——工控行業技術發展趨勢
(信息來源:《網絡通訊》)

    PC技術推動了工控機技術的發展

     工控機是嵌入在工業系統內部,在工業極端環境里能夠連續長期穩定可靠工作的工業型計算機。隨著IntelCPU和MicrosoftDOS/WINDOWS架構演變成事實上的標準,ISA/PCI總線加固型工業PC(IPC)開始向工業領域滲透。IPC雖然經過了工業化改造(如取消了大母板,采用無源背板、插卡式模板,工業電源,全鋼密封機箱微正壓散熱,溫度自動檢測和調整等),但其本質上仍然不是工業型PC,不能從根本上解決大母板水平放置、抗震動沖擊能力差、元器件失效率高、平均修復時間(MTTR)長、維護困難等問題,難以滿足工業控制任務的苛刻要求。為了滿足市場對工業型計算機的要求,除了VME總線工控機外,產生了一系列基于PC的、與ISA/PCI總線標準兼容的嵌入式工控機,其中比較有代表性的是CompactPCI/PXI總線、AT96總線、STD總線和STD32總線工業控制機。

    各種總線工控機向高性能、高可靠方向發展

STD總線工控機采用單片計算機(Computer-on-a-chip)技術,可以繼續提升“ALL-IN-ONE”CPU板的性能,而不受小板尺寸限制。在386檔次上,MCG、Systek、Winsystems和北京康拓等公司都推出了386EX“ALL-IN-ONE”CPU板。目前,STD總線工控機已經升級到486DX,可以滿足大多數應用要求。1990年9月,STD32MG公布STD32規范1.0版。STD32具有32bit數據寬度,32bit尋址能力,是工業型的高端計算機。STD32總線兼容STD-80規范,產品可以互操作。STD32總線在保留簡單控制總線特點的同時,采用了今天的先進技術設計OEM產品,如80486和Pentium系列處理器技術。

VME(VersaModelEurocard)總線是由Motorola公司1981年推出的第一代32位工業開放標準總線,其主要特點是其信號線模仿Motorola公司生產的68000系列單片機信號線,由于其應用的廣泛性被IEEE收為標準,即IEEE1014-1987,其標準文件為VMEbusspecificationRevC.1。1995年,VME總線的新一代架構VME64脫穎而出。相對于傳統的VME系統,VME64加大了傳輸帶寬,拓展了地址空間并方便了板卡插拔。它將6U板的數據線寬和地址范圍擴展到了64bit,給3U板提供了32bit和40bit地址模塊,傳輸帶寬達到了80Mb/s,增加了總線鎖定周期,增加了第一插槽探測功能,加入了對熱插拔的支持。VME64擴展集是1997通過的新標準,它又被稱為VME64x。它增加了一個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P0/J0連接器,另外新增設了一個3.3V電源管腳。該系統新增的兩個邊緣總線循環則把數據速率提高到160Mb/s。此外,還增加了EMC前置面板和ESD功能。VME320最大的改進是采用了星型互連的方法來達到數據傳輸加速的目的。它采用了一種叫做2eSST的協議,這是一種信源同步傳輸協議,可將理論數據速率提高到320Mb/s。SBS公司推出的VXS標準和VITA(VME國際貿易協會)開發的VPX標準。VXS為引用交換結構創造了條件,而VPX則將開關結構信號速率提升到了6.25Gb/s。與此同時,許多VME總線背板開始使用PMC(PCIMezzanineCard)插槽,以便能直接使用PCI板卡。制造商們還吸取了PCI板卡的構造因素,以使VME板卡跟上行業的步伐。

PCI-Express是最新的總線和接口標準,它原來的名稱為“3GIO”,是由Intel提出的。很明顯英特爾的意思是它代表著下一代I/O接口標準。認證發布后改名為“PCI-Express”。這個新標準將全面取代現行的PCI和AGP,最終實現總線標準的統一。它的主要優勢就是數據傳輸速率高,目前最高可達到10GB/s,而且還有相當大的發展潛力。PCIExpress也有多種規格,從PCIExpress1X到PCIExpress16X,能滿足現在和將來一定時間內出現的低速設備和高速設備的需求。當然,要實現全面取代PCI和AGP也需要一個相當長的過程,就像當初PCI取代ISA一樣,都會有個過渡的過程。

     CompactPCI/PXI總線有替代VME/VXI總線趨勢

VME/VXI總線繼續在軍事設備和大型測試系統方面占有一定的市場份額,但已經受到CompactPCI/PXI產品的強有力沖擊。標準AT96總線工控機在軍事裝備和工業現場得到進一步應用。隨著CompactPCI總線冗余設計技術、熱插拔技術、自診斷技術的成熟,構造高可用性系統的簡化,CompactPCI/PXI總線工控機技術將得到迅速普及和廣泛應用,成為國內繼STD總線工控機、IPC工控機之后最具普及前景的新一代高性能工控機。

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