摘要：本文详细的叙述了新一代工控机技术的发展及其应用前景，说明了以CompactPCI总线工控机技术为核心，覆盖CompactPCI、PXI和ATCA的新一代工控机技术注定成为今后一段时间时代发展的主旋律。WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
关键词：工控机技术、产业化、发展及其应用WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
1．概述 plcjs.技.术_网
工业控制计算机是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。传统意义上，将用于工业生产过程的测量、控制和管理的计算机统称为工业控制计算机，包括计算机和过程输入、输出通道两部分。但今天的工业控制计算机的内涵已经远不止这些，其应用范围也已经远远超出工业过程控制。因此，工业控制计算机是“应用在国民经济发展和国防建设的各个领域、具有恶劣环境适应能力、能长期稳定工作的加固计算机”，简称“工控机”。改革开放20多年来，工控机为工业自动化、信息产业和国防建设的发展提供了一条低成本的自动化技术方案，促进了国民经济的发展。同时，工控机技术自身也得到了迅速发展。实践证明：可靠而廉价的工控机适合中国国情。W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
回顾历史，中国工控机技术的发展经历了80年代的第一代STD总线工控机，90年代的第二代IPC工控机，现在进入了第三代CompactPCI总线工控机时期，而每个时期大约要持续15年左右的时间。STD总线工控机解决了当时工控机的有无问题；IPC工控机解决了低成本和PC兼容性问题；CompactPCI总线工控机解决的是可靠性和可维护性问题。作为新一代工控机技术，CompactPCI总线工控机将不可阻挡地占据生产过程的自动化层，IPC将逐渐由生产过程自动化层向管理信息化层移动，而STD总线工控机必将退出历史舞台，这是技术发展的必然结果。同时，新一代工控机技术也是下一代网络（NGN）技术设备的基础。因此，覆盖CompactPCI总线、PXI总线以及AdvancedTCA技术的新一代工控机技术具有巨大的市场潜力和广阔的应用前景。 WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
2．第一代工控机技术开创了低成本工业自动化技术的先河 plcjs.技.术_网
第一代工控机技术起源于20世纪80年代初期，盛行于80年代末和90年代初期，到90年代末期逐渐淡出工控机市场，其标志性产品是STD总线工控机。STD总线最早是由美国Pro-Log公司和Mostek公司作为工业标准而制定的8位工业I/O总线，随后发展成16位总线，统称为STD80，后被国际标准化组织吸收，成为IEEE961标准。国际上主要的STD总线工控机制造商有Pro-Log、Winsystems、Ziatech等，而国内企业主要有北京康拓公司和北京工业大学等。STD总线工控机是机笼式安装结构，具有标准化、开放式、模块化、组合化、尺寸小、成本低、PC兼容等特点，并且设计、开发、调试简单，得到了当时急需用廉价而可靠的计算机来改造和提升传统产业的中小企业的广泛欢迎和采用，国内的总安装容量接近20万套，在中国工控机发展史上留下了辉煌的一页。PC DOS软件的兼容性使STD总线得以发展，也由于运行PC Windows软件的局限性使STD总线被淘汰出局，而取而代之的是与PC完全兼容的IPC工控机。 WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
虽然同时期发展起来的还有VME总线和Multiplus总线等，但它们在中国始终都没有形成气候，安装数量、应用范围和影响力都比STD总线小得多。 WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
3、第二代工控机技术造就了一个PC-based系统时代 WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
1981年8月12日IBM公司正式推出了IBM PC机，震动了世界，也获得了极大成功。随后PC机借助于规模化的硬件资源、丰富的商业化软件资源和普及化的人才资源，于80年代末期开始进军工业控制机市场。美国著名杂志《CONTROL ENGINERRING》在当时就预测“90年代是工业IPC的时代，全世界近65%的工业计算机将使用IPC，并继续以每年21%的速度增长”。历史的发展已经证明了这个论断的正确性。IPC在中国的发展大致可以分为三个阶段：第一阶段是从20世纪80年代末到90年代初，这时市场上主要是国外品牌的昂贵产品。第二阶段是从1991年到1996，台湾生产的价位适中的IPC工控机开始大量进入大陆市场，这在很大程度上加速了IPC市场的发展，IPC的应用也从传统工业控制向数据通信、电信、电力等对可*性要求较高的行业延伸。第三阶段是从1997年开始，大陆本土的IPC厂商开始进入该市场，促使IPC的价格不断降低，也使工控机的应用水平和应用行业发生极大变化，应用范围不断扩大，IPC也随之发展成了中国第二代主流工控机技术。目前，中国IPC工控机的大小品牌约有15个左右，主要有研华、凌华、研祥、深圳艾雷斯和华北工控等。 WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
90年代末期，ISA总线技术逐渐淘汰，PCI总线技术开始在IPC中占主导地位，使IPC工控机得以继续发展。但由于IPC工控机的结构和金手指连接器的限制，使其难以从根本上解决散热和抗振动等恶劣环境适应性问题，IPC开始逐渐从高可靠性应用的工业过程控制、电力自动化系统以及电信等领域退出，向管理信息化领域转移，取而代之的是以CompactPCI总线工控机为核心的第三代工控机技术。值得一提的是，IPC工控机开创了一个崭新的PC-based时代，对工业自动化和信息化技术的发展产生了深远的影响。 P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
在第二代工控机技术里，还需要提及一个比较成功的技术——PC/104总线技术。基于ISA总线的PC/104总线问世于1992年，自层迭式结构，具有尺寸小、结构紧凑、功耗低、可*性高等特点，主要应用于军事和医疗设备。1997年PC/104扩展成PC/104-Plus，增加了PCI总线定义。PC/104总线工控机依靠自身的特点和不断地完善，还将继续在其传统优势领域占有一席之地。 WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
4．迅速发展和普及的第三代工控机技术WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
PCI总线技术的发展、市场的需求以及IPC工控机的局限性，促进了新技术的诞生。作为新一代主流工控机技术，CompactPCI工控机标准于1997年发布之初就倍受业界瞩目。相对于以往的STD和IPC，它具有开放性、良好的散热性、高稳定性、高可靠性及可热插拔等特点，非常适合于工业现场和信息产业基础设备的应用，被众多业内人士认为是继STD和IPC之后的第三代工控机的技术标准。采用模块化的CompactPCI总线工控机技术开发产品，可以缩短开发时间、降低设计费用、降低维护费用、提升系统的整体性能。“CompactPCI是PCI总线的电气和软件加上欧洲卡，它具有在不关闭系统的情况下的‘即插即用’功能，该功能的实现对高可用系统和容错系统非常重要”，2004年度科技部科技型中小企业技术创新基金项目指南中的这段话，概括出了CompactPCI总线工控机的主要特点和重要性。国家“发改委”也已经把CompactPCI总线工控机列为主要产业化项目之一。 WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
2001年，PICMG2.16将以太网包交换背板总线引入到CompactPCI总线标准中，为电信语音增值服务设备和基于以太网的工业自动化系统提供了新的技术平台。2002年，PICMG颁布了面向电信的新标准AdvancedTCA，简称ATCA。ATCA比PICMG2.16有更大的规格和容量、更高的背板带宽、对板卡更严格的管理和控制能力、更高的供电能力以及更强的制冷能力等。ATCA不是应用在电信上的第一个开放式平台，但它是第一个由电信专家专为电信应用设计的电信平台，也主要是为了解决电信系统目前主要面临的系统带宽问题、高可用性问题、现场升级问题、可伸缩性问题、可管理性问题以及可互操作问题，并最终降低成本。 WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
仪器和仪表是工业自动化设备的重要组成部分。CompactPCI向仪器仪表领域的扩展总线就是PXI总线。PXI产生于1998年，主要是面向“虚拟仪器”市场而设计的，但已经不局限于测试和测量设备，正在迅速向其它工业控制自动化领域扩展，并与CompactPCI总线互相补充和融合。PXI总线工控机不但具有VXI的高采样速率、高带宽和高分辨率等特点，而且具有开放性、软件兼容性和低价格等优势。一般来说，3U PXI产品用于构造便携式或小型化的ATE测试设备、数采系统、监控系统以及其它工业自动化系统。6U PXI产品主要应用在高密度、高性能和大型ATE设备或工业自动化系统中。 WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户