cPCI潛力無限
中國計算機行業(yè)協(xié)會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%的增長速度取代傳統(tǒng)的IPC工控機；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；第三，中國將成為CompactPCI全球最大的市場。”
劉鑫，研究員，碩士生導師，學科帶頭人。長期從事工業(yè)控制計算機及其系統(tǒng)技術的研究工作，主持過多項工控機行業(yè)重大新產(chǎn)品的研制工作，發(fā)表過數(shù)十篇研究論文，多次獲得省部級科技進步獎; 現(xiàn)任“中國計算機行業(yè)協(xié)會工業(yè)計算機專委會（即PICMG/PRC）”會長、“中國計算機學會工控機專委會”常務副秘書長、科技部“國家工業(yè)控制機及系統(tǒng)工程技術研究中心”副主任、航天科技集團“工業(yè)控制及管理軟件生產(chǎn)力促進中心”副主任。
工控機為工業(yè)自動化、信息產(chǎn)業(yè)和國防建設的發(fā)展提供了一個低成本的自動化技術方案，促進了國民經(jīng)濟的發(fā)展。同時，工控機技術自身也得到了迅速發(fā)展。實踐證明: 可靠而廉價的工控機適合中國國情。
蓄勢待發(fā)
PCI總線技術的發(fā)展、市場的需求以及IPC工控機的局限性，促進了新技術的誕生。作為新一代主流工控機技術，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)基礎設備的應用，被眾多業(yè)內(nèi)人士認為是繼STD和IPC之后的第三代工控機的技術標準。采用模塊化的CompactPCI總線工控機技術開發(fā)產(chǎn)品，可以縮短開發(fā)時間、降低設計費用、降低維護費用、提升系統(tǒng)的整體性能�！癈ompactPCI總線具有在不關閉系統(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)技術創(chuàng)新基金項目指南中的這段話，概括出了CompactPCI總線工控機的主要特點和重要性。
產(chǎn)業(yè)道路
從1998年到今天，CompactPCI總線工控機在國內(nèi)發(fā)展迅速，并得到了一定程度的應用，但遠沒有達到理想的程度。業(yè)界專家普遍認為，目前制約新一代工控機技術發(fā)展的因素主要有四個: 一是由于目前CompactPCI總線工控機的生產(chǎn)規(guī)模和應用數(shù)量還不夠大，成本過高，用戶還在觀望，等待價格的進一步降低; 二是國產(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總線設計技術難度大，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；四是缺少權威的有關CompactPCI總線工控機設計和應用技術的指導性文獻，需要培養(yǎng)更多的掌握該技術的專業(yè)設計人才和推廣應用人才。
應用前景
眾所周知，目前國內(nèi)每年投放市場的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。DCS中的現(xiàn)場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。隨著鐵路五次提速，原來應用在車站計算機連鎖系統(tǒng)、行車調度監(jiān)督系統(tǒng)以及鐵路紅外熱軸探測系統(tǒng)上的數(shù)千套第一代和第二代工控機已經(jīng)不能滿足要求，現(xiàn)在已經(jīng)開始用新一代CompactPCI總線和PXI總線工控機替代。由于電力緊缺而正在加快建設的發(fā)電廠和電網(wǎng)系統(tǒng)，需要大量的新一代工控機產(chǎn)品來實現(xiàn)電力系統(tǒng)綜合自動化。正在迅速發(fā)展的智能交通系統(tǒng)需要新一代工控機技術。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技術。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(tǒng)需要新一代工控機技術。下一代的網(wǎng)絡設備、電信基礎設備、數(shù)據(jù)通信設備、IP電話、語音、圖像和視頻等增值服務業(yè)務需要CompactPCI、PICMG2.16及ATCA等新一代工控機技術。還有你能想到的或沒有想到的其他應用領域。如果說我國工業(yè)自動化設備市場份額只有大約200億人民幣的話，那么加上信息產(chǎn)業(yè)和其他基礎設備，那就是上千億元的大市場正等待新一代工控機去“瀟灑走一回”。
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工業(yè)控制計算機是工業(yè)自動化設備和信息產(chǎn)業(yè)基礎設備的核心。傳統(tǒng)意義上，將用于工業(yè)生產(chǎn)過程的測量、控制和管理的計算機統(tǒng)稱為工業(yè)控制計算機，包括計算機和過程輸入、輸出通道兩部分。但今天的工業(yè)控制計算機的內(nèi)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領域、具有惡劣環(huán)境適應能力、能長期穩(wěn)定工作的加固計算機”，簡稱“工控機”。
回顧歷史，中國工控機技術的發(fā)展經(jīng)歷了80年代的第一代STD總線工控機，90年代的第二代IPC工控機，現(xiàn)在進入了第三代CompactPCI總線工控機時期，而每個時期大約要持續(xù)15年左右的時間。STD總線工控機解決了當時工控機的有無問題; IPC工控機解決了低成本和PC兼容性問題；CompactPCI總線工控機解決的是可靠性和可維護性問題。作為新一代工控機技術，CompactPCI總線工控機將不可阻擋地占據(jù)生產(chǎn)過程的自動化層，IPC將逐漸由生產(chǎn)過程自動化層向管理信息化層移動，而STD總線工控機必將退出歷史舞臺，這是技術發(fā)展的必然結果。同時，新一代工控機技術也是下一代網(wǎng)絡（NGN）技術設備的基礎。因此，覆蓋CompactPCI總線、PXI總線以及AdvancedTCA技術的新一代工控機技術具有巨大的市場潛力和廣闊的應用前景。
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2001年，PICMG2.16將以太網(wǎng)包交換背板總線引入到CompactPCI總線標準中，為電信語音增值服務設備和基于以太網(wǎng)的工業(yè)自動化系統(tǒng)提供了新的技術平臺。2002年，PICMG頒布了面向電信的新標準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開放式平臺，但它是第一個由電信專家專為電信應用設計的電信平臺，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)自動化設備的重要組成部分。CompactPCI向儀器儀表領域的擴展總線就是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)控制自動化領域擴展，并與CompactPCI總線互相補充和融合。PXI總線工控機不但具有VXI的高采樣速率、高帶寬和高分辨率等特點，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)品用于構造便攜式或小型化的ATE測試設備、數(shù)采系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)以及其他工業(yè)自動化系統(tǒng);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)自動化系統(tǒng)中。
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