工控機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

?????? 工控機(jī)具有重要的計(jì)算機(jī)屬性和特征，如具有計(jì)算機(jī)CPU、硬盤(pán)、內(nèi)存、外設(shè)及接口，并有操作系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議、計(jì)算能力、友好的人機(jī)界面。工控機(jī)即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，英文簡(jiǎn)稱IPC(Industrial Personal Computer)，是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)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)行業(yè)的現(xiàn)狀
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??? 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(lái)源于中國(guó)***及內(nèi)地的廠商，國(guó)外的產(chǎn)品(例如RADISYS、ROCKWELL、INTEL等)經(jīng)過(guò)幾年的市場(chǎng)拼殺后，由于成本高、價(jià)格高、服務(wù)難，現(xiàn)已完全退出國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。目前，國(guó)內(nèi)的IT業(yè)研發(fā)、加工技術(shù)力量不斷提升；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)；軟件資源的可移植性可節(jié)省大量的人力、物力。在這些有利條件下，國(guó)內(nèi)一些廠商抓住機(jī)會(huì)快速崛起，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(guò)100％的資產(chǎn)增長(zhǎng)速度，鼎立于國(guó)內(nèi)的工控市場(chǎng)，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***的研華、磐儀、大眾和大陸的研祥、華北、康拓等。

??? 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)，成為西門(mén)子、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；康拓公司的新一代CompactPCI、PXI系列產(chǎn)品也開(kāi)發(fā)成功，并成功地推出了基于APCI、PXI總線產(chǎn)品的KT8000自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)，引領(lǐng)了航天器地面測(cè)控的新潮流。在我國(guó)***的同行中，除了研華、磐儀等之外，凌華科技集團(tuán)的CompactPCI、PXI系列產(chǎn)品也頻頻出現(xiàn)在市場(chǎng)中。

??? 工控行業(yè)的產(chǎn)品和技術(shù)非常特殊，屬于中間產(chǎn)品，是為其他各行業(yè)提供可靠、嵌入式、智能化的工業(yè)計(jì)算機(jī)。隨著社會(huì)信息化的不斷深入，關(guān)鍵性行業(yè)的關(guān)鍵任務(wù)將越來(lái)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，本土工控機(jī)廠商所受到的重視程度也越來(lái)越高。隨著電力、冶金、石化、環(huán)保、交通、建筑等行業(yè)的迅速發(fā)展，從數(shù)字家庭用的機(jī)頂盒、數(shù)字電視，到銀行柜員機(jī)、高速公路收費(fèi)系統(tǒng)、加油站管理、制造業(yè)生產(chǎn)線控制，金融、政府、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，工控機(jī)市場(chǎng)發(fā)展前景十分廣闊。

??? 近年來(lái)，國(guó)際上FCS、DCS、PLC、IPC、NC以及各類嵌入式控制裝置正處在快速發(fā)展之中，市場(chǎng)規(guī)模以每年10％～15％的速度增長(zhǎng)，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。

??? 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(kāi)始的第一波，到始于2008年9月的次貸危機(jī)深化，金融危機(jī)開(kāi)始向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移，經(jīng)濟(jì)衰退的跡象出現(xiàn)第二波，危機(jī)在不斷加深。如果說(shuō)金融危機(jī)第一波沖擊的是房地產(chǎn)、金融行業(yè)或者虛擬經(jīng)濟(jì)，對(duì)我國(guó)工控機(jī)行業(yè)影響不大，可以置身事外的話，第二波的到來(lái)則將金融危機(jī)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)危機(jī)，其沖擊向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)展開(kāi)，各實(shí)體行業(yè)或多或少都受到了影響，工控機(jī)行業(yè)也無(wú)法獨(dú)善其身了。

??? 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，因而也就不可能支持其采取通過(guò)適度的讓利優(yōu)惠以增加或維持市場(chǎng)占有率的策略，甚至，原廠商將會(huì)通過(guò)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，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，這樣，就把中間的利潤(rùn)空間及生存空間擠得所剩無(wú)幾。

??? 其次，宏觀調(diào)控帶來(lái)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(wèn)題，更加上升到了危及企業(yè)生存安全的高度。相當(dāng)數(shù)量的希望在此環(huán)節(jié)中生存下來(lái)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。最重要的是，隨著全球通脹而來(lái)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，而這些都大大加劇了生產(chǎn)制造企業(yè)的生存困境，呈現(xiàn)的現(xiàn)象就是由于銷售路徑的變窄變細(xì)帶來(lái)了道路堵塞的狀況，于是競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步加劇。在這樣的大環(huán)境下，再加之近些年中國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)界總結(jié)出來(lái)的有中國(guó)特色的“餓狼現(xiàn)象”的普遍存在，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、建筑、汽車、造船、印刷、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，工控機(jī)行業(yè)也或多或少受到了影響。

??? 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)。隨著Intel CPU和Microsoft DOS/WINDOWS架構(gòu)演變成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，ISA/PCI總線加固型工業(yè)PC（IPC）開(kāi)始向工業(yè)領(lǐng)域滲透。IPC雖然經(jīng)過(guò)了工業(yè)化改造（如取消了大母板，采用無(wú)源背板、插卡式模板，工業(yè)電源，全鋼密封機(jī)箱微正壓散熱，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，不能從根本上解決大母板水平放置、抗震動(dòng)沖擊能力差、元器件失效率高、平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）長(zhǎng)、維護(hù)困難等問(wèn)題，難以滿足工業(yè)控制任務(wù)的苛刻要求。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，產(chǎn)生了一系列基于PC的、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、AT96總線、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、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)，可以繼續(xù)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(jī)已經(jīng)升級(jí)到486DX，可以滿足大多數(shù)應(yīng)用要求。1990年9月，STD32 MG公布STD32規(guī)范1.0版。STD32具有32 bit數(shù)據(jù)寬度，32 bit尋址能力，是工業(yè)型的高端計(jì)算機(jī)。STD32總線兼容STD-80規(guī)范，產(chǎn)品可以互操作。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，如80486和Pentium系列處理器技術(shù)。

??? VME(Versa Model Eurocard)總線是由Motorola公司1981年推出的第一代32位工業(yè)開(kāi)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，由于其應(yīng)用的廣泛性被IEEE收為標(biāo)準(zhǔn)，即IEEE 1014-1987，其標(biāo)準(zhǔn)文件為VMEbus specification Rev C.1。1995年，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)，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(shù)據(jù)線寬和地址范圍擴(kuò)展到了64 bit，給3U板提供了32 bit和40 bit地址模塊，傳輸帶寬達(dá)到了80 Mb/s，增加了總線鎖定周期，增加了第一插槽探測(cè)功能，加入了對(duì)熱插拔的支持。VME64擴(kuò)展集是1997通過(guò)的新標(biāo)準(zhǔn)，它又被稱為VME64x。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，另外新增設(shè)了一個(gè)3.3 V電源管腳。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160 Mb/s。此外，還增加了EMC前置面板和ESD功能。VME320最大的改進(jìn)是采用了星型互連的方法來(lái)達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸加速的目的。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，可將理論數(shù)據(jù)速率提高到320 Mb/s。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(kāi)發(fā)的VPX標(biāo)準(zhǔn)。VXS為引用交換結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了條件，而VPX則將開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)信號(hào)速率提升到了6.25 Gb/s。與此同時(shí)，許多VME總線背板開(kāi)始使用PMC（PCI Mezzanine Card）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(gòu)造因素，以使VME板卡跟上行業(yè)的步伐。

??? PCI-Express是最新的總線和接口標(biāo)準(zhǔn)，它原來(lái)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(biāo)準(zhǔn)。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，最終實(shí)現(xiàn)總線標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。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10 GB/s，而且還有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿ΑCI Express也有多種規(guī)格，從PCI Express 1X到PCI Express 16X，能滿足現(xiàn)在和將來(lái)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。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(guò)程，就像當(dāng)初PCI取代ISA一樣，都會(huì)有個(gè)過(guò)渡的過(guò)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，但已經(jīng)受到CompactPCI/PXI產(chǎn)品的強(qiáng)有力沖擊。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)、熱插拔技術(shù)、自診斷技術(shù)的成熟，構(gòu)造高可用性系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，CompactPCI/PXI總線工控機(jī)技術(shù)將得到迅速普及和廣泛應(yīng)用，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)。

??? 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，過(guò)去專用的封閉式的架構(gòu)迅速被PC技術(shù)的開(kāi)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。工業(yè)控制機(jī)用戶過(guò)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(kāi)發(fā)工具，這就導(dǎo)致了開(kāi)放式桌面PC在工業(yè)環(huán)境中的直接應(yīng)用。然而，桌面PC機(jī)技術(shù)是面向商用機(jī)市場(chǎng)的，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。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。

??? 1992年6月，Intel公司開(kāi)發(fā)了快速的開(kāi)放式PCI總線規(guī)范，作為局部和低層次的內(nèi)部處理器總線。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。1995年6月PCI SIG正式公布了PCI 局部總線規(guī)范2.1版，同時(shí)PICMG推出了第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)PCI/ISA無(wú)源背板總線標(biāo)準(zhǔn)，這樣，加固型PCI/ISA總線工控機(jī)問(wèn)世了。目前，PCI/ISA工控機(jī)主要制造商有：Texas Microsystems、 Teknor Industrial Computers、Industrial Computer Source、Trenton Terminals、I-Bus以及研華（ADVANTEC）、磐儀（Arbor）、大眾、北京康拓等公司。

??? 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)、不良的連接方式、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)，但仍然不能滿足工業(yè)控制要求。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)，以其樸素別致的外觀，優(yōu)越的防輻射、防電磁干擾、防震動(dòng)性能，在業(yè)內(nèi)刮起一陣綠色健康的旋風(fēng)。

??? 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)、PCB CAD設(shè)計(jì)、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、防電磁輻射、抗電磁干擾、防震動(dòng)、電磁兼容、節(jié)能、靜音、抗菌、環(huán)保等。在工控機(jī)個(gè)性基礎(chǔ)上，增加了工控機(jī)的人性化，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，在保證工控機(jī)自身健康方面，力求達(dá)到高品質(zhì)、長(zhǎng)壽命和本身材質(zhì)的無(wú)害性。