cPCI潛力無(wú)限
中國計算機行業(yè)協(xié)會(huì )PICMG/PRC 劉鑫
2004/10/22
業(yè)界權威人士預測: “第一，CompactPCI將以每年15%～20%的增長(cháng)速度取代傳統的IPC工控機；第二，CompactPCI與嵌入式系統將成為未來(lái)工業(yè)控制器的兩大主流技術(shù)；第三，中國將成為CompactPCI全球最大的市場(chǎng)。”
劉鑫，研究員，碩士生導師，學(xué)科帶頭人。長(cháng)期從事工業(yè)控制計算機及其系統技術(shù)的研究工作，主持過(guò)多項工控機行業(yè)重大新產(chǎn)品的研制工作，發(fā)表過(guò)數十篇研究論文，多次獲得省部級科技進(jìn)步獎; 現任“中國計算機行業(yè)協(xié)會(huì )工業(yè)計算機專(zhuān)委會(huì )（即PICMG/PRC）”會(huì )長(cháng)、“中國計算機學(xué)會(huì )工控機專(zhuān)委會(huì )”常務(wù)副秘書(shū)長(cháng)、科技部“國家工業(yè)控制機及系統工程技術(shù)研究中心”副主任、航天科技集團“工業(yè)控制及管理軟件生產(chǎn)力促進(jìn)中心”副主任。
工控機為工業(yè)自動(dòng)化、信息產(chǎn)業(yè)和國防建設的發(fā)展提供了一個(gè)低成本的自動(dòng)化技術(shù)方案，促進(jìn)了國民經(jīng)濟的發(fā)展。同時(shí)，工控機技術(shù)自身也得到了迅速發(fā)展。實(shí)踐證明: 可靠而廉價(jià)的工控機適合中國國情。
蓄勢待發(fā)
PCI總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展、市場(chǎng)的需求以及IPC工控機的局限性，促進(jìn)了新技術(shù)的誕生。作為新一代主流工控機技術(shù)，CompactPCI工控機標準于1997年發(fā)布之初就備受業(yè)界矚目。相對于以往的STD和IPC，它具有開(kāi)放性、良好的散熱性、高穩定性、高可靠性及可熱插拔等特點(diǎn)，非常適合于工業(yè)現場(chǎng)和信息產(chǎn)業(yè)基礎設備的應用，被眾多業(yè)內人士認為是繼STD和IPC之后的第三代工控機的技術(shù)標準。采用模塊化的CompactPCI總線(xiàn)工控機技術(shù)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，可以縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間、降低設計費用、降低維護費用、提升系統的整體性能。“CompactPCI總線(xiàn)具有在不關(guān)閉系統的情況下的‘即插即用’功能，該功能的實(shí)現對高可用系統和容錯系統非常重要”，2004年度科技部科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng )新基金項目指南中的這段話(huà)，概括出了CompactPCI總線(xiàn)工控機的主要特點(diǎn)和重要性。
產(chǎn)業(yè)道路
從1998年到今天，CompactPCI總線(xiàn)工控機在國內發(fā)展迅速，并得到了一定程度的應用，但遠沒(méi)有達到理想的程度。業(yè)界專(zhuān)家普遍認為，目前制約新一代工控機技術(shù)發(fā)展的因素主要有四個(gè): 一是由于目前CompactPCI總線(xiàn)工控機的生產(chǎn)規模和應用數量還不夠大，成本過(guò)高，用戶(hù)還在觀(guān)望，等待價(jià)格的進(jìn)一步降低; 二是國產(chǎn)化的CompactPCI總線(xiàn)I/O模板的種類(lèi)和數量還不豐富，配套性還不夠，用戶(hù)難以得到完整的解決方案；三是CompactPCI總線(xiàn)設計技術(shù)難度大，普及程度不夠，多數企業(yè)還不具備自行研制系統配套I/O模板的能力；四是缺少權威的有關(guān)CompactPCI總線(xiàn)工控機設計和應用技術(shù)的指導性文獻，需要培養更多的掌握該技術(shù)的專(zhuān)業(yè)設計人才和推廣應用人才。
應用前景
眾所周知，目前國內每年投放市場(chǎng)的DCS系統數量大約在1400套以上，并以每年15%左右的速度增長(cháng)。DCS中的現場(chǎng)控制器采用的還是第二代IPC工控機產(chǎn)品，需要用新一代工控機替代升級。隨著(zhù)鐵路五次提速，原來(lái)應用在車(chē)站計算機連鎖系統、行車(chē)調度監督系統以及鐵路紅外熱軸探測系統上的數千套第一代和第二代工控機已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求，現在已經(jīng)開(kāi)始用新一代CompactPCI總線(xiàn)和PXI總線(xiàn)工控機替代。由于電力緊缺而正在加快建設的發(fā)電廠(chǎng)和電網(wǎng)系統，需要大量的新一代工控機產(chǎn)品來(lái)實(shí)現電力系統綜合自動(dòng)化。正在迅速發(fā)展的智能交通系統需要新一代工控機技術(shù)。紡織工業(yè)、制造業(yè)、食品加工、石油化工行業(yè)、車(chē)載信息系統等需要采用新一代工控機技術(shù)。新型兵器、飛行器需要高性能的新一代工控機。航空和航天器地面測控設備、雷達和電子對抗系統需要新一代工控機技術(shù)。下一代的網(wǎng)絡(luò )設備、電信基礎設備、數據通信設備、IP電話(huà)、語(yǔ)音、圖像和視頻等增值服務(wù)業(yè)務(wù)需要CompactPCI、PICMG2.16及ATCA等新一代工控機技術(shù)。還有你能想到的或沒(méi)有想到的其他應用領(lǐng)域。如果說(shuō)我國工業(yè)自動(dòng)化設備市場(chǎng)份額只有大約200億人民幣的話(huà)，那么加上信息產(chǎn)業(yè)和其他基礎設備，那就是上千億元的大市場(chǎng)正等待新一代工控機去“瀟灑走一回”。
相關(guān)鏈接：一路走來(lái)的工控機
工業(yè)控制計算機是工業(yè)自動(dòng)化設備和信息產(chǎn)業(yè)基礎設備的核心。傳統意義上，將用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的測量、控制和管理的計算機統稱(chēng)為工業(yè)控制計算機，包括計算機和過(guò)程輸入、輸出通道兩部分。但今天的工業(yè)控制計算機的內涵已經(jīng)遠不止這些，其應用范圍也已經(jīng)遠遠超出工業(yè)過(guò)程控制。因此，工業(yè)控制計算機是“應用在國民經(jīng)濟發(fā)展和國防建設的各個(gè)領(lǐng)域、具有惡劣環(huán)境適應能力、能長(cháng)期穩定工作的加固計算機”，簡(jiǎn)稱(chēng)“工控機”。
回顧歷史，中國工控機技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了80年代的第一代STD總線(xiàn)工控機，90年代的第二代IPC工控機，現在進(jìn)入了第三代CompactPCI總線(xiàn)工控機時(shí)期，而每個(gè)時(shí)期大約要持續15年左右的時(shí)間。STD總線(xiàn)工控機解決了當時(shí)工控機的有無(wú)問(wèn)題; IPC工控機解決了低成本和PC兼容性問(wèn)題；CompactPCI總線(xiàn)工控機解決的是可靠性和可維護性問(wèn)題。作為新一代工控機技術(shù)，CompactPCI總線(xiàn)工控機將不可阻擋地占據生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化層，IPC將逐漸由生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化層向管理信息化層移動(dòng)，而STD總線(xiàn)工控機必將退出歷史舞臺，這是技術(shù)發(fā)展的必然結果。同時(shí)，新一代工控機技術(shù)也是下一代網(wǎng)絡(luò )（NGN）技術(shù)設備的基礎。因此，覆蓋CompactPCI總線(xiàn)、PXI總線(xiàn)以及AdvancedTCA技術(shù)的新一代工控機技術(shù)具有巨大的市場(chǎng)潛力和廣闊的應用前景。
相關(guān)鏈接：與cPCI相關(guān)的總線(xiàn)技術(shù)
2001年，PICMG2.16將以太網(wǎng)包交換背板總線(xiàn)引入到CompactPCI總線(xiàn)標準中，為電信語(yǔ)音增值服務(wù)設備和基于以太網(wǎng)的工業(yè)自動(dòng)化系統提供了新的技術(shù)平臺。2002年，PICMG頒布了面向電信的新標準AdvancedTCA，簡(jiǎn)稱(chēng)ATCA。ATCA比PICMG2.16有更大的規格和容量、更高的背板帶寬、對板卡更嚴格的管理和控制能力、更高的供電能力以及更強的制冷能力等。ATCA不是應用在電信上的第一個(gè)開(kāi)放式平臺，但它是第一個(gè)由電信專(zhuān)家專(zhuān)為電信應用設計的電信平臺，也主要是為了解決電信系統目前主要面臨的系統帶寬問(wèn)題、高可用性問(wèn)題、現場(chǎng)升級問(wèn)題、可伸縮性問(wèn)題、可管理性問(wèn)題以及可互操作問(wèn)題，并最終降低成本。
儀器和儀表是工業(yè)自動(dòng)化設備的重要組成部分。CompactPCI向儀器儀表領(lǐng)域的擴展總線(xiàn)就是PXI總線(xiàn)。PXI產(chǎn)生于1998年，主要是面向“虛擬儀器”市場(chǎng)而設計的，但已經(jīng)不局限于測試和測量設備，正在迅速向其他工業(yè)控制自動(dòng)化領(lǐng)域擴展，并與CompactPCI總線(xiàn)互相補充和融合。PXI總線(xiàn)工控機不但具有VXI的高采樣速率、高帶寬和高分辨率等特點(diǎn)，而且具有開(kāi)放性、軟件兼容性和低價(jià)格等優(yōu)勢。一般來(lái)說(shuō)，3U PXI產(chǎn)品用于構造便攜式或小型化的ATE測試設備、數采系統、監控系統以及其他工業(yè)自動(dòng)化系統;6U PXI產(chǎn)品主要應用在高密度、高性能和大型ATE設備或工業(yè)自動(dòng)化系統中。
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