cPCI潛力無限
中國(guó)計(jì)算機(jī)行業(yè)協(xié)會(huì)PICMG/PRC 劉鑫
2004/10/22
業(yè)界權(quán)威人士預(yù)測(cè): “第一，CompactPCI將以每年15%～20%的增長(zhǎng)速度取代傳統(tǒng)的IPC工控機(jī)；第二，CompactPCI與嵌入式系統(tǒng)將成為未來工業(yè)控制器的兩大主流技術(shù)；第三，中國(guó)將成為CompactPCI全球最大的市場(chǎng)�！�
劉鑫，研究員，碩士生導(dǎo)師，學(xué)科帶頭人。長(zhǎng)期從事工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其系統(tǒng)技術(shù)的研究工作，主持過多項(xiàng)工控機(jī)行業(yè)重大新產(chǎn)品的研制工作，發(fā)表過數(shù)十篇研究論文，多次獲得省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng); 現(xiàn)任“中國(guó)計(jì)算機(jī)行業(yè)協(xié)會(huì)工業(yè)計(jì)算機(jī)專委會(huì)（即PICMG/PRC）”會(huì)長(zhǎng)、“中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)工控機(jī)專委會(huì)”常務(wù)副秘書長(zhǎng)、科技部“國(guó)家工業(yè)控制機(jī)及系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心”副主任、航天科技集團(tuán)“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(jī)為工業(yè)自動(dòng)化、信息產(chǎn)業(yè)和國(guó)防建設(shè)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。同時(shí)，工控機(jī)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(jī)適合中國(guó)國(guó)情。
蓄勢(shì)待發(fā)
PCI總線技術(shù)的發(fā)展、市場(chǎng)的需求以及IPC工控機(jī)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(jī)技術(shù)，CompactPCI工控機(jī)標(biāo)準(zhǔn)于1997年發(fā)布之初就備受業(yè)界矚目。相對(duì)于以往的STD和IPC，它具有開放性、良好的散熱性、高穩(wěn)定性、高可靠性及可熱插拔等特點(diǎn)，非常適合于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)備的應(yīng)用，被眾多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為是繼STD和IPC之后的第三代工控機(jī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。采用模塊化的CompactPCI總線工控機(jī)技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品，可以縮短開發(fā)時(shí)間、降低設(shè)計(jì)費(fèi)用、降低維護(hù)費(fèi)用、提升系統(tǒng)的整體性能�！癈ompactPCI總線具有在不關(guān)閉系統(tǒng)的情況下的‘即插即用’功能，該功能的實(shí)現(xiàn)對(duì)高可用系統(tǒng)和容錯(cuò)系統(tǒng)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(xiàng)目指南中的這段話，概括出了CompactPCI總線工控機(jī)的主要特點(diǎn)和重要性。
產(chǎn)業(yè)道路
從1998年到今天，CompactPCI總線工控機(jī)在國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速，并得到了一定程度的應(yīng)用，但遠(yuǎn)沒有達(dá)到理想的程度。業(yè)界專家普遍認(rèn)為，目前制約新一代工控機(jī)技術(shù)發(fā)展的因素主要有四個(gè): 一是由于目前CompactPCI總線工控機(jī)的生產(chǎn)規(guī)模和應(yīng)用數(shù)量還不夠大，成本過高，用戶還在觀望，等待價(jià)格的進(jìn)一步降低; 二是國(guó)產(chǎn)化的CompactPCI總線I/O模板的種類和數(shù)量還不豐富，配套性還不夠，用戶難以得到完整的解決方案；三是CompactPCI總線設(shè)計(jì)技術(shù)難度大，普及程度不夠，多數(shù)企業(yè)還不具備自行研制系統(tǒng)配套I/O模板的能力；四是缺少權(quán)威的有關(guān)CompactPCI總線工控機(jī)設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)性文獻(xiàn)，需要培養(yǎng)更多的掌握該技術(shù)的專業(yè)設(shè)計(jì)人才和推廣應(yīng)用人才。
應(yīng)用前景
眾所周知，目前國(guó)內(nèi)每年投放市場(chǎng)的DCS系統(tǒng)數(shù)量大約在1400套以上，并以每年15%左右的速度增長(zhǎng)。DCS中的現(xiàn)場(chǎng)控制器采用的還是第二代IPC工控機(jī)產(chǎn)品，需要用新一代工控機(jī)替代升級(jí)。隨著鐵路五次提速，原來應(yīng)用在車站計(jì)算機(jī)連鎖系統(tǒng)、行車調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng)以及鐵路紅外熱軸探測(cè)系統(tǒng)上的數(shù)千套第一代和第二代工控機(jī)已經(jīng)不能滿足要求，現(xiàn)在已經(jīng)開始用新一代CompactPCI總線和PXI總線工控機(jī)替代。由于電力緊缺而正在加快建設(shè)的發(fā)電廠和電網(wǎng)系統(tǒng)，需要大量的新一代工控機(jī)產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化。正在迅速發(fā)展的智能交通系統(tǒng)需要新一代工控機(jī)技術(shù)。紡織工業(yè)、制造業(yè)、食品加工、石油化工行業(yè)、車載信息系統(tǒng)等需要采用新一代工控機(jī)技術(shù)。新型兵器、飛行器需要高性能的新一代工控機(jī)。航空和航天器地面測(cè)控設(shè)備、雷達(dá)和電子對(duì)抗系統(tǒng)需要新一代工控機(jī)技術(shù)。下一代的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電信基礎(chǔ)設(shè)備、數(shù)據(jù)通信設(shè)備、IP電話、語音、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(jī)技術(shù)。還有你能想到的或沒有想到的其他應(yīng)用領(lǐng)域。如果說我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備市場(chǎng)份額只有大約200億人民幣的話，那么加上信息產(chǎn)業(yè)和其他基礎(chǔ)設(shè)備，那就是上千億元的大市場(chǎng)正等待新一代工控機(jī)去“瀟灑走一回”。
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工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備和信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)備的核心。傳統(tǒng)意義上，將用于工業(yè)生產(chǎn)過程的測(cè)量、控制和管理的計(jì)算機(jī)統(tǒng)稱為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，包括計(jì)算機(jī)和過程輸入、輸出通道兩部分。但今天的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的內(nèi)涵已經(jīng)遠(yuǎn)不止這些，其應(yīng)用范圍也已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出工業(yè)過程控制。因此，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是“應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域、具有惡劣環(huán)境適應(yīng)能力、能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的加固計(jì)算機(jī)”，簡(jiǎn)稱“工控機(jī)”。
回顧歷史，中國(guó)工控機(jī)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了80年代的第一代STD總線工控機(jī)，90年代的第二代IPC工控機(jī)，現(xiàn)在進(jìn)入了第三代CompactPCI總線工控機(jī)時(shí)期，而每個(gè)時(shí)期大約要持續(xù)15年左右的時(shí)間。STD總線工控機(jī)解決了當(dāng)時(shí)工控機(jī)的有無問題; IPC工控機(jī)解決了低成本和PC兼容性問題；CompactPCI總線工控機(jī)解決的是可靠性和可維護(hù)性問題。作為新一代工控機(jī)技術(shù)，CompactPCI總線工控機(jī)將不可阻擋地占據(jù)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化層，IPC將逐漸由生產(chǎn)過程自動(dòng)化層向管理信息化層移動(dòng)，而STD總線工控機(jī)必將退出歷史舞臺(tái)，這是技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。同時(shí)，新一代工控機(jī)技術(shù)也是下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）技術(shù)設(shè)備的基礎(chǔ)。因此，覆蓋CompactPCI總線、PXI總線以及AdvancedTCA技術(shù)的新一代工控機(jī)技術(shù)具有巨大的市場(chǎng)潛力和廣闊的應(yīng)用前景。
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2001年，PICMG2.16將以太網(wǎng)包交換背板總線引入到CompactPCI總線標(biāo)準(zhǔn)中，為電信語音增值服務(wù)設(shè)備和基于以太網(wǎng)的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)提供了新的技術(shù)平臺(tái)。2002年，PICMG頒布了面向電信的新標(biāo)準(zhǔn)AdvancedTCA，簡(jiǎn)稱ATCA。ATCA比PICMG2.16有更大的規(guī)格和容量、更高的背板帶寬、對(duì)板卡更嚴(yán)格的管理和控制能力、更高的供電能力以及更強(qiáng)的制冷能力等。ATCA不是應(yīng)用在電信上的第一個(gè)開放式平臺(tái)，但它是第一個(gè)由電信專家專為電信應(yīng)用設(shè)計(jì)的電信平臺(tái)，也主要是為了解決電信系統(tǒng)目前主要面臨的系統(tǒng)帶寬問題、高可用性問題、現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)問題、可伸縮性問題、可管理性問題以及可互操作問題，并最終降低成本。
儀器和儀表是工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的重要組成部分。CompactPCI向儀器儀表領(lǐng)域的擴(kuò)展總線就是PXI總線。PXI產(chǎn)生于1998年，主要是面向“虛擬儀器”市場(chǎng)而設(shè)計(jì)的，但已經(jīng)不局限于測(cè)試和測(cè)量設(shè)備，正在迅速向其他工業(yè)控制自動(dòng)化領(lǐng)域擴(kuò)展，并與CompactPCI總線互相補(bǔ)充和融合。PXI總線工控機(jī)不但具有VXI的高采樣速率、高帶寬和高分辨率等特點(diǎn)，而且具有開放性、軟件兼容性和低價(jià)格等優(yōu)勢(shì)。一般來說，3U PXI產(chǎn)品用于構(gòu)造便攜式或小型化的ATE測(cè)試設(shè)備、數(shù)采系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)以及其他工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng);6U PXI產(chǎn)品主要應(yīng)用在高密度、高性能和大型ATE設(shè)備或工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中。
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