刘鑫，杨孟飞
研究员，中国空间技术研究院“工业控制计算机系统”学科带头人，“计算机应用”专业硕士生导师。1986年毕业于哈尔滨工业大学自动控制系。1991年至今一直从事“工业控制计算机及其系统技术”的研究工作，主持研制了多项工控机行业重大新产品，多次获部级科学技术进步奖，在核心刊物上发表了40多篇学术论文。现任“北京康拓生化控制工程公司”总经理，“国家工业控制机及其系统工程技术研究中心”副主任，航天科技集团“工业控制及管理软件生产力促进中心”副主任，“中国计算机行业协会”副会长，“中国计算机行业协会PICMG/PRC”会长，“中国计算机学会工业控制计算机专委会”秘书长、副主任，“北京自动化学会”副理事长。

引言

    50年前的1956年，在周恩来总理亲自主持下制定了我国12年科学技术发展规划，把发展计算机技术纳入了科技规划的四项紧急措施，即计算机、电子学、半导体和自动化技术。根据这个12年科技发展规划，计算机工作者开始了我国计算机事业的创建工作[17]。在广大工业控制计算机工作者的共同努力下，1983年工业控制计算机被正式列入了国家计算机系列型普及发展规划。1984年6月11日成立了中国电子学会电子计算机分会工业计算机学组，1986年3月22日转建为“中国计算机学会工业控制计算机专业委员会”，从此，我国工业控制计算机技术的发展进入了一个崭新的阶段。1988年，中国研制STD总线工控机的科研人员和企业，联合发起成立了中国STD总线工控机协会，英文名字叫STDMG/PRC。1991年，STDMG/PRC改建为中国计算机行业协会工业控制机分会，并在民政部备案。1998年2月STDMG/PRC正式更名为“中国计算机行业协会PICMG/PRC”，2002年在民政部注册，社团登记号为4238-1。中国计算机行业协会PICMG/PRC是国际PICMG协会的执行委员，是中国获取国际PICMG协会标准的唯一官方渠道。

１ 工业控制计算机技术发展的历史回顾

    1.1 基于STD总线的第一代工控机技术

    1978年，美国Pro-Log公司抓住了上世纪工业生产发展的新的浪潮将以计算机技术为基础的历史机遇，率先研制了STD总线技术，该技术被IEEE组织批准为IEEE961标准。STD总线的小板结构既符合计算机的集成化发展方向，又适合工业现场的应用。随后，Pro-Log公司又不失时机地推出了STD总线工控机，在工控界引起了强烈反响。由于STD总线工控机满足了当时工业企业技术改造和工业自动化等领域急需大量的工业控制计算机的市场需求，因此STD总线工控机技术得到了迅速发展。

    1981年8月12日，美国IBM公司推出了基于主频4.47MHz Intel 8088微处理器的世界上第一台IBM PC机，其采用的局部总线互联结构就是后来风靡全球的ISA（Industry Standard Architecture）总线，即IEEEP996[3]。8位STD总线兼容8位ISA总线技术，16位STD总线通过周期窃取和总线复用技术进一步做到了与16位ISA总线兼容，在软件上与MS-DOS兼容，这是STD总线取得成功的一个重要因素。

    STD总线工控机技术在中国是从1983年开始兴起的，90年代初期发展到顶峰，90年代末基本结束。当时推动这一技术的主要企业和科研单位有北京康拓公司、北京工业大学、四通公司工控部、清华大学和北京控制计算机厂等。实践证明，STD总线是适合我国国情的，STD总线工控机已成为当时我国工业控制领域中的一种主导产品。现在拥有18个成员的国际STD32制造商协会还在继续支持着STD总线技术。

    1.2 基于ISA和PCI总线的第二代工控机技术

    ISA总线1981年问世，于1983年扩展为8位PC/XT总线，1984年发展为16位PC/AT总线。从那时开始，基于ISA总线的IBM PC在世界范围内取得了巨大的成功，并且一直延续到90年代末期。1990年Intel公司推出了用于器件之间互连的总线PCI，并于1992年推出了PCI总线标准PCI 1.0，到了2000年，PCI总线已经成为PC机的主流总线技术。

    Industrial PC，简称IPC，也叫IPC工控机或工业PC，它是一种加固的增强型PC机，可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。IPC是由PC机演变而来的工业控制计算机，它成功地使ISA总线和PCI总线与工业生产自动化联系起来。由于PC机拥有极丰富的硬件、软件资源，得到广大工程技术人员的应用和支持，IPC也因此对其它控制装置产生了深远的影响。由于预见到IPC即将成为生产过程自动化领域中新一代的强有力的技术支持系统，根据国际IPC的发展潮流，以及IPC在工业现场的逐渐安装和运行趋势，1993年，中国计算机学会工业控制计算机专业委员会在国家科委、机械工业部、航天工业总公司、全国电子信息推广办、北京电子振兴办以及中国计算机学会等部委和学术团体的大力支持下，在北京召开了“工业PC国产化研讨会”，并成立了由北京康拓公司、北京华胜工控工程公司、北京华远自动化系统有限公司、北京工业大学电子厂、北京工业控制计算机厂、重庆工业自动化仪表研究所等全国近20家工控界精英单位组成的“全国工业PC联合开发委员会”，促进了IPC在中国的发展和应用。

    IPC工控机的发展在90年代末期达到高潮，应用得到了广泛的普及，从2000年以后开始衰落，逐渐从工业自动化领域转向管理和信息自动化方面应用。IPC的主要生产企业国内有研祥、华北工控、爱雷斯、研华、凌华和艾讯等，国外有美国ICS、德国西门子以及日本康泰克等。

    1.3 ISA总线的派生总线PC/104总线技术

    为了满足对空间占用和功率消耗严格限制的嵌入式控制应用的需要，并保持与被广泛接受的PC总线架构在软件和硬件上的兼容性，美国Ampro Computers公司于1978年设计了第一款PC/104模块。1992年2月Ampro联合12家公司成立了PC/104产业联盟（PC/104 Consortium），并于1992年3月推出了与ISA总线兼容的PC/104总线标准，1997年2月扩展为与PCI总线兼容的PC/104-plus总线标准。今天，PC/104产业联盟的会员已经超过160个企业，这些企业都基于PC/104标准制造小板规格、自层迭互连模式、低功耗的嵌入式计算机。PC/104仍然属于第二代工控机技术的范畴。

    1.4 VME总线工控机技术

    1979年，美国Motorola公司推出了第一款68000 CPU，随后的1981年，几乎与IBM推出PC的同时，推出了VME总线工控机标准。VME总线工控机采用欧洲卡结构、针孔连接器和垂直安装模式，特别适合在恶劣工业和军事装置中运行。1982年，由Motorola和Mostek公司发起成立了VME总线制造商协会VITA（VMEbus International Manufacturers Group），目前该组织拥有139个会员，致力于在全球发展和推广VME总线技术。1987年，VME总线标准被ANSI和IEEE接受为国际标准ANSI/IEEE 1014-1987。

    1.5 第三代CompactPCI总线工控机技术

    20世纪90年代中期，PCI总线技术在PC机中已经确立了其地位，越来越多的PC机中设计了PCI总线，以此也积累了丰富的芯片、硬件和软件工具资源，PCI总线向工业和其它可靠性要求较高的领域应用已经势在必行。为了适应新一代嵌入式计算机技术发展的需要，在Pro-Log公司的倡导下，1994年成立了PCI总线制造商协会PICMG（PCI Industrial Computer Manufacturers Group）。1997年9月2日诞生了第一个CompactPCI总线标准PICMG 2.0 R2.1 - the CompactPCI base specification，1999年10月1日颁布了修订版本PICMG 2.0 R3.0 - the CompactPCI core specification。CompactPCI总线是从PCI总线和VME总线基础上发展而来的，它集中了两种主流总线的先进性而演变成的可靠的、开放的工业标准，如PCI总线的高性能数据传输能力、VME总线的欧洲卡的四面锁定的稳定结构、板卡垂直安装利于散热的特性、更换板卡的简便性以及系统良好的可扩展性等。

    目前PICMG协会的会员总数超过了450个，会员覆盖了工业控制和电信两大行业，致力于为高性能工业和电信计算应用开发开放性标准。

2 “十一五”工业控制计算机技术的发展探讨

    2.1 PC/104-plus技术和PC/104技术向PCI-104和PCI Express技术发展

    PC/104工业控制计算机已经问世近15个年头，目前仍然在工业和军事控制领域保持着持久的地位和发展态势，直到现在，还一直与新技术的发展和采用保持着同步。

    PC/104总线的第一个发展趋势就是去掉PC/104-plus标准中的ISA总线部分，仅保留PCI总线部分，为嵌入式板卡的设计提供更大的空间[2]，这就是2003年11月PC/104产业联盟颁布的新标准PCI-104 Specification Version 1.0。PCI-104使主流的PCI总线技术在小规格、高可靠的嵌入式计算机上得以实现和继续发展。

    PC/104总线的第二个发展趋势就是兼容PCI Express技术，新标准正在制定，最有可能的结果就是PCI-104和PCI Express总线共存在一块板卡上，形成扩展的总线标准PCIE-104，而板卡尺寸还维持不变[2]。

    为了促进PC/104总线、PC/104-plus 以及PCI-104总线技术的应用，PC/104产业联盟于2004年3月制定了嵌入式单板计算机平台标准EPIC（Embedded Platform for Industrial Computing），并于2006年2月颁布了修订标准EPIC Specification Version 2.0。EPIC平台可以通过PC/104总线、PC/104-plus 以及PCI-104总线模板扩展I/O功能，并为采用高性能的CPU、存储器技术以及散热设计留有足够的空间，可以快速集成面向特定应用的嵌入式系统，缩短开发时间，节省费用[4]。EPIC的尺寸介于PC/104和EBX之间，为115.00mm x 165.00mm。

    2.2 CompactPCI总线和PCI Express融合形成CompactPCI Express技术

    高可靠、模块化、高性能和低价位的CompactPCI总线嵌入式计算机已经在通信、医疗器械、仪器测量、工业控制以及军事设备、航空和航天领域得到了广泛的应用。CompactPCI总线标准经过近10年的发展已经趋于完善，并且创造了几个行业“第一”的神话，如第一个支持热插拔能力的总线标准，第一个支持H.110电话总线，第一个开放系统管理规范以及第一个基于Ethernet的包交换背板技术等[18]。

    CompactPCI技术未来将向更快方向发展，形成侧重于I/O应用的主要平台技术CompactPCI Express，并保持与CompactPCI总线的兼容性。CompactPCI Express是通用的、高性能的、面向工业市场的未来总线系统，其串行、点到点的数据交换能力可以达到每秒4GB。除此之外，CompactPCI Express的异步通信模式还具有CRC校验和算法，可以实现错误自动识别和纠正。而最有希望成为第一个在CompactPCI Express嵌入式计算机上运行的操作系统可能是微软公司的Longhorn，该软件自身就嵌入了对PCI Express技术的完美支持，并允许I/O设备的热插拔，而不需要额外的其它软件开销[1]。

    6U CompactPCI的主要应用领域应该是电信行业，但目前受到AdvancedTCA技术的冲击，应用不会有太大的空间。无论是国防还是工业自动化领域对3U CompactPCI产品的需求正在大幅度增长，尤其是通过传导散热的3U产品[13]。

    2.3 VME总线技术虽然继续发展但是应用范围在缩小

    伴随着微处理器技术和通信技术的进步，VME总线技术从诞生开始就一直处于不断的发展之中，并取得了成功。并行峰值通讯速率从VME16的20MB/s，发展VME32的40MB/s和VME64和VME64x的80MB/s，到2004年达到了320MB/s。VME总线未来的发展途径主要有2个，一方面是通过2eSST VME总线标准继续支持或提高并行多点VME总线的数据带宽，可以达到320+MB/s；另一方面是吸收CompactPCI总线的串行交换机制技术（Switched Serial Fabrics），通过星型（star）、双星（dual star）或者网状网（mesh）互连方式，以及Ethernet、Infiniband、RapidIO或PCI Express技术，大幅度提高VME总线的数据吞吐量到30GB/s，提高系统的冗余设计能力，这就是刚刚颁布的VITA41或VXS（VME switched fabric serial backplane standard）标准，同时还继续保持着与传统的VME总线技术的兼容[5]。目前正在研制VITA46或VPX标准，数据传输能力已经可以达到10GB/s。
虽然VME总线还在发展，但是必须认识到VME总线技术太老了，已经走下坡路了，除了在对实时性要求较高的国防和军事设备应用上还占据一定优势外，新的工业自动化项目几乎不可能再被采用了。

    2.4   基于网络的LXI标准将成为最有发展潜力的新一代虚拟仪器总线技术

    自动测试系统的建立，往往包括一台或多台仪器、主控计算机和测试软件、测试夹具以及系统总线。而系统总线就像是中枢神经系统，负责控制指令和测试数据的传送。测试系统的总线由两种技术体系实现，一种是基于网络接口技术的总线，如GPIB等；一种是基于背板式互连的总线技术，如VME/VXI或CPCI/PXI等。为了满足测试系统对低价格、更高带宽和更高数据传输速度的要求，测试系统总线正在向两个方向发展：一是基于网络接口技术的总线正在向基于IEEE802.3和TCP/IP技术的Ethernet方向发展，即LXI总线技术；二是基于背板技术的总线已经从VXI过度到CPCI/PXI技术，并正在向PCI/PXI Express技术发展。“无论是相对GPIB、VXI还是PXI，LXI都将是未来的总线技术发展趋势”[7]。

    LXI（LAN eXtensions for Instrumentation）是LXI联盟定义的一种基于工业标准Ethernet技术的开放式仪表平台总线标准，用于构成模块化的、灵活的、高性能的小型或中型测试系统。通过LXI标准，将GPIB扩展到LAN，使PC或仪表之间的通信更加简单和廉价。LXI标准由Agilent和 VXI Technology于1984年率先开发，并发起成立了LXI联盟。LXI联盟于2005年9月颁布LXI Standard Rev. 1.0，2006年8月颁布修订版本LXI Standard Rev. 1.1。LXI标准有三个重要的功能特点：一是具有基于Web browser的人机界面接口和程序性控制框架的标准化的LAN接口，LAN接口的连接方式既可以是有线的，也可以是无线的；二是有三种触发方式，即LAN触发方式、IEEE1588精确定时协议触发方式和LXI触发总线；三是多种标准的仪表测试设备可以共存在同一个系统当中，如GPIB、PXI、VXI以及基于LAN接口的仪表等[8]。

    LXI总线技术的优势[8]：

    ● 速度快、使用方便、应用普及、价格低，与Ethernet LAN向下兼容；

    ● 通过直观的Web browser接口进行设备操作和管理，配置简单、快捷；

    ● IVI标准程序驱动接口，编程简单，软件重用性好；

    ● 具有创建混合测试系统的能力，系统中可以包括LXI、PXI、VXI、GPIB以及CANbus等，设备之间可以通过总线转换装置互连；

    ● 通过硬件和LAN-based触发方式可以提高测试系统的性能以及任务处理能力；

    ● 通过IEEE1588精确定时协议可以实现当地和远程仪表的同步，同步误差在10ns～10ms之间。

    作为以太网技术在测试自动化领域的应用扩展，LXI技术正在为世界上越来越多的仪表制造商所采用，一些基于LXI技术的仪器也已面市，如安捷伦的33220A函数发生器、N6700/N5700系列电源、34980A开关等。目前LXI联盟已经发展到49个成员，LXI技术也发展成为了下一代虚拟仪表总线技术。

    2.5 串行、点到点、高速互连总线技术PCI Express、AdvancedTCA以及MicroTCA

    随着芯片和模板的密度越来越大，速度越来越快，传统的并行总线逐渐成为系统性能提高的主要瓶颈，而且问题越来越严重。与此同时，串行总线的性能也在不断地提高，这也进一步推动了计算机的共享并行总线技术向高速、独占的、点到点的串行总线技术方向转移。

    早在2001年的春季，Intel公司就宣布要用一种新的技术取代PCI总线和多种芯片的内部连接，并称之为第三代I/O总线技术，即3GIO (3rd Generation I/O)。到了2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM等20多家业界主导公司加入了PCI-SIG，开始起草3GIO规范。2002年草案完成，并把3GIO正式命名为PCI Express。PCI Express技术要点是从并行到串行的转变。PCI Express可以理解为是一种将并行PCI总线进行打包后变成串行方式在多种传输介质上传输信息的技术，这里的传输介质既可以是布在线路板上的传输线（traces），也可以是双绞线（cables）。PCI Express技术可以用于板内芯片之间的互连（chip-to-chip）、模板和模板之间的互连（board-to-board），也可以用来实现系统到系统的高速互连（box-to-box）。第一代PCI Express总线的工作速度为2.5GHz，目前正在研制工作频率为5GHz的第二代标准。通过x1、x4、x8、x16和x32连接通道，PCI Express总线的带宽可以达到80Gbps。从PCI Express发展出来的标准目前主要有SHB （System Host Board）Express、COM（Computer-On-Module）Express以及CompactPCI Express等[6]。

    自从PICMG于2001年9月发布了以太网包交换背板标准（CompactPCI Packet Switching Backplane/PSB）PICMG 2.16，将串行Ethernet网络在背板上实现以来，垄断背板设计多年的并行总线技术被打破，使可管理的、冗余的、点到点的、串行包交换互连总线技术（switched serial interconnects，也叫Switched Fabrics技术）得到广泛接受。2002年12月PICMG发布了基于Switched Fabrics技术的更新、更快和功能更强大的开放式平台架构标准PICMG 3.0，即AdvancedTCA（Advanced Telecom Computing Architecture），简称ATCA；并于2005年3月又推出了Advanced Mezzanine Card标准，简称AMC；2006年7月，PICMG发布了最新的技术标准MicroTCA（Micro Telecommunications Computing Architecture）。

    PICMG 2.16 CompactPCI/PSB技术的主要特点：

    ● 在CPCI的J3/P3和J5/P5上定义了20个与IEEE802.3-2000兼容的Ethernet网络，最大带宽为20Gbps。

    ● 背板上定义了Node slot、Fabric slot和连接它们的Link。Node之间通过Fabric进行通信。

    ● 1个Fabric与所有Node之间的连接为Star拓扑结构，2个Fabric与所有Node之间的连接为Dual Star拓扑结构，2个Fabric之间互连构成冗余系统。

    ● CPCI总线和PSB总线可以在同一个背板上共存，互为冗余，相互补充。

    ATCA是面向下一代运营通信设备的系列工业标准的总称，它融合了在高速互连技术，下一代微处理器技术，不断提高的可靠性、可管理性和可服务性技术等方面的最新发展成果，满足电信运营对网络设备构建系统（NEBS）、欧洲电信协会标准（ETSI）以及99.999%时间可用性的要求。ATCA还具有模板尺寸大（8U x 280mm x 6HP）、供电能力强（-48V/200W），可以热插拔（hot-swappable）以及支持多协议（Ethernet、InfiniBand、StarFabric、PCI Express、RapidIO）的switched fabrics技术等特点；支持Dual Star、Dual Dual Star以及Mesh Fabric拓扑结构；定义了系统管理功能和串行管理接口IPMI（Integrated Peripheral Management Interface），利用管理软件对模板进行配置，获取状态信息，并能远程关闭故障模板。目前PICMG members和ATCA community正在与IEEE802.3ab subcommittee合作研制10Gbps backplane standards[6]。在不久的将来，ATCA背板的信号传输速度将从现在的5Gbps提高到10Gbps，大幅度提升ATCA的数据传送能力。在可以预见的几年里，在下一代电信网络中，ATCA将会得到广泛的认可和应用。而就目前的情况来看，在未来相当长时间内，ATCA将会和CompactPCI相互补充，共同促进电信行业乃至信息产业的发展。

    AMC针对ATCA技术定义了一种模块化的、基于LVDS信号的高速串行互连接口的“女儿板”标准。AMC通过AMC连接器并行插在ATCA载板（Carrier Board），实现ATCA模板功能。AMC模块通过导轨，从模板前面方便地插入和拔出，并且支持热插拔。使用AMC设计ATCA功能模板如同搭积木一样简单、方便、快速。

    将AMC模块插在ATCA载板上可以构成特定功能的ATCA模板。将AMC插在背板上就发展成了一种小型化、模块化、高性能的计算平台系统，这就是MicroTCA。MicroTCA集中了ATCA和AMC的先进性，可以满足电信、医疗设备、工业测量和控制、军事设备以及消费类电子产品的需要[9]。MicroTCA系统包括AMC模块、MCH（MicroTCA Carrier Hub）、电源模块（PM）、制冷单元（CU）、背板、导轨和机箱等主要部分。AMC模块有4种规格，常用的是73.8x13.88x181.5mm。一个典型的19英寸x 4U x 300mm机箱容纳的MicroTCA系统可以支持10个AMC模块、2个MCH和2个PM。MicroTCA的背板信号接口采用先进的差分高速串行化器和解串器（Serializer/Deserializer，简称SerDes）互连技术设计，半双工带宽可以达到3.125Gbps。

    根据2006年VDC的研究预测，到2009年ATCA的市场份额将达到$1.15 billions，AMC将为$763 millions，MicroTCA将增长到$217 millions[10]。

    2.6 有线和无线混合工业网络技术将在工业自动化领域得到越来越多的应用

    在工业控制和检测系统中主要存在三种有线通信方式，即点到点并行模拟连接方式、现场总线和工业Ethernet[19]。并行连接方式随着现场总线技术的出现已经很少见了，现场总线技术使用一对电缆就可以为多个互连设备提供电源以及控制和配置信息。开放式现场总线技术可以使不同制造商生产的设备在同一个系统中实现互操作，方便采购和维护，降低了成本。工业Ethernet比现场总线有很多优势，例如价格便宜，使用方便，特别是带宽远远高于12MB/s的现场总线。工业Ethernet用于工业现场的主要问题出在CSMA/CD竞争协议上，不能保证响应时间的确定性，即实时性问题。现在通过交换机或网桥进行网络分区的方式避免了碰撞的发生，有效地解决这一问题[19]。

    近几年，随着人们对设备可互连性和可移动性要求的越来越高，无线系统的使用呈指数形式增长。无线网络在工业控制和监测方面的应用也成为继工业Ethernet之后的工控领域的又一个热点技术[16]。无线网络在工业现场主要应用在设备或环境实现物理连接困难以及技术上不允许或不希望用物理连接的场合，如移动或旋转设备、运动节点、远距离设备管理、障碍物阻隔环境、高危环境等，以弥补有线网络的不足。

    未来，工业控制网络主要的存在形式应该是有线和无线的混合网络，相辅相成，取长补短。无线网络的主要技术有基于802.11的WLAN（Wireless LAN）、BlueTooth、ZigBee技术以及RFID（Radio Frequency Identification）技术。一般而言，工业监控系统对网络的数据吞吐量的要求比较低，但对在恶劣环境下数据通信的可靠性却要求很高，例如在高温和低温，高湿度等级，剧烈振动，爆炸性气体，腐蚀性化学物质以及强电磁干扰环境里。无线网络在工业控制和监测方面应用主要需要解决的技术问题是安全性（Security）、鲁棒性（Robustness）、故障安全运行模式或故障降级运行模式（Fail-safe/fail-soft operation）、干扰免疫性（Interference immunity）、能源获取技术（Power availability）、可互操作性（Interoperability）以及人机接口技术（Interfaces）[19]。

    2.7 可编程逻辑控制器技术在未来的工业自动化领域将发挥更重要的作用

    今天，PC机的硬件和软件功能已经非常强大，标准化程度也越来越高，可靠性也得到了很大地改进，因此在工业控制上的应用也越来越多。随着开放的、模块化的主流工业控制计算机总线技术的不断发展，如PC/104、CompactPCI、PXI以及MicroTCA工控机等，高性能、高可靠、维护方便的工业控制计算机将在工厂自动化的控制层得到更广泛的接受和应用，而不局限于管理层和操作层[15]。在另一方面，根据2006年ARC Advisory Group的最新研究结果，在未来的5年里，PLC在全球的市场年增长率(compounded annual growth rate)将达到6.1%。PLC在2005年的市场份额为$7.5 billion，预计到2010 年将达到$10 billion[14]。PLC产品也将在功能、通信能力、规模、可扩展性、软件、开发工具以及自诊断能力等方面得到改进。

    融合PC机强大的功能和PLC的可靠性[12]，伴随着PLC采用COTS（commercial of the shelf）硬件技术以及PC-based的系统融入实时操作系统，产生了新一代工业控制器技术——可编程自动化控制器，即PAC（programmable automation controller）。PAC的概念是由ARC公司于1990年提出的[14]。PAC可以通过一个复杂的控制器，提供先进的控制特性、网络互连能力、设备之间的互操作能力、以及企业的数据信息的集成能力[11]。

    虽然PAC不可能取代PLC，但它扩展了PLC的能力[14]，其本质上仍然是一种变结构的嵌入式工业控制计算机，将在现在和未来的工厂自动化领域发挥重要的作用。

3     结论

    满足恶劣环境的具有安全性、可靠性和环境标准要求的加固型计算机称为工业控制计算机，也叫加固计算机。模块化的、开放的、标准化的总线型工业控制计算机技术，可以使设备制造商或系统集成商方便、快捷地构造面向特定需求的高可靠的应用系统，产品研发周期短、费用低、生存周期长，可选择性好，并且具有良好的性能、可靠性、可扩展性、可维护性和服务能力。

    “十一五”期间工业控制计算机技术的主要发展趋势：小型化的、基于并行总线技术的PC/104（包括PC/104-plus、PCI-104）和CompactPCI/PXI工控机将继续占据主流地位，并向PCI Express技术发展，同时保持向下的兼容性；VME总线技术除了在军工还保持一定优势外，在工业自动化领域的应用将越来越少；虚拟仪器技术将向网络化的LXI技术发展；电信领域将由ATCA技术一统天下，由高速、串行、点到点的switched fabrics技术取代统治该领域多年的并行总线技术；MicroTCA技术将从电信领域向其它领域扩展，包括工业控制、测试测量以及军工设备制造等，并逐渐发展成新的热点；无线网络技术将扩大在工业测控领域的应用，有线和无线混合网络是未来工业控制网络的一个新的发展方向；作为工业控制计算机技术的一种新的存在形式，PAC技术将在工业自动化领域得到更多的应用。

    我国是制造业大国，但不是制造业强国。我国还不是工业化国家，工业自动化水平还很低。“十一五”规划明确提出：坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，提高经济社会信息化水平；坚持以信息化改造制造业，推进生产设备数字化、生产过程智能化和企业管理信息化；推广集散控制、现场总线控制、敏捷制造等技术，强化生产过程的在线监测、预警和控制。工业控制计算机是工业自动化和信息化的核心设备，因此在“十一五”期间，工业控制计算机将通过采用新技术而使自身得到更大的发展，同时也必将在推进工业化和信息化进程中发挥更重要的作用。

参考文献：

    [1] Andrew Brown. CompactPCI Express: Protecting CompactPCI investments made over the last 10 years. CompactPCI and AdvancedTCA Systems.2005.

    [2] Wolfgang Hentz-Fischer. Does PCI Express spell doom for PC/104 Advantech Europe. 2006.

    [3] Tiger Yeh. Don’t get run over: The evolution of PC Bus technologies. Advantech White Paper. 2006.

    [4] Susan Wooley. EPIC Express: A Bridge to the Future for High-Performance I/O. RTC. 2006.

    [5] Tom Williams. VME Turns 25...and Time Marches On. RTC. 2006.

    [6]  Joe Pavlat. Introducing the 3rd annual CompactPCI and AdvancedTCA Systems Resource Guide. CompactPCI and AdvancedTCA Systems. 2006.

    [7] 黄莺. LXI有望成为未来的测试自动化总线技术. 电子工程专辑. 2005.

    [8] LXI Standard Revision 1.1. LXI consortium. 2006.

    [9] PICMG Specification MTCA.0 R1.0 – Micro Telecommunications Computing Architecture Base Specification. PICMG. 2006.

    [10]Stuart Jamieson. MicroTCA offers a direct solution for tight cost and size constraint applications. CompactPCI and AdvancedTCA Systems. 2006.

    [11] PACs for Industrial Control, the Future of Control. National Instruments White Paper. 2005.

    [12]Understanding Programmable Automation Controllers (PACs) in industrial automation. OPTO 22. 2006.

    [13]“Parallel Buses Are Dead!” RTC Interviews Ben Sharfi, General Micro Systems . RTC. 2006.

    [14]PLC Market to Hit $10 Billion Mark. ARC Advisory Group. 2006.

    [15] Robert M. Russel, John Moore. Trends in Industrial Automation of USA. HARTING Technology Group. 2006. (available from http://www.harting.com)

    [16]顾小洪, 吴秋峰. 无线网络在工业企业中应用的一些探讨. 清华大学. 2006.

    [17]李国杰. 中国计算机事业50年回顾与展望. 中国科学院计算技术研究所. 2006.

    [18]Joe Pavlat. Happy birthday, CompactPCI – you are stronger, faster and better. CompactPCI and AdvancedTCA Systems. 2005.

    [19]K. Koumpis. A review and roadmap of wireless industrial control. Sira Technology Ltd. 2006. (available from http://wireless.industrial-networking.com)