有哪些公司生产工业控制计算机?

发布网友 发布时间：2022-04-24 14:03

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热心网友 时间：2022-04-09 23:25

很多，研华、研祥、研发、华北工控、最近还有个叫威强的等，工业控制计算机和一般的计算机只是结构上的区别，可以插比较多的板卡，防护和环境适应性好些，板卡不多。

工控机(Instrial Personal Computer，IPC)即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。工控行业的产品和技术非常特殊，属于中间产品，是为其他各行业提供可靠、嵌入式、智能化的工业计算机。

中文名称

工控机

外文名称

Instrial Personal Computer

全称

工业控制计算机

组成

计算机CPU、硬盘、内存

简介

工业控制计算机简称"工控机"。包括计算机和过程输入、输出通道两部分。它具有重要的计算机属性和特征。如:具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口、并有实时的操作系统、控制网络和协议、计算能力，友好的人机界面等。工控机的主要类别有:IPC(PC总线工业电脑)、PLC(可编程控制系统)、DCS(分散型控制系统)、FCS(现场总线系统)及CNC(数控系统)五种。

IPC

即基于PC总线的工业电脑;据2000年IDC统计PC机已占到通用计算机的95%以上，因其价格低、质量高、产量大、软/硬件资源丰富，已被广大的技术人员所熟悉和认可，这正是工业电脑热的基础。其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成，如CPU卡、I/O卡等。并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计及EMC(electromagneticcompatibility)技术以解决工业现场的电磁干扰，震动，灰尘，高/低温等问题。

IPC有以下特点:

可靠性:工业PC具有在粉尘、烟雾、高/低温，潮湿，震动，腐蚀和快速诊断和可维护性，其MTTR(MeanTimetoRepair)一般为5min，MTTF10万小时以上;而普通PC的MTTF仅为10000~15000小时。

实时性，工业PC对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节(看门狗功能这是普通PC所不具有的)，遇险自复位，保证系统的正常运行。

扩充性，工业PC由于采用底板+CPU卡结构，因而具有很强的输入输出功能，最多可扩充20个板卡，能与工业现场的各种外设、板卡如与道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等相连，以完成各种任务。

兼容性，能同时利用ISA与PCI及PICMG资源，并支持各种操作系统，多种语言汇编，多任务操作系统。

PLC

PLC英文全称ProgrammableLogicController，中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制系统(ProgrammableLogicController)是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有了数据处理、通信、网络等功能。由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，大大推进了机电一体化的进程。

DCS

是一种高性能、高质量、低成本、配置灵活的分散控制系统系列产品，可以构成各种独立的控制系统、分散控制系统DCS、监控和数据采集系统(SCADA)，能满足各种工业领域对过程控制和信息管理的需求。系统的模块化设计、合理的软硬件功能配置和易于扩展的能力，能广泛用于各种大、中、小型电站的分散型控制、发电厂自动化系统的改造以及钢铁、石化、造纸、水泥等工业生产过程控制。

FCS

是全数字串行、双向通信系统。系统内测量和控制设备如探头、激励器和控制器可相互连接、监测和控制。在工厂网络的分级中，它既作为过程控制(如PLC，LC等)和应用智能仪表(如变频器、阀门、条码阅读器等)的局部网，又具有在网络上分布控制应用的内嵌功能。由于其广阔的应用前景，众多国外有实力的厂家竞相投入力量，进行产品开发。国际上已知的现场总线类型有四十余种，比较典型的现场总线有:FF，Profibus，LONworks，CAN，HART，CC-LINK等。

CNC

现代数控系统是采用微处理器或专用微机的数控系统，由事先存放在存储器里系统程序(软件)来实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并通过接口与外围设备进行联接，称为计算机数控，简称CNC系统。

数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透形成的机电一体化产品;其技术范围覆盖很多领域:(1)机械制造技术;(2)信息处理、加工、传输技术;(3)自动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)传感器技术;(6)软件技术等。

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，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。

1、第一代工控机技术开创了低成本工业自动化技术的先河

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。

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。

2、第二代工控机技术造就了一个PC-based系统时代

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*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、电力等对可靠性要求较高的行业延伸。第三阶段是从1997年开始，*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。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。

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*，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。

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、可靠性高等特点，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。

3、迅速发展和普及的第三代工控机技术

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"*"也已经把CompactPCI总线工控机列为主要产业化项目之一。

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。

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。

21世纪的头20年是新一代工控机技术蓬勃发展的20年。以CompactPCI总线工控机为代表的第三代工控机技术将在近几年得到迅速普及和广泛应用，并在中国信息化进程中发挥重要作用。

4、新一代工控机的产业化及应用前景

从1998年到今天，CompactPCI总线工控机在国内发展迅速，并得到了一定程度的应用，但远没有达到理想的程度。业界专家普遍认为，制约新一代工控机技术发展的因素主要有四个:一是由于CompactPCI总线工控机的生产规模和应用数量还不够大，成本过高，用户还在观望，等待价格的进一步降低;二是国产化的CompactPCI总线I/O模板的种类和数量还不丰富，配套性还不够，用户难以得到完整的解决方案;三是CompactPCI总线设计技术难度大，普及程度不够，多数企业还不具备自行研制系统配套I/O模板的能力;四是缺少权威的有关CompactPCI总线工控机设计和应用技术的指导性文献，需要培养更多的掌握该技术的专业设计人才和推广应用人才。因此，需要在科技部和国家有关部委相关*的引导下，在中国计算机行业协会PICMG/PRC的统一组织下，联合国内外从事CompactPCI总线工控机技术研制和生产的企业、大专院校、科研院所以及用户，进一步加大国产化CompactPCI总线工控机的研制和推广力度，扩大生产规模，增加产品种类和数量，降低产品价格，提高产品的互操作性，实现产业化，培养更多的人才，为CompactPCI总线工控机的发展创造更有利的条件。

到2020年，是中华民族实现民族振兴的关键20 年，是用信息化带动工业化、实现国民经济跨越式发展的20 年，是工业自动化技术和信息产业技术快速发展的时期，也为新一代工控机技术的应用和发展提供了前所未有的良好发展机遇，应用前景广阔。

众所周知，目前国内每年投放市场的DCS系统数量大约在1400套以上，并以每年15%左右的速度增长。DCS中的现场控制器采用的还是第二代IPC工控机产品，需要用新一代工控机替代升级。随着铁路五次提速，原来应用在车站计算机连锁系统、行车调度监督系统以及铁路红外热轴探测系统上的数千套第一代和第二代工控机已经不能满足要求，已经开始用新一代CompactPCI总线和PXI总线工控机替代。由于电力紧缺而正在加快建设的发电厂和电网系统，需要大量的新一代工控机产品来实现电力系统综合自动化。正在迅速发展的智能交通系统需要新一代工控机技术。纺织工业、制造业、食品加工、石油化工行业、车载信息系统等需要采用新一代工控机技术。海军舰载测控设备、陆军车载武器控制系统和指挥系统、新型的飞行模拟教练系统等需要高性能的新一代工控机。航空和航天器地面测控设备、雷达识别跟踪系统和电子对抗系统需要新一代工控机技术。核电站的核聚变低杂波数据采集与控制系统、大专院校的虚拟仪器教学实验系统、汽车功能测试性能测试系统、防洪数字化大坝在线监测系统等需要新一代工控机技术。下一代的网络设备、电信核心和边缘设备、数据通信设备、计算机电话集成(CTI)系统和增值服务业务需要CompactPCI、PICMG2.16及ATCA等新一代工控机技术。还有你能想到的或没有想到的其它应用领域。如果说我国工业自动化设备市场份额只有大约200亿人民币的话，那么加上国防自动化和信息产业基础设备，那就是上千亿的大市场正等待新一代工控机去拓展。

如今的时代是变革的时代，也是推陈出新的时代。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要成为这个时代的主旋律。业界权威人士已经预测:"第一，CompactPCI将以每年15%~20%的增长速度取代传统的IPC工控机;第二，CompactPCI与嵌入式系统将成为未来工业控制器的两大主流技术;第三，中国将成为CompactPCI全球最大的市场。"伴随着新一代工控机技术的兴起，工控机制造行业也将重新洗牌，强者和弱者将站在同一个起跑线上，百戈争流，不进则退，机遇与挑战并存。国内的企业，只要抓住机遇，大胆创新，勇于和善于迎接挑战，就一定会与新一代工控机技术一起发展壮大，这是不可阻挡的历史潮流。

发展趋势

工控机及其应用的发展是与信息化、数字化、智能化的世界潮流和计算机技术、控制技术、网络技术、显示技术(尤其是现场总线和控制网络)的发展密切相关的。

2000年世界上工业控制计算机市场为300-400亿美元，其中DCS60亿美元，嵌入式系统60-70亿美元，FCS20-30亿美元，IPC70-80亿美元，PLC70-80亿美元，数控70-80亿美元。并以每年10-15%的速度增长。

DCS(集散控制系统)

虽然现场总线为基础的FCS发展很快，并最终取代传统的DCS，但FCS发展有很多工作要做，如统一标准，仪表智能化等。而传统控制系统的维护和改造还需要DCS，因此FCS完全取代传统的DCS有个较长的过程。

当前工业控制计算机仍以大系统、分散对象、连续生产过程(如:冶金、石化、电力)为主，采用分布式系统结构的分散型控制系统仍在发展。由于开放结构和集成技术的发展，促使大型分散型控制系统销售增加。DCS1997年销售为45亿美元，2000年为60亿美元。世界上主要DCS供应商为:Honeywell、Bailey、Westing、House、ABB、Foxboro、L&N、Siemens、EuRo、横河、日本山武霍纳威尔等。

在工控机中DCS是受计算机影响最大、反应最快的一种。DCS主要发展趋势为:

(1)DCS向综合方向发展，由于标准化数据通信链路和网络的发展，将各种单(多)回路调节器、PLC、工业PC、NC等工控设备构成大系统、以满足工厂自动化要求，并适应开放化的大趋势。

(2)DCS向智能化方向发展，由于数据库系统、推理机能等的发展，尤其是知识库系统(KEB)和专家系统(ES)的应用，如自学习控制、远距离诊断、自寻优等，人工智能会在DCS各级实现。和FF现场总线类似，以微处理器为基础的智能设备、如智能I/O智能PID控制、智能传感器、变送器、执行器、智能人机接口、可编程调节器相继出现。

(3)DCS工业PC化，由IPC组成DCS成为一大趋势，PC作为DCS的操作站或节点机已经很普遍，PC-PLC、PC-STD、PC-NC等就是PC-DCS先驱，IPC成为DCS的硬件平台。

(4)DCS专业化，DCS为更适合各相应领域的应用，就要进一步了解这个专业的工艺和应用要求，以逐步形成如核电DCS，变电站DCS、玻璃DCS、水泥DCS等。

DCS生产厂家的新产品具有以下特点:系统开放、管控一体化及已有带先进控制软件。DCS生产厂家也从事FCS的研发、生产和应用工作。

热心网友 时间：2022-04-10 00:43