工控機(jī)技術(shù)開創(chuàng)了低成本工業(yè)自動化技術(shù)的先河

（文章來源：CTI論壇）

第一代工控機(jī)技術(shù)起源于20世紀(jì)80年代初期，盛行于80年代末和90年代初期，到90年代末期逐漸淡出工控機(jī)市場，其標(biāo)志性產(chǎn)品是STD總線工控機(jī)。STD總線最早是由美國Pro-Log公司和Mostek公司作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)而制定的8位工業(yè)I/O總線，隨后發(fā)展成16位總線，統(tǒng)稱為STD80，后被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織吸收，成為IEEE961標(biāo)準(zhǔn)。國際上主要的STD總線工控機(jī)制造商有Pro-Log、Winsystems、Ziatech等，而國內(nèi)企業(yè)主要有北京康拓公司和北京工業(yè)大學(xué)等。

雖然同時期發(fā)展起來的還有VME總線和MulTIplus總線等，但它們在中國始終都沒有形成氣候，安裝數(shù)量、應(yīng)用范圍和影響力都比STD總線小得多。

90年代末期，ISA總線技術(shù)逐漸淘汰，PCI總線技術(shù)開始在IPC中占主導(dǎo)地位，使IPC工控機(jī)得以繼續(xù)發(fā)展。但由于IPC工控機(jī)的結(jié)構(gòu)和金手指連接器的限制，使其難以從根本上解決散熱和抗振動等惡劣環(huán)境適應(yīng)性問題，IPC開始逐漸從高可靠性應(yīng)用的工業(yè)過程控制、電力自動化系統(tǒng)以及電信等領(lǐng)域退出，向管理信息化領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，取而代之的是以CompactPCI總線工控機(jī)為核心的第三代工控機(jī)技術(shù)。值得一提的是，IPC工控機(jī)開創(chuàng)了一個嶄新的PC-based時代，對工業(yè)自動化和信息化技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

在第二代工控機(jī)技術(shù)里，還需要提及一個比較成功的技術(shù)——PC/104總線技術(shù)。基于ISA總線的PC/104總線問世于1992年，自層迭式結(jié)構(gòu)，具有尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、功耗低、可靠性高等特點，主要應(yīng)用于軍事和醫(yī)療設(shè)備。1997年P(guān)C/104擴(kuò)展成PC/104-Plus，增加了PCI總線定義。PC/104總線工控機(jī)依靠自身的特點和不斷地完善，還將繼續(xù)在其傳統(tǒng)優(yōu)勢領(lǐng)域占有一席之地。

PCI總線技術(shù)的發(fā)展、市場的需求以及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)布之初就倍受業(yè)界矚目。相對于以往的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，非常適合于工業(yè)現(xiàn)場和信息產(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)時間、降低設(shè)計費用、降低維護(hù)費用、提升系統(tǒng)的整體性能?！癈ompactPCI是PCI總線的電氣和軟件加上歐洲卡，它具有在不關(guān)閉系統(tǒng)的情況下的‘即插即用’功能，該功能的實現(xiàn)對高可用系統(tǒng)和容錯系統(tǒng)非常重要”，2004年度科技部科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金項目指南中的這段話，概括出了CompactPCI總線工控機(jī)的主要特點和重要性。國家“發(fā)改委”也已經(jīng)把CompactPCI總線工控機(jī)列為主要產(chǎn)業(yè)化項目之一。

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)自動化系統(tǒng)提供了新的技術(shù)平臺。2002年，PICMG頒布了面向電信的新標(biāo)準(zhǔn)AdvancedTCA，簡稱ATCA。ATCA比PICMG2.16有更大的規(guī)格和容量、更高的背板帶寬、對板卡更嚴(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開放式平臺，但它是第一個由電信專家專為電信應(yīng)用設(shè)計的電信平臺，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)場升級問題、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”市場而設(shè)計的，但已經(jīng)不局限于測試和測量設(shè)備，正在迅速向其它工業(yè)控制自動化領(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，而且具有開放性、軟件兼容性和低價格等優(yōu)勢。一般來說，3U PXI產(chǎn)品用于構(gòu)造便攜式或小型化的ATE測試設(shè)備、數(shù)采系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)以及其它工業(yè)自動化系統(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)自動化系統(tǒng)中。

21世紀(jì)的頭20年是新一代工控機(jī)技術(shù)蓬勃發(fā)展的20年。以CompactPCI總線工控機(jī)為代表的第三代工控機(jī)技術(shù)將在近幾年得到迅速普及和廣泛應(yīng)用，并在中國信息化進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。