解析工控機行業的現狀及技術發展趨勢 (1)

   工控機是計算機技術與自動控製技術結合的產物，不僅是計算機的重要門類,而且是實現工業生產自動化，實現優質、高產
、低耗
，提高工業企業經濟效益的重要技術手段。發展工控機對實現工業現代化
、促進產業信息化和振興經濟有重要意義。本文從工控機市場
、金融危機影響等方麵深入剖析其行業現狀，闡述了工控機技術發展趨勢。

　　工控機即工業控製計算機，英文簡稱IPC(IndustrialPersonalComputer)，是一種采用總線結構，對生產過程及機電設備、工藝裝備進行檢測與控製的工具總稱。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、內存、外設及接口，並有操作係統、控製網絡和協議
、計算能力、友好的人機界麵。

　　工控機行業的現狀

　　工控機市場分布

　　目前國內的工控機供應渠道主要來源於中國台灣及內地的廠商
，國外的產品(例如RADISYS
、ROCKWELL、INTEL等)經過幾年的市場拚殺後，由於成本高
、價格高
、服務難，現已完全退出國內市場。目前
，國內的IT業研發、加工技術力量不斷提升；各類芯片和各類器件、生產設備在國際市場基本可平等選購；軟件資源的可移植性可節省大量的人力
、物wu力li。在zai這zhe些xie有you利li條tiao件jian下xia，國guo內nei一yi些xie廠chang商shang抓zhua住zhu機ji會hui快kuai速su崛jue起qi，利li用yong本ben土tu綜zong合he競jing爭zheng優you勢shi逐zhu步bu將jiang國guo外wai品pin牌pai擠ji出chu國guo內nei工gong控kong市shi場chang。某mou些xie企qi業ye以yi每mei年nian超chao過guo100％的資產增長速度，鼎立於國內的工控市場，而且已成功打入國際工控市場。現國內市場主要工控機廠商有台灣的研華、磐儀、大眾和大陸的研祥、華北、康拓等。

　　研祥等單位IPC產品的發展勢頭強勁

；盛博的嵌入式產品已經進入國際市場，成為西門子、阿爾斯通等歐洲公司的配套產品；航天測控公司的VXI、PXI產品已成為國防工業中地麵測控產品；康拓公司的新一代CompactPCI、PXI係列產品也開發成功
，並成功地推出了基於APCI、PXI總線產品的KT8000自動測試平台
，引領了航天器地麵測控的新潮流。在我國台灣的同行中，除了研華
、磐儀等之外
，淩華科技集團的CompactPCI、PXI係列產品也頻頻出現在市場中。

　　工控行業的產品和技術非常特殊，屬於中間產品
，是為其他各行業提供可靠
、嵌入式、智能化的工業計算機。隨著社會信息化的不斷深入，關鍵性行業的關鍵任務將越來越多地依靠工控機，而以IPC為基礎的低成本工業控製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
、環保、交通、建築等行業的迅速發展，從數字家庭用的機頂盒、數字電視，到銀行櫃員機
、高速公路收費係統

、加油站管理、製造業生產線控製，金融、政府
、國防等行業信息化需求不斷增加

，對工控機的需求很大，工控機市場發展前景十分廣闊。

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

　　世界金融危機對工控機行業的影響

　　從2007年2月次貸危機開始的第一波
，到始於2008年9月yue的de次ci貸dai危wei機ji深shen化hua，金jin融rong危wei機ji開kai始shi向xiang實shi體ti經jing濟ji轉zhuan移yi，經jing濟ji衰shuai退tui的de跡ji象xiang出chu現xian第di二er波bo，危wei機ji在zai不bu斷duan加jia深shen。如ru果guo說shuo金jin融rong危wei機ji第di一yi波bo衝chong擊ji的de是shi房fang地di產chan、金(jin)融(rong)行(xing)業(ye)或(huo)者(zhe)虛(xu)擬(ni)經(jing)濟(ji)，對(dui)我(wo)國(guo)工(gong)控(kong)機(ji)行(xing)業(ye)影(ying)響(xiang)不(bu)大(da)
，可(ke)以(yi)置(zhi)身(shen)事(shi)外(wai)的(de)話(hua)，第(di)二(er)波(bo)的(de)到(dao)來(lai)則(ze)將(jiang)金(jin)融(rong)危(wei)機(ji)轉(zhuan)化(hua)為(wei)經(jing)濟(ji)危(wei)機(ji)，其(qi)衝(chong)擊(ji)向(xiang)實(shi)體(ti)經(jing)濟(ji)展(zhan)開(kai)，各(ge)實(shi)體(ti)行(xing)業(ye)或(huo)多(duo)或(huo)少(shao)都(dou)受(shou)到(dao)了(le)影(ying)響(xiang)，工(gong)控(kong)機(ji)行(xing)業(ye)也(ye)無(wu)法(fa)獨(du)善(shan)其(qi)身(shen)了(le)。

　　首shou先xian，由you於yu生sheng產chan要yao素su和he資zi源yuan價jia格ge的de大da幅fu上shang漲zhang使shi得de位wei居ju上shang遊you的de原yuan廠chang商shang成cheng本ben大da增zeng，因yin而er也ye就jiu不bu可ke能neng支zhi持chi其qi采cai取qu通tong過guo適shi度du的de讓rang利li優you惠hui以yi增zeng加jia或huo維wei持chi市shi場chang占zhan有you率lv的de策ce略lve，甚shen至zhi，原yuan廠chang商shang將jiang會hui通tong過guo不bu斷duan提ti高gao供gong貨huo價jia格ge以yi減jian少shao其qi自zi身shen銷xiao售shou利li潤run的de損sun失shi或huo至zhi少shao維wei持chi原yuan有you利li潤run不bu會hui下xia降jiang，同tong時shi位wei居ju下xia遊you的de最zui終zhong客ke戶hu也ye因yin為wei同tong樣yang的de原yuan因yin被bei迫po降jiang價jia銷xiao售shou，這zhe樣yang，就jiu把ba中zhong間jian的de利li潤run空kong間jian及ji生sheng存cun空kong間jian擠ji得de所suo剩sheng無wu幾ji。

　　qici
，hongguantiaokongdailaidejinsuohuobizhengcedaozhileshichangzijingonggeiliangdedafuxiajianghezijinchengbendedafubiaosheng，zheyijingbudandanshijiyaqiyelirunkongjiandewenti
，gengjiashangshengdaoleweijiqiyeshengcunanquandegaodu。xiangdangshuliangdexiwangzaicihuanjiezhongshengcunxialaidezhizaoqiyedoubudebuxiangbanfayasuoyingshouzhangkuan，shiliangkuodayingfuzhangkuan。zuizhongyaodeshi
，suizhequanqiutongzhangerlaidequanqiujingjishuaituichuxianduanni，xiangyingdiquanqiuxiaofeiyedouchuxianlejiaoweimingxiandeyizhi，erzhexiedoudadajiajuleshengchanzhizaoqiyedeshengcunkunjing
，chengxiandexianxiangjiushiyouyuxiaoshoulujingdebianzhaibianxidailailedaoludusaidezhuangkuang，yushijingzhengjinyibujiaju。zaizheyangdedahuanjingxia
，zaijiazhijinxienianzhongguojingjixuejiezongjiechulaideyouzhongguotesede“餓狼現象”的普遍存在，工控行業也就不可避免地陷入了同質化的惡劣競爭狀態之中。

　　工控機行業服務於紡織
、建築、汽車、造船、印刷、石化等多個行業
，隨著這些行業在金融危機中受到波及，工控機行業也或多或少受到了影響。

　　解析工控機行業的現狀及技術發展趨勢 (2)

　　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係統內部，在工業極端環境裏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、抗震動衝擊能力差、元器件失效率高
、平均修複時間（MTTR）長、維護困難等問題

，難以滿足工業控製任務的苛刻要求。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
，產生了一係列基於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總線工業控製機。

　　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，而不受小板尺寸限製。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規範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規範
，產品可以互操作。STD32總線在保留簡單控製總線特點的同時，采用了今天的先進技術設計OEM產品，如80486和Pentium係列處理器技術。

　　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係列單片機信號線，由於其應用的廣泛性被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。相對於傳統的VME係統，VME64加大了傳輸帶寬，拓展了地址空間並方便了板卡插拔。它將6U板的數據線寬和地址範圍擴展到了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管腳連接器係列(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。該係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前置麵板和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。製造商們還吸取了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。認證發布後改名為“PCI-Express”。這個新標準將全麵取代現行的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
，要實現全麵取代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係統方麵占有一定的市場份額，但已經受到CompactPCI/PXI產品的強有力衝擊。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總線冗餘設計技術、熱插拔技術、自診斷技術的成熟，構造高可用性係統的簡化，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工控機之後最具普及前景的新一代高性能工控機。

　　解析工控機行業的現狀及技術發展趨勢 (3)

　　加固性ISA/PCI總線工控機仍然占有一定的市場份額

　　現在工業控製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。工業控製機用戶過去和現在都希望使用與所熟悉的桌麵PC機相同的操作係統和開發工具，這就導致了開放式桌麵PC在工業環境中的直接應用。然而，桌麵PC機技術是麵向商用機市場的，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。由桌麵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總線規範，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製造商都將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局部總線規範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工控機主要製造商有：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於大母板的桌麵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製要求。目前PCI/ISA工控機主要做控製係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、防電磁幹擾、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
、硬件各方麵都充分考慮可靠性、防電磁輻射、抗電磁幹擾、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麵，力求達到高品質、長壽命和本身材質的無害性。