新一代工控機（研華工控機）在中國市場(chǎng)未來(lái)的應用前景分析：工業(yè)計算機（簡(jiǎn)稱(chēng)工控機，行業(yè)知名品牌主要有研華工控機、研祥工控機、華北工控機）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”。改革開(kāi)放20多年來(lái)，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)展提供了一條低成本的自動(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。

回顧歷史，中國工控機技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了80年代的代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。 

代工控機技術(shù)開(kāi)創(chuàng )了低成本工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的先河 

代工控機技術(shù)起源于20世紀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市場(chǎng)，其標志性產(chǎn)品是STD總線(xiàn)工控機。STD總線(xiàn)早是由美國Pro-Log公司和Mostek公司作為工業(yè)標準而制定的8位工業(yè)I/O總線(xiàn)，隨后發(fā)展成16位總線(xiàn)，統稱(chēng)為STD80，后被國際標準化組織吸收，成為IEEE961標準。國際上主要的STD總線(xiàn)工控機制造商有Pro-Log、Winsystems、Ziatech等，而國內企業(yè)主要有北京康拓公司和北京工業(yè)大學(xué)等。STD總線(xiàn)工控機是機籠式安裝結構，具有標準化、開(kāi)放式、模塊化、組合化、尺寸小、成本低、PC兼容等特點(diǎn)，并且設計、開(kāi)發(fā)、調試簡(jiǎn)單，得到了當時(shí)急需用廉價(jià)而可靠的計算機來(lái)改造和提升傳統產(chǎn)業(yè)的中小企業(yè)的廣泛歡迎和采用，國內的總安裝容量接近20萬(wàn)套，在中國工控機發(fā)展史上留下了輝煌的一頁(yè)。PC DOS軟件的兼容性使STD總線(xiàn)得以發(fā)展，也由于運行PC Windows軟件的局限性使STD總線(xiàn)被淘汰出局，而取而代之的是與PC完全兼容的IPC工控機。 

雖然同時(shí)期發(fā)展起來(lái)的還有VME總線(xiàn)和Multiplus總線(xiàn)等，但它們在中國始終都沒(méi)有形成氣候，安裝數量、應用范圍和影響力都比STD總線(xiàn)小得多。 

第二代工控機技術(shù)造就了一個(gè)PC-based系統時(shí)代 

1981年8月12日IBM公司正式推出了IBM PC機，震動(dòng)了世界，也獲得了大成功。隨后PC機借助于規�；�的硬件資源、豐富的商業(yè)化軟件資源和普及化的人才資源，于80年代末期開(kāi)始進(jìn)加固業(yè)控制機市場(chǎng)。美國著(zhù)名雜志《CONTROL ENGINERRING》在當時(shí)就預測“90年代是工業(yè)IPC的時(shí)代，全世界近65%的工業(yè)計算機將使用IPC，并繼續以每年21%的速度增長(cháng)”。歷史的發(fā)展已經(jīng)證明了這個(gè)論斷的正確性。IPC在中國的發(fā)展大致可以分為三個(gè)階段：階段是從20世紀80年代末到90年代初，這時(shí)市場(chǎng)上主要是國外品牌的昂貴產(chǎn)品。第二階段是從1991年到1996，臺灣生產(chǎn)的價(jià)位適中的IPC工控機開(kāi)始大量進(jìn)入大陸市場(chǎng)，這在很大程度上加速了IPC市場(chǎng)的發(fā)展，IPC的應用也從傳統工業(yè)控制向數據通信、電信、電力等對可*性要求較高的行業(yè)延伸。第三階段是從1997年開(kāi)始，大陸本土的IPC廠(chǎng)商開(kāi)始進(jìn)入該市場(chǎng)，促使IPC的價(jià)格不斷降低，也使工控機的應用水平和應用行業(yè)發(fā)生大變化，應用范圍不斷擴大，IPC也隨之發(fā)展成了中國第二代主流工控機技術(shù)。目前，中國IPC工控機的大小品牌約有15個(gè)左右，主要有研華、凌華、研祥、深圳艾雷斯和華北工控等。 

90年代末期，ISA總線(xiàn)技術(shù)逐漸淘汰，PCI總線(xiàn)技術(shù)開(kāi)始在IPC中占主導地位，使IPC工控機得以繼續發(fā)展。但由于IPC工控機的結構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(dòng)等惡劣環(huán)境適應性問(wèn)題，IPC開(kāi)始逐漸從高可靠性應用的工業(yè)過(guò)程控制、電力自動(dòng)化系統以及電信等領(lǐng)域退出，向管理信息化領(lǐng)域轉移，取而代之的是以CompactPCI總線(xiàn)工控機為核心的第三代工控機技術(shù)。值得一提的是，IPC工控機開(kāi)創(chuàng )了一個(gè)嶄新的PC-based時(shí)代，對工業(yè)自動(dòng)化和信息化技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響。 

在第二代工控機技術(shù)里，還需要提及一個(gè)比較成功的技術(shù)——PC/104總線(xiàn)技術(shù)�；�于ISA總線(xiàn)的PC/104總線(xiàn)問(wèn)世于1992年，自層迭式結構，具有尺寸小、結構緊湊、功耗低、可*性高等特點(diǎn)，主要應用于j u n事和醫療設備。1997年P(guān)C/104擴展成PC/104-Plus，增加了PCI總線(xiàn)定義。PC/104總線(xiàn)工控機依靠自身的特點(diǎn)和不斷地完善，還將繼續在其傳統優(yōu)勢領(lǐng)域占有一席之地。 

迅速發(fā)展和普及的第三代工控機技術(shù)

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)布之初就倍受業(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是PCI總線(xiàn)的電氣和軟件加上歐洲卡，它具有在不關(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。國家“發(fā)改委”也已經(jīng)把CompactPCI總線(xiàn)工控機列為主要產(chǎn)業(yè)化項目之一。 

2001年，PICMG2.16將以太網(wǎng)包交換背板總線(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個(gè)開(kāi)放式平臺，但它是個(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，正在迅速向其它工業(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、監控系統以及其它工業(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。 

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

新一代工控機的產(chǎn)業(yè)化及應用前景 

　　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。因此，需要在科技部和國家有關(guān)部委相關(guān)政策的引導下，在中國計算機行業(yè)協(xié)會(huì )PICMG/PRC的統一組織下，聯(lián)合國內外從事CompactPCI總線(xiàn)工控機技術(shù)研制和生產(chǎn)的企業(yè)、大專(zhuān)院校、科研院所以及用戶(hù)，進(jìn)一步加大國產(chǎn)化CompactPCI總線(xiàn)工控機的研制和推廣力度，擴大生產(chǎn)規模，增加產(chǎn)品種類(lèi)和數量，降低產(chǎn)品價(jià)格，提高產(chǎn)品的互操作性，實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，培養更多的人才，為CompactPCI總線(xiàn)工控機的發(fā)展創(chuàng )造更有利的條件。 

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)。海j u n艦載測控設備、陸j u n車(chē)載武器控制系統和指揮系統、新型的飛行模擬教練系統等需要高性能的新一代工控機。航空和航天器地面測控設備、雷達識別跟蹤系統和電子對抗系統需要新一代工控機技術(shù)。核電站的核聚變低雜波數據采集與控制系統、大專(zhuān)院校的虛擬儀器教學(xué)實(shí)驗系統、汽車(chē)功能測試性能測試系統、防洪數字化大壩在線(xiàn)監測系統等需要新一代工控機技術(shù)。下一代的網(wǎng)絡(luò )設備、電信核心和邊緣設備、數據通信設備、計算機電話(huà)集成（CTI）系統和增值服務(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)有想到的其它應用領(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)，那么加上國防自動(dòng)化和信息產(chǎn)業(yè)基礎設備，那就是上千億的大市場(chǎng)正等待新一代工控機去拓展。 

如今的時(shí)代是變革的時(shí)代，也是推陳出新的時(shí)代。以CompactPCI總線(xiàn)工控機技術(shù)為核心，覆蓋CompactPCI、PXI和ATCA的新一代工控機技術(shù)注定要成為這個(gè)時(shí)代的主旋律。業(yè)界人士已經(jīng)預測：“，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全球大的市場(chǎng)。”伴隨著(zhù)新一代工控機技術(shù)的興起，工控機制造行業(yè)也將重新洗牌，強者和弱者將站在同一個(gè)起跑線(xiàn)上，機遇與挑戰并存。國內的企業(yè)，只要抓住機遇，大膽創(chuàng )新，勇于和善于迎接挑戰，就一定會(huì )與新一代工控機技術(shù)一起發(fā)展壯大，這是不可阻擋的歷史潮流。