工控機總線技術的發展與應用
CompactPCI所具有的開放性、高可靠性、可熱插拔(Hot Swap),使該技術除了可以廣泛應用在通訊、網絡、計算機電話整和(Computer Telephony),也適合實時系統控制(Real Time Machine Control)、產業自動化、實時數據采集(Real-Time Data Acquisition)、軍事系統等需要高速運算、智能交通、航空航天、醫療器械、水利等模塊化及高可靠度、可長期使用的應用領域。
早在1995年,香港塞德公司將具有優質、高效、低耗等優勢的最新總線類產品Compact PCI推向中國市場,同時亦把美國PICMG協會的發展情況介紹到中國。我國工控界權威人士即達成共識:要跟蹤高科技,保持與世界工控產品的同步運作,必須攜手聯合,優勢疊加,共同研發,才能促進Compact PCI在我國的發展,使Compact PCI成為我國工控界的共用資源。
一、 中國工業計算機的發展
80年代初,我國在引進、消化吸收的基礎上,經過技術創新,研制成功了STD總線工業計算機。STD工控機因具有靈活的組合方式、成本低、小板結構及廣泛的兼容性等優點,自1984年國內開始從事開發和推廣應用以來,被廣泛地應用于鋼鐵冶金、石油化工、機電成套設備、醫藥食品、數控機床、工業爐窯等工業領域、以及軍工和科研設備中。STD工控機型號眾多,包括INTEL8088/80188、80286、80386、80486和NEC公司的V20、V40、V50等CPU類型的機型,其中以采用NEC公司V40芯片設計的V40系統最具代表性,該系統于1994年被率先成功地應用于水輪發電機——變壓器組繼電保護、水輪發電機勵磁等電氣二次成套裝置中?,F場實際商業運行表明:STD工控系統較為穩定,但其體系結構仍存不足。
STD工控機的不足:
STD工控機板采用“金手指 ”拔插,間或造成印制板邊緣插頭近處銅箔斷裂或總線接觸不良。
模擬輸入測量線和I/O信號線采用前端扁平電纜連接使整個系統運行的可靠性受到潛在威脅。
原類似STD5459型號的智能A/D采集板采集速度較慢;且板上四選一模擬開關、采樣保持器軟故障偶有發生。
隨著WINDOWS窗口系統的使用習慣養成,用戶已明顯感覺到在LED方式下進行參數整定相當不方便,因為需要記憶過多的功能鍵。
原STD工控機由于考慮到通用性和可擴充性,造成許多系統“冗余” 、系統資源浪費。
在90年代以后,由于STD工控機的不足,以及需要滿足不同應用領域的高性能、高可靠、高可用的經濟型工業計算機的需求,STD總線的工控機逐漸被淘汰。90年代采用ISA和PCI總線的IPC取代STD開始得到應用和普及。但由于IPC的板級互連結構和機械結構的限制,引起諸多不可靠因素,如散熱不合理、抗振動和沖擊能力差、電磁兼容性等,從90年代末開始,發展勢頭變慢,而且市場占有率開始下降,逐漸退出高可靠性領域。
二、 CompactPCI技術
經過幾年的發展,PCI總線以其優越的電性能獲得了業界的一致認可。同時利用PCI總線的電性能,結合不同的機械結構,產生了各種各樣的總線。
CPCI總線:將PCI總線與歐規卡的機械結構相結合,具有抗振性能好、高可用性等優點,而且可以支持熱插拔(Hot Swap)、后走線(Rear IO),目前在電信、軍工、交通等領域正在得到廣泛的應用。
PXI總線:在CPCI基礎上加入同步時鐘、觸發等量測專用總線,在測量、控制領域正得到越來越多的應用。
PC104 Plus總線:將PCI總線與PC104板的機械結構相結合,具有效率高、維護量少、體積小型等特點,在各種嵌入式應用中很受歡迎。
PCMCIA總線:常用于筆記本電腦。
PMC總線:配合CPCI總線在電信行業中使用。
CompactPCI技術是在PCI技術基礎之上經過改造而成,具體有三個方面:
一是繼續采用PCI局部總線技術;二是拋棄IPC傳統機械結構,改用經過20年實踐檢驗了的高可靠歐洲卡結構,改善了散熱條件、提高了抗振動沖擊能力、符合電磁兼容性要求;三是拋棄IPC的金手指式互連方式,改用2mm密度的針孔連接器,具有氣密性、防腐性,進一步提高了可靠性,并增加了負載能力。
經過改造的CompactPCI工業計算機適合工業現場應用。由于具有熱插拔和冗余設計能力,可以構建高可用性系統,滿足電信、數字通信、軍事裝備以及其它高可靠領域的要求。目前CompactPCI技術是國際最先進的工業計算機技術。 光電開關相關文章:光電開關原理
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