工控機(jī)即工業(yè)控制計(jì)算機(jī),英文簡(jiǎn)稱IPC(IndustrialPersonalComputer)滞伟,是一種采用總線結(jié)構(gòu)揭鳞,對(duì)生產(chǎn)過程及機(jī)電設(shè)備、工藝裝備進(jìn)行檢測(cè)與控制的工具總稱。工控機(jī)具有重要的計(jì)算機(jī)屬性和特征汹桦,如具有計(jì)算機(jī)CPU鲁驶、硬盤、內(nèi)存舞骆、外設(shè)及接口憾顿,并有操作系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議相彼、計(jì)算能力豺研、友好的人機(jī)界面。
控機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀
工控機(jī)市場(chǎng)分布
目前國(guó)內(nèi)的工控機(jī)供應(yīng)渠道主要來源于中國(guó)臺(tái)灣及內(nèi)地的廠商阔踢,國(guó)外的產(chǎn)品(例如RADISYS允逝、ROCKWELL、INTEL等)經(jīng)過幾年的市場(chǎng)拼殺后蛋昙,由于成本高宵绒、價(jià)格高、服務(wù)難沧源,現(xiàn)已完全退出國(guó)內(nèi)市場(chǎng)浴恐。目前,國(guó)內(nèi)的IT業(yè)研發(fā)波财、加工技術(shù)力量不斷提升总枢;各類芯片和各類器件、生產(chǎn)設(shè)備在國(guó)際市場(chǎng)基本可平等選購(gòu)退疫;軟件資源的可移植性可節(jié)省大量的人力渠缕、物力。在這些有利條件下褒繁,國(guó)內(nèi)一些廠商抓住機(jī)會(huì)快速崛起亦鳞,利用本土綜合競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)逐步將國(guó)外品牌擠出國(guó)內(nèi)工控市場(chǎng)。某些企業(yè)以每年超過100%的資產(chǎn)增長(zhǎng)速度棒坏,鼎立于國(guó)內(nèi)的工控市場(chǎng)燕差,而且已成功打入國(guó)際工控市場(chǎng)。現(xiàn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要工控機(jī)廠商有臺(tái)灣的研華俊抵、磐儀谁不、大眾和大陸的研祥、華北徽诲、康拓等刹帕。
研祥等單位IPC產(chǎn)品的發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁;盛博的嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)谎替,成為西門子偷溺、阿爾斯通等歐洲公司的配套產(chǎn)品;航天測(cè)控公司的VXI、PXI產(chǎn)品已成為國(guó)防工業(yè)中地面測(cè)控產(chǎn)品娱陈;康拓公司的新一代CompactPCI挥疲、PXI系列產(chǎn)品也開發(fā)成功,并成功地推出了基于APCI雳誉、PXI總線產(chǎn)品的KT8000自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)饼贰,引領(lǐng)了航天器地面測(cè)控的新潮流。在我國(guó)臺(tái)灣的同行中各祠,除了研華酌尔、磐儀等之外,凌華科技集團(tuán)的CompactPCI渺纯、PXI系列產(chǎn)品也頻頻出現(xiàn)在市場(chǎng)中跺榆。
工控行業(yè)的產(chǎn)品和技術(shù)非常特殊,屬于中間產(chǎn)品正蹋,是為其他各行業(yè)提供可靠重蕉、嵌入式、智能化的工業(yè)計(jì)算機(jī)钧宠。隨著社會(huì)信息化的不斷深入男窿,關(guān)鍵性行業(yè)的關(guān)鍵任務(wù)將越來越多地依靠工控機(jī),而以IPC為基礎(chǔ)的低成本工業(yè)控制自動(dòng)化正在成為主流卑雁,本土工控機(jī)廠商所受到的重視程度也越來越高募书。隨著電力绪囱、冶金测蹲、石化、環(huán)保鬼吵、交通扣甲、建筑等行業(yè)的迅速發(fā)展,從數(shù)字家庭用的機(jī)頂盒齿椅、數(shù)字電視琉挖,到銀行柜員機(jī)、高速公路收費(fèi)系統(tǒng)涣脚、加油站管理示辈、制造業(yè)生產(chǎn)線控制,金融遣蚀、政府矾麻、國(guó)防等行業(yè)信息化需求不斷增加,對(duì)工控機(jī)的需求很大善答,工控機(jī)市場(chǎng)發(fā)展前景十分廣闊仁墅。
近年來,國(guó)際上FCS、DCS冲倡、PLC锡迅、IPC、NC以及各類嵌入式控制裝置正處在快速發(fā)展之中蒸橡,市場(chǎng)規(guī)模以每年10%~15%的速度增長(zhǎng)单葡,而我國(guó)的發(fā)展速度更居于世界前列,目前我國(guó)工控機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模約200億元每玛。
世界金融危機(jī)對(duì)工控機(jī)行業(yè)的影響
從2007年2月次貸危機(jī)開始的第一波祥扒,到始于2008年9月的次貸危機(jī)深化,金融危機(jī)開始向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移至沸,經(jīng)濟(jì)衰退的跡象出現(xiàn)第二波鼻蟆,危機(jī)在不斷加深。如果說金融危機(jī)第一波沖擊的是房地產(chǎn)盖扔、金融行業(yè)或者虛擬經(jīng)濟(jì)匀油,對(duì)我國(guó)工控機(jī)行業(yè)影響不大,可以置身事外的話勾笆,第二波的到來則將金融危機(jī)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)危機(jī)敌蚜,其沖擊向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)展開,各實(shí)體行業(yè)或多或少都受到了影響窝爪,工控機(jī)行業(yè)也無法獨(dú)善其身了弛车。
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商成本大增蒲每,因而也就不可能支持其采取通過適度的讓利優(yōu)惠以增加或維持市場(chǎng)占有率的策略纷跛,甚至,原廠商將會(huì)通過不斷提高供貨價(jià)格以減少其自身銷售利潤(rùn)的損失或至少維持原有利潤(rùn)不會(huì)下降邀杏,同時(shí)位居下游的最終客戶也因?yàn)橥瑯拥脑虮黄冉祪r(jià)銷售贫奠,這樣,就把中間的利潤(rùn)空間及生存空間擠得所剩無幾望蜡。
其次唤崭,宏觀調(diào)控帶來的緊縮貨幣政策導(dǎo)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(rùn)空間的問題脖律,更加上升到了危及企業(yè)生存安全的高度谢肾。相當(dāng)數(shù)量的希望在此環(huán)節(jié)中生存下來的制造企業(yè)都不得不想辦法壓縮應(yīng)收賬款,適量擴(kuò)大應(yīng)付賬款苹衰。最重要的是芬赢,隨著全球通脹而來的全球經(jīng)濟(jì)衰退初現(xiàn)端倪,相應(yīng)地全球消費(fèi)也都出現(xiàn)了較為明顯的抑制婉饼,而這些都大大加劇了生產(chǎn)制造企業(yè)的生存困境疤削,呈現(xiàn)的現(xiàn)象就是由于銷售路徑的變窄變細(xì)帶來了道路堵塞的狀況拉盘,于是競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步加劇。在這樣的大環(huán)境下撬彭,再加之近些年中國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)界總結(jié)出來的有中國(guó)特色的“餓狼現(xiàn)象”的普遍存在当糯,工控行業(yè)也就不可避免地陷入了同質(zhì)化的惡劣競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)之中。
工控機(jī)行業(yè)服務(wù)于紡織据钱、建筑捧练、汽車、造船箭谴、印刷风居、石化等多個(gè)行業(yè),隨著這些行業(yè)在金融危機(jī)中受到波及溉潭,工控機(jī)行業(yè)也或多或少受到了影響净响。
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工控機(jī)行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
PC技術(shù)推動(dòng)了工控機(jī)技術(shù)的發(fā)展
工控機(jī)是嵌入在工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)部,在工業(yè)極端環(huán)境里能夠連續(xù)長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠工作的工業(yè)型計(jì)算機(jī)喳瓣。隨著IntelCPU和MicrosoftDOS/WINDOWS架構(gòu)演變成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)馋贤,ISA/PCI總線加固型工業(yè)PC(IPC)開始向工業(yè)領(lǐng)域滲透。IPC雖然經(jīng)過了工業(yè)化改造(如取消了大母板畏陕,采用無源背板配乓、插卡式模板,工業(yè)電源惠毁,全鋼密封機(jī)箱微正壓散熱犹芹,溫度自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)整等),但其本質(zhì)上仍然不是工業(yè)型PC鞠绰,不能從根本上解決大母板水平放置腰埂、抗震動(dòng)沖擊能力差、元器件失效率高洞豁、平均修復(fù)時(shí)間(MTTR)長(zhǎng)盐固、維護(hù)困難等問題荒给,難以滿足工業(yè)控制任務(wù)的苛刻要求掐抢。為了滿足市場(chǎng)對(duì)工業(yè)型計(jì)算機(jī)的要求,除了VME總線工控機(jī)外哗缀,產(chǎn)生了一系列基于PC的统扔、與ISA/PCI總線標(biāo)準(zhǔn)兼容的嵌入式工控機(jī),其中比較有代表性的是CompactPCI/PXI總線板蜻、AT96總線馁筷、STD總線和STD32總線工業(yè)控制機(jī)。
各種總線工控機(jī)向高性能捺盖、高可靠方向發(fā)展
STD總線工控機(jī)采用單片計(jì)算機(jī)(Computer-on-a-chip)技術(shù)芥吧,可以繼續(xù)提升“ALL-IN-ONE”CPU板的性能疤嘴,而不受小板尺寸限制。在386檔次上漾衅,MCG住卿、Systek、Winsystems和北京康拓等公司都推出了386EX“ALL-IN-ONE”CPU板楞便。目前矫迹,STD總線工控機(jī)已經(jīng)升級(jí)到486DX,可以滿足大多數(shù)應(yīng)用要求呈野。1990年9月低矮,STD32MG公布STD32規(guī)范1.0版。STD32具有32bit數(shù)據(jù)寬度被冒,32bit尋址能力军掂,是工業(yè)型的高端計(jì)算機(jī)。STD32總線兼容STD-80規(guī)范昨悼,產(chǎn)品可以互操作良姆。STD32總線在保留簡(jiǎn)單控制總線特點(diǎn)的同時(shí),采用了今天的先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)OEM產(chǎn)品幔戏,如80486和Pentium系列處理器技術(shù)玛追。
VME(VersaModelEurocard)總線是由Motorola公司1981年推出的第一代32位工業(yè)開放標(biāo)準(zhǔn)總線,其主要特點(diǎn)是其信號(hào)線模仿Motorola公司生產(chǎn)的68000系列單片機(jī)信號(hào)線闲延,由于其應(yīng)用的廣泛性被IEEE收為標(biāo)準(zhǔn)痊剖,即IEEE1014-1987,其標(biāo)準(zhǔn)文件為VMEbusspecificationRevC.1垒玲。1995年陆馁,VME總線的新一代架構(gòu)VME64脫穎而出。相對(duì)于傳統(tǒng)的VME系統(tǒng)参七,VME64加大了傳輸帶寬励砸,拓展了地址空間并方便了板卡插拔。它將6U板的數(shù)據(jù)線寬和地址范圍擴(kuò)展到了64bit村次,給3U板提供了32bit和40bit地址模塊招蓝,傳輸帶寬達(dá)到了80Mb/s,增加了總線鎖定周期痒弃,增加了第一插槽探測(cè)功能翅拜,加入了對(duì)熱插拔的支持。VME64擴(kuò)展集是1997通過的新標(biāo)準(zhǔn)仆扰,它又被稱為VME64x瘫啦。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連接器祟放,另外新增設(shè)了一個(gè)3.3V電源管腳澳踱。該系統(tǒng)新增的兩個(gè)邊緣總線循環(huán)則把數(shù)據(jù)速率提高到160Mb/s伤主。此外,還增加了EMC前置面板和ESD功能癣彩。VME320最大的改進(jìn)是采用了星型互連的方法來達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸加速的目的娘扩。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)議壮锻,可將理論數(shù)據(jù)速率提高到320Mb/s琐旁。SBS公司推出的VXS標(biāo)準(zhǔn)和VITA(VME國(guó)際貿(mào)易協(xié)會(huì))開發(fā)的VPX標(biāo)準(zhǔn)。VXS為引用交換結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了條件猜绣,而VPX則將開關(guān)結(jié)構(gòu)信號(hào)速率提升到了6.25Gb/s灰殴。與此同時(shí),許多VME總線背板開始使用PMC(PCIMezzanineCard)插槽掰邢,以便能直接使用PCI板卡牺陶。制造商們還吸取了PCI板卡的構(gòu)造因素,以使VME板卡跟上行業(yè)的步伐辣之。
PCI-Express是最新的總線和接口標(biāo)準(zhǔn)掰伸,它原來的名稱為“3GIO”,是由Intel提出的怀估。很明顯英特爾的意思是它代表著下一代I/O接口標(biāo)準(zhǔn)狮鸭。認(rèn)證發(fā)布后改名為“PCI-Express”。這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)將全面取代現(xiàn)行的PCI和AGP多搀,最終實(shí)現(xiàn)總線標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一歧蕉。它的主要優(yōu)勢(shì)就是數(shù)據(jù)傳輸速率高,目前最高可達(dá)到10GB/s虾驰,而且還有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿鸺尽CIExpress也有多種規(guī)格,從PCIExpress1X到PCIExpress16X伊了,能滿足現(xiàn)在和將來一定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的低速設(shè)備和高速設(shè)備的需求误反。當(dāng)然,要實(shí)現(xiàn)全面取代PCI和AGP也需要一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的過程栅刚,就像當(dāng)初PCI取代ISA一樣奠钾,都會(huì)有個(gè)過渡的過程。
CompactPCI/PXI總線有替代VME/VXI總線趨勢(shì)
VME/VXI總線繼續(xù)在軍事設(shè)備和大型測(cè)試系統(tǒng)方面占有一定的市場(chǎng)份額憾牵,但已經(jīng)受到CompactPCI/PXI產(chǎn)品的強(qiáng)有力沖擊讳帆。標(biāo)準(zhǔn)AT96總線工控機(jī)在軍事裝備和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)得到進(jìn)一步應(yīng)用。隨著CompactPCI總線冗余設(shè)計(jì)技術(shù)印脓、熱插拔技術(shù)、自診斷技術(shù)的成熟啡笑,構(gòu)造高可用性系統(tǒng)的簡(jiǎn)化崇磁,CompactPCI/PXI總線工控機(jī)技術(shù)將得到迅速普及和廣泛應(yīng)用黄鳍,成為國(guó)內(nèi)繼STD總線工控機(jī)、IPC工控機(jī)之后最具普及前景的新一代高性能工控機(jī)平匈。
加固性ISA/PCI總線工控機(jī)仍然占有一定的市場(chǎng)份額
現(xiàn)在工業(yè)控制機(jī)已經(jīng)發(fā)生了很大的變化框沟,過去專用的封閉式的架構(gòu)迅速被PC技術(shù)的開放式架構(gòu)所取代,其中最重要的原因之一就是軟件的兼容性增炭。工業(yè)控制機(jī)用戶過去和現(xiàn)在都希望使用與所熟悉的桌面PC機(jī)相同的操作系統(tǒng)和開發(fā)工具忍燥,這就導(dǎo)致了開放式桌面PC在工業(yè)環(huán)境中的直接應(yīng)用。然而隙姿,桌面PC機(jī)技術(shù)是面向商用機(jī)市場(chǎng)的梅垄,而不是相對(duì)比較小的工業(yè)計(jì)算機(jī)市場(chǎng),它不具備工業(yè)級(jí)性能输玷。由桌面PC技術(shù)衍生的ISA總線加固型計(jì)算機(jī)在工業(yè)上得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用队丝。
1992年6月,Intel公司開發(fā)了快速的開放式PCI總線規(guī)范欲鹏,作為局部和低層次的內(nèi)部處理器總線机久。在兩年之內(nèi)幾乎每個(gè)處理器制造商都將PCI作為計(jì)算機(jī)內(nèi)部芯片級(jí)互連總線,而且自然地發(fā)展成了板級(jí)互連總線赔嚎。1995年6月PCISIG正式公布了PCI局部總線規(guī)范2.1版犯绪,同時(shí)PICMG推出了第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)PCI/ISA無源背板總線標(biāo)準(zhǔn),這樣珠技,加固型PCI/ISA總線工控機(jī)問世了仓突。目前,PCI/ISA工控機(jī)主要制造商有:TexasMicrosystems焦赋、TeknorIndustrialComputers绊削、IndustrialComputerSource、TrentonTerminals鲁磺、I-Bus以及研華(ADVANTEC)制棉、磐儀(Arbor)、大眾跋园、北京康拓等公司诸晃。
雖然加固型工控機(jī)對(duì)基于大母板的桌面機(jī)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(shè)計(jì)息栖、不良的連接方式益命、不標(biāo)準(zhǔn)的模板尺寸等。雖然可維護(hù)性和可靠性得到了改進(jìn)鹿蜀,但仍然不能滿足工業(yè)控制要求箕慧。目前PCI/ISA工控機(jī)主要做控制系統(tǒng)的檢測(cè)和管理機(jī)使用。
工控機(jī)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(jī)茴恰,以其樸素別致的外觀颠焦,優(yōu)越的防輻射斩熊、防電磁干擾、防震動(dòng)性能伐庭,在業(yè)內(nèi)刮起一陣綠色健康的旋風(fēng)粉渠。
綠色工控機(jī)從主板到配套的機(jī)箱在內(nèi)的每一個(gè)細(xì)節(jié)上精心設(shè)計(jì),從電路設(shè)計(jì)圾另、PCBCAD設(shè)計(jì)霸株、BIOS功能到機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等軟、硬件各方面都充分考慮可靠性集乔、防電磁輻射去件、抗電磁干擾、防震動(dòng)饺著、電磁兼容箫攀、節(jié)能、靜音煞精、抗菌筷穿、環(huán)保等。在工控機(jī)個(gè)性基礎(chǔ)上因郁,增加了工控機(jī)的人性化牧赚,包括保護(hù)使用者的健康、保護(hù)工控機(jī)的健康和保護(hù)環(huán)境加鄙,在保證工控機(jī)自身健康方面淆膏,力求達(dá)到高品質(zhì)、長(zhǎng)壽命和本身材質(zhì)的無害性溜盾。
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