解析工控機行業(yè)的現狀及技術(shù)發(fā)展趨勢

　　工控機是計算機技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)結合的產(chǎn)物，不僅是計算機的重要門(mén)類(lèi),而且是實(shí)現工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化，實(shí)現優(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(shí)現工業(yè)現代化、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(chǎng)、金融危機影響等方面深入剖析其行業(yè)現狀，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(jiǎn)稱(chēng)IPC(IndustrialPersonalComputer)，是一種采用總線(xiàn)結構，對生產(chǎn)過(guò)程及機電設備、工藝裝備進(jìn)行檢測與控制的工具總稱(chēng)。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(pán)、內存、外設及接口，并有操作系統、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)的現狀

　　工控機市場(chǎng)分布

　　目前國內的工控機供應渠道主要來(lái)源于中國臺灣及內地的廠(chǎng)商，國外的產(chǎn)品(例如RADISYS、ROCKWELL、INTEL等)經(jīng)過(guò)幾年的市場(chǎng)拼殺后，由于成本高、價(jià)格高、服務(wù)難，現已完全退出國內市場(chǎng)。目前，國內的IT業(yè)研發(fā)、加工技術(shù)力量不斷提升；各類(lèi)芯片和各類(lèi)器件、生產(chǎn)設備在國際市場(chǎng)基本可平等選購；軟件資源的可移植性可節省大量的人力、物力。在這些有利條件下，國內一些廠(chǎng)商抓住機會(huì )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工控市場(chǎng)。某些企業(yè)以每年超過(guò)100％的資產(chǎn)增長(cháng)速度，鼎立于國內的工控市場(chǎng)，而且已成功打入國際工控市場(chǎng)?，F國內市場(chǎng)主要工控機廠(chǎng)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(chǎng)，成為西門(mén)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(kāi)發(fā)成功，并成功地推出了基于A(yíng)PCI、PXI總線(xiàn)產(chǎn)品的KT8000自動(dòng)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)品也頻頻出現在市場(chǎng)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(zhù)社會(huì )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(lái)越多地依靠工控機，而以IPC為基礎的低成本工業(yè)控制自動(dòng)化正在成為主流，本土工控機廠(chǎng)商所受到的重視程度也越來(lái)越高。隨著(zhù)電力、冶金、石化、環(huán)保、交通、建筑等行業(yè)的迅速發(fā)展，從數字家庭用的機頂盒、數字電視，到銀行柜員機、高速公路收費系統、加油站管理、制造業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)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(chǎng)發(fā)展前景十分廣闊。

　　近年來(lái)，國際上FCS、DCS、PLC、IPC、NC以及各類(lèi)嵌入式控制裝置正處在快速發(fā)展之中，市場(chǎng)規模以每年10％～15％的速度增長(cháng)，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(chǎng)規模約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(kāi)始的第一波，到始于2008年9月的次貸危機深化，金融危機開(kāi)始向實(shí)體經(jīng)濟轉移，經(jīng)濟衰退的跡象出現第二波，危機在不斷加深。如果說(shuō)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(huà)，第二波的到來(lái)則將金融危機轉化為經(jīng)濟危機，其沖擊向實(shí)體經(jīng)濟展開(kāi)，各實(shí)體行業(yè)或多或少都受到了影響，工控機行業(yè)也無(wú)法獨善其身了。

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

　　其次，宏觀(guān)調控帶來(lái)的緊縮貨幣政策導致了市場(chǎng)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(wèn)題，更加上升到了危及企業(yè)生存安全的高度。相當數量的希望在此環(huán)節中生存下來(lái)的制造企業(yè)都不得不想辦法壓縮應收賬款，適量擴大應付賬款。最重要的是，隨著(zhù)全球通脹而來(lái)的全球經(jīng)濟衰退初現端倪，相應地全球消費也都出現了較為明顯的抑制，而這些都大大加劇了生產(chǎn)制造企業(yè)的生存困境，呈現的現象就是由于銷(xiāo)售路徑的變窄變細帶來(lái)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)界總結出來(lái)的有中國特色的“餓狼現象”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(chē)、造船、印刷、石化等多個(gè)行業(yè)，隨著(zhù)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(dòng)了工控機技術(shù)的發(fā)展

　　工控機是嵌入在工業(yè)系統內部，在工業(yè)極端環(huán)境里能夠連續長(cháng)期穩定可靠工作的工業(yè)型計算機。隨著(zhù)IntelCPU和MicrosoftDOS/WINDOWS架構演變成事實(shí)上的標準，ISA/PCI總線(xiàn)加固型工業(yè)PC（IPC）開(kāi)始向工業(yè)領(lǐng)域滲透。IPC雖然經(jīng)過(guò)了工業(yè)化改造（如取消了大母板，采用無(wú)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(dòng)檢測和調整等），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(dòng)沖擊能力差、元器件失效率高、平均修復時(shí)間（MTTR）長(cháng)、維護困難等問(wèn)題，難以滿(mǎn)足工業(yè)控制任務(wù)的苛刻要求。為了滿(mǎn)足市場(chǎng)對工業(yè)型計算機的要求，除了VME總線(xiàn)工控機外，產(chǎn)生了一系列基于PC的、與ISA/PCI總線(xiàn)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(xiàn)、AT96總線(xiàn)、STD總線(xiàn)和STD32總線(xiàn)工業(yè)控制機。

　　各種總線(xiàn)工控機向高性能、高可靠方向發(fā)展

　　STD總線(xiàn)工控機采用單片計算機（Computer-on-a-chip）技術(shù)，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(xiàn)工控機已經(jīng)升級到486DX，可以滿(mǎn)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(yè)型的高端計算機。STD32總線(xiàn)兼容STD-80規范，產(chǎn)品可以互操作。STD32總線(xiàn)在保留簡(jiǎn)單控制總線(xiàn)特點(diǎn)的同時(shí)，采用了今天的先進(jìn)技術(shù)設計OEM產(chǎn)品，如80486和Pentium系列處理器技術(shù)。

　　VME(VersaModelEurocard)總線(xiàn)是由Motorola公司1981年推出的第一代32位工業(yè)開(kāi)放標準總線(xiàn)，其主要特點(diǎn)是其信號線(xiàn)模仿Motorola公司生產(chǎn)的68000系列單片機信號線(xiàn)，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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(guò)的新標準，它又被稱(chēng)為VME64x。它增加了一個(gè)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(gè)P0/J0連接器，另外新增設了一個(gè)3.3V電源管腳。該系統新增的兩個(gè)邊緣總線(xiàn)循環(huán)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(jìn)是采用了星型互連的方法來(lái)達到數據傳輸加速的目的。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(xié)會(huì ))開(kāi)發(fā)的VPX標準。VXS為引用交換結構創(chuàng )造了條件，而VPX則將開(kāi)關(guān)結構信號速率提升到了6.25Gb/s。與此同時(shí)，許多VME總線(xiàn)背板開(kāi)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(yè)的步伐。

　　PCI-Express是最新的總線(xiàn)和接口標準，它原來(lái)的名稱(chēng)為“3GIO”，是由Intel提出的。很明顯英特爾的意思是它代表著(zhù)下一代I/O接口標準。認證發(fā)布后改名為“PCI-Express”。這個(gè)新標準將全面取代現行的PCI和AGP，最終實(shí)現總線(xiàn)標準的統一。它的主要優(yōu)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(fā)展潛力。PCIExpress也有多種規格，從PCIExpress1X到PCIExpress16X，能滿(mǎn)足現在和將來(lái)一定時(shí)間內出現的低速設備和高速設備的需求。當然，要實(shí)現全面取代PCI和AGP也需要一個(gè)相當長(cháng)的過(guò)程，就像當初PCI取代ISA一樣，都會(huì )有個(gè)過(guò)渡的過(guò)程。

　　CompactPCI/PXI總線(xiàn)有替代VME/VXI總線(xiàn)趨勢

　　VME/VXI總線(xiàn)繼續在軍事設備和大型測試系統方面占有一定的市場(chǎng)份額，但已經(jīng)受到CompactPCI/PXI產(chǎn)品的強有力沖擊。標準AT96總線(xiàn)工控機在軍事裝備和工業(yè)現場(chǎng)得到進(jìn)一步應用。隨著(zhù)CompactPCI總線(xiàn)冗余設計技術(shù)、熱插拔技術(shù)、自診斷技術(shù)的成熟，構造高可用性系統的簡(jiǎn)化，CompactPCI/PXI總線(xiàn)工控機技術(shù)將得到迅速普及和廣泛應用，成為國內繼STD總線(xiàn)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。

　　解析工控機行業(yè)的現狀及技術(shù)發(fā)展趨勢 (3)

　　加固性ISA/PCI總線(xiàn)工控機仍然占有一定的市場(chǎng)份額

　　現在工業(yè)控制機已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，過(guò)去專(zhuān)用的封閉式的架構迅速被PC技術(shù)的開(kāi)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(yè)控制機用戶(hù)過(guò)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(kāi)發(fā)工具，這就導致了開(kāi)放式桌面PC在工業(yè)環(huán)境中的直接應用。然而，桌面PC機技術(shù)是面向商用機市場(chǎng)的，而不是相對比較小的工業(yè)計算機市場(chǎng)，它不具備工業(yè)級性能。由桌面PC技術(shù)衍生的ISA總線(xiàn)加固型計算機在工業(yè)上得到了相當廣泛的應用。

　　1992年6月，Intel公司開(kāi)發(fā)了快速的開(kāi)放式PCI總線(xiàn)規范，作為局部和低層次的內部處理器總線(xiàn)。在兩年之內幾乎每個(gè)處理器制造商都將PCI作為計算機內部芯片級互連總線(xiàn)，而且自然地發(fā)展成了板級互連總線(xiàn)。1995年6月PCISIG正式公布了PCI局部總線(xiàn)規范2.1版，同時(shí)PICMG推出了第一個(gè)標準PCI/ISA無(wú)源背板總線(xiàn)標準，這樣，加固型PCI/ISA總線(xiàn)工控機問(wèn)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(diǎn)：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(jìn)，但仍然不能滿(mǎn)足工業(yè)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(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(guān)，優(yōu)越的防輻射、防電磁干擾、防震動(dòng)性能，在業(yè)內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的每一個(gè)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(dòng)、電磁兼容、節能、靜音、抗菌、環(huán)保等。在工控機個(gè)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(huán)境，在保證工控機自身健康方面，力求達到高品質(zhì)、長(cháng)壽命和本身材質(zhì)的無(wú)害性。