工控機總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展與應用

作者：時(shí)間：2013-03-14 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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CompactPCI簡(jiǎn)稱(chēng)cPCI，中文又稱(chēng)緊湊型PCI，是國際PICMG協(xié)會(huì )于1994提出來(lái)的一種總線(xiàn)接口標準。它的出現解決了多年來(lái)電信系統工程師與設備制造商面臨的棘手問(wèn)題，將VME密集堅固的封裝和大型設備的極佳冷卻效果以及PC廉價(jià)、易采用最新處理能力的芯片結合在一起，保證了99.999%的高可靠度，極大降低了硬件和軟件開(kāi)發(fā)成本。目前PCI總線(xiàn)已成為了事實(shí)上計算機的標準總線(xiàn)。

CompactPCI所具有的開(kāi)放性、高可靠性、可熱插拔（Hot Swap），使該技術(shù)除了可以廣泛應用在通訊、網(wǎng)絡(luò )、計算機電話(huà)整和（Computer Telephony），也適合實(shí)時(shí)系統控制（Real Time Machine Control）、產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化、實(shí)時(shí)數據采集（Real-Time Data Acquisition）、軍事系統等需要高速運算、智能交通、航空航天、醫療器械、水利等模塊化及高可靠度、可長(cháng)期使用的應用領(lǐng)域。

早在1995年，香港塞德公司將具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗等優(yōu)勢的最新總線(xiàn)類(lèi)產(chǎn)品Compact PCI推向中國市場(chǎng)，同時(shí)亦把美國PICMG協(xié)會(huì )的發(fā)展情況介紹到中國。我國工控界權威人士即達成共識：要跟蹤高科技，保持與世界工控產(chǎn)品的同步運作，必須攜手聯(lián)合，優(yōu)勢疊加，共同研發(fā)，才能促進(jìn)Compact PCI在我國的發(fā)展，使Compact PCI成為我國工控界的共用資源。

一、中國工業(yè)計算機的發(fā)展

80年代初，我國在引進(jìn)、消化吸收的基礎上，經(jīng)過(guò)技術(shù)創(chuàng )新，研制成功了STD總線(xiàn)工業(yè)計算機。STD工控機因具有靈活的組合方式、成本低、小板結構及廣泛的兼容性等優(yōu)點(diǎn)，自1984年國內開(kāi)始從事開(kāi)發(fā)和推廣應用以來(lái)，被廣泛地應用于鋼鐵冶金、石油化工、機電成套設備、醫藥食品、數控機床、工業(yè)爐窯等工業(yè)領(lǐng)域、以及軍工和科研設備中。STD工控機型號眾多，包括INTEL8088/80188、80286、80386、80486和NEC公司的V20、V40、V50等CPU類(lèi)型的機型，其中以采用NEC公司V40芯片設計的V40系統最具代表性，該系統于1994年被率先成功地應用于水輪發(fā)電機——變壓器組繼電保護、水輪發(fā)電機勵磁等電氣二次成套裝置中?，F場(chǎng)實(shí)際商業(yè)運行表明：STD工控系統較為穩定，但其體系結構仍存不足。

STD工控機的不足：

STD工控機板采用“金手指 ”拔插，間或造成印制板邊緣插頭近處銅箔斷裂或總線(xiàn)接觸不良。
模擬輸入測量線(xiàn)和I/O信號線(xiàn)采用前端扁平電纜連接使整個(gè)系統運行的可靠性受到潛在威脅。
原類(lèi)似STD5459型號的智能A/D采集板采集速度較慢；且板上四選一模擬開(kāi)關(guān)、采樣保持器軟故障偶有發(fā)生。
隨著(zhù)WINDOWS窗口系統的使用習慣養成，用戶(hù)已明顯感覺(jué)到在LED方式下進(jìn)行參數整定相當不方便，因為需要記憶過(guò)多的功能鍵。
原STD工控機由于考慮到通用性和可擴充性，造成許多系統“冗余” 、系統資源浪費。

在90年代以后，由于STD工控機的不足，以及需要滿(mǎn)足不同應用領(lǐng)域的高性能、高可靠、高可用的經(jīng)濟型工業(yè)計算機的需求，STD總線(xiàn)的工控機逐漸被淘汰。90年代采用ISA和PCI總線(xiàn)的IPC取代STD開(kāi)始得到應用和普及。但由于IPC的板級互連結構和機械結構的限制，引起諸多不可靠因素，如散熱不合理、抗振動(dòng)和沖擊能力差、電磁兼容性等，從90年代末開(kāi)始，發(fā)展勢頭變慢，而且市場(chǎng)占有率開(kāi)始下降，逐漸退出高可靠性領(lǐng)域。

二、 CompactPCI技術(shù)

經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，PCI總線(xiàn)以其優(yōu)越的電性能獲得了業(yè)界的一致認可。同時(shí)利用PCI總線(xiàn)的電性能，結合不同的機械結構，產(chǎn)生了各種各樣的總線(xiàn)。

CPCI總線(xiàn)：將PCI總線(xiàn)與歐規卡的機械結構相結合，具有抗振性能好、高可用性等優(yōu)點(diǎn)，而且可以支持熱插拔(Hot Swap)、后走線(xiàn)(Rear IO)，目前在電信、軍工、交通等領(lǐng)域正在得到廣泛的應用。
PXI總線(xiàn)：在CPCI基礎上加入同步時(shí)鐘、觸發(fā)等量測專(zhuān)用總線(xiàn)，在測量、控制領(lǐng)域正得到越來(lái)越多的應用。
PC104 Plus總線(xiàn)：將PCI總線(xiàn)與PC104板的機械結構相結合，具有效率高、維護量少、體積小型等特點(diǎn)，在各種嵌入式應用中很受歡迎。
PCMCIA總線(xiàn)：常用于筆記本電腦。
PMC總線(xiàn)：配合CPCI總線(xiàn)在電信行業(yè)中使用。

CompactPCI技術(shù)是在PCI技術(shù)基礎之上經(jīng)過(guò)改造而成，具體有三個(gè)方面：

一是繼續采用PCI局部總線(xiàn)技術(shù)；二是拋棄IPC傳統機械結構，改用經(jīng)過(guò)20年實(shí)踐檢驗了的高可靠歐洲卡結構，改善了散熱條件、提高了抗振動(dòng)沖擊能力、符合電磁兼容性要求；三是拋棄IPC的金手指式互連方式，改用2mm密度的針孔連接器，具有氣密性、防腐性，進(jìn)一步提高了可靠性，并增加了負載能力。

經(jīng)過(guò)改造的CompactPCI工業(yè)計算機適合工業(yè)現場(chǎng)應用。由于具有熱插拔和冗余設計能力，可以構建高可用性系統，滿(mǎn)足電信、數字通信、軍事裝備以及其它高可靠領(lǐng)域的要求。目前CompactPCI技術(shù)是國際最先進(jìn)的工業(yè)計算機技術(shù)。 光電開(kāi)關(guān)相關(guān)文章:光電開(kāi)關(guān)原理

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