從PCIExpress1X到PCIExpress16X，能滿足現(xiàn)在和將來一定時間內(nèi)出現(xiàn)的低速設(shè)備和高速設(shè)備的需求。當(dāng)然，要實現(xiàn)全面取代PCI和AGP也需要一個相當(dāng)長的過程，就像當(dāng)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(xù)在軍事設(shè)備和大型測試系統(tǒng)方面占有一定的市場份額，但已經(jīng)受到CompactPCI/PXI產(chǎn)品的強有力沖擊。標(biāo)準(zhǔn)AT96總線工控機在軍事裝備和工業(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、IPC工控機之后最具普及前景的新一代高性能工控機。

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　　加固性ISA/PCI總線工控機仍然占有一定的市場份額

　　現(xiàn)在工業(yè)控制機已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，過去專用的封閉式的架構(gòu)迅速被PC技術(shù)的開放式架構(gòu)所取代，其中最重要的原因之一就是軟件的兼容性。工業(yè)控制機用戶過去和現(xiàn)在都希望使用與所熟悉的桌面PC機相同的操作系統(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機技術(shù)是面向商用機市場的，而不是相對比較小的工業(yè)計算機市場，它不具備工業(yè)級性能。由桌面PC技術(shù)衍生的ISA總線加固型計算機在工業(yè)上得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。

　　1992年6月，Intel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)幾乎每個處理器制造商都將PCI作為計算機內(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PICMG推出了第一個標(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(jìn)行了工業(yè)化改造，但其背板技術(shù)仍然存在許多缺點：不良的熱設(shè)計、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工控機主要做控制系統(tǒng)的檢測和管理機使用。

　　工控機向綠色環(huán)保發(fā)展

　　研祥智能股份推出了綠色健康工控機，以其樸素別致的外觀，優(yōu)越的防輻射、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)。

　　綠色工控機從主板到配套的機箱在內(nèi)的每一個細(xì)節(jié)上精心設(shè)計，從電路設(shè)計、PCBCAD設(shè)計、BIOS功能到機構(gòu)設(shè)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(jié)能、靜音、抗菌、環(huán)保等。在工控機個性基礎(chǔ)上，增加了工控機的人性化，包括保護(hù)使用者的健康、保護(hù)工控機的健康和保護(hù)環(huán)境，在保證工控機自身健康方面，力求達(dá)到高品質(zhì)、長壽命和本身材質(zhì)的無害性。