2022年行業(yè)分析工控機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢解析

工控機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢解析工控機(jī)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)掌握技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，不僅是計(jì)算機(jī)的重要門類,而且是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗，提高工業(yè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要技術(shù)手段。進(jìn)展工控機(jī)對實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)信息化和振興經(jīng)濟(jì)有重要意義。本文從工控機(jī)市場、金融危機(jī)影響等方面深化剖析其行業(yè)現(xiàn)狀，闡述了工控機(jī)技術(shù)進(jìn)展趨勢。

工控機(jī)即工業(yè)掌握計(jì)算機(jī)，英文簡稱IPC(IndustrialPersonalComputer)，是一種采納總線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)過程及機(jī)電設(shè)備、工藝裝備進(jìn)行檢測與掌握的工具總稱。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、內(nèi)存、外設(shè)及接口，并有操作系統(tǒng)、掌握網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議、計(jì)算力量、友好的人機(jī)界面。

工控機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀

工控機(jī)市場分布

目前國內(nèi)的工控機(jī)供應(yīng)渠道主要來源于中國臺(tái)灣及內(nèi)地的廠商，國外的產(chǎn)品(例如RADISYS、ROCKWELL、INTEL等)經(jīng)過幾年的市場拼殺后，由于成本高、價(jià)格高、服務(wù)難，現(xiàn)已完全退出國內(nèi)市場。目前，國內(nèi)的IT業(yè)研發(fā)、加工技術(shù)力氣不斷提升；各類芯片和各類器件、生產(chǎn)設(shè)備在國際市場基本可公平選購；軟件資源的可移植性可節(jié)約大量的人力、物力。在這些有利條件下，國內(nèi)一些廠商抓住機(jī)會(huì)快速崛起，利用本土綜合競爭優(yōu)勢逐步將國外品牌擠出國內(nèi)工控市場。某些企業(yè)以每年超過100％的資產(chǎn)增長速度，鼎立于國內(nèi)的工控市場，而且已勝利打入國際工控市場。現(xiàn)國內(nèi)市場主要工控機(jī)廠商有臺(tái)灣的研華、磐儀、大眾和大陸的研祥、華北、康拓等。

研祥等單位IPC產(chǎn)品的進(jìn)展勢頭強(qiáng)勁；盛博的嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入國際市場，成為西門子、阿爾斯通等歐洲公司的配套產(chǎn)品；航天測控公司的I、PXI產(chǎn)品已成為國防工業(yè)中地面測控產(chǎn)品；康拓公司的新一代CompactPCI、PXI系列產(chǎn)品也開發(fā)勝利，并勝利地推出了基于APCI、PXI總線產(chǎn)品的KT8000自動(dòng)測試平臺(tái)，引領(lǐng)了航天器地面測控的新潮流。在我國臺(tái)灣的同行中，除了研華、磐儀等之外，凌華科技集團(tuán)的CompactPCI、PXI系列產(chǎn)品也頻頻消失在市場中。

工控行業(yè)的產(chǎn)品和技術(shù)特別特別，屬于中間產(chǎn)品，是為其他各行業(yè)供應(yīng)牢靠、嵌入式、智能化的工業(yè)計(jì)算機(jī)。隨著社會(huì)信息化的不斷深化，關(guān)鍵性行業(yè)的關(guān)鍵任務(wù)將越來越多地依靠工控機(jī)，而以IPC為基礎(chǔ)的低成本工業(yè)掌握自動(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越高。隨著電力、冶金、石化、環(huán)保、交通、建筑等行業(yè)的快速進(jìn)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)、高速大路收費(fèi)系統(tǒng)、加油站管理、制造業(yè)生產(chǎn)線掌握，金融、政府、國防等行業(yè)信息化需求不斷增加，對工控機(jī)的需求很大，工控機(jī)市場進(jìn)展前景非常寬闊。

近年來，國際上FCS、DCS、PLC、IPC、NC以及各類嵌入式掌握裝置正處在快速進(jìn)展之中，市場規(guī)模以每年10％～15％的速度增長，而我國的進(jìn)展速度更居于世界前列，目前我國工控機(jī)的市場規(guī)模約200億元。

世界金融危機(jī)對工控機(jī)行業(yè)的影響

從2022年2月次貸危機(jī)開頭的第一波，到始于2022年9月的次貸危機(jī)深化，金融危機(jī)開頭向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移，經(jīng)濟(jì)衰退的跡象消失其次波，危機(jī)在不斷加深。假如說金融危機(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)，對我國工控機(jī)行業(yè)影響不大，可以置身事外的話，其次波的到來則將金融危機(jī)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)危機(jī)，其沖擊向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)綻開，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，因而也就不行能支持其實(shí)行通過適度的讓利優(yōu)待以增加或維持市場占有率的策略，甚至，原廠商將會(huì)通過不斷提高供貨價(jià)格以削減其自身銷售利潤的損失或至少維持原有利潤不會(huì)下降，同時(shí)位居下游的最終客戶也由于同樣的緣由被迫降價(jià)銷售，這樣，就把中間的利潤空間及生存空間擠得所剩無幾。

其次，宏觀調(diào)控帶來的緊縮貨幣政策導(dǎo)致了市場資金供應(yīng)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)利潤空間的問題，更加上升到了危及企業(yè)生存平安的高度。相當(dāng)數(shù)量的盼望在此環(huán)節(jié)中生存下來的制造企業(yè)都不得不想方法壓縮應(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)也都消失了較為明顯的抑制，而這些都大大加劇了生產(chǎn)制造企業(yè)的生存逆境，呈現(xiàn)的現(xiàn)象就是由于銷售路徑的變窄變細(xì)帶來了道路堵塞的狀況，于是競爭進(jìn)一步加劇。在這樣的大環(huán)境下，再加之近些年中國經(jīng)濟(jì)學(xué)界總結(jié)出來的有中國特色的“餓狼現(xiàn)象”的普遍存在，工控行業(yè)也就不行避開地陷入了同質(zhì)化的惡劣競爭狀態(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)進(jìn)展趨勢

PC技術(shù)推動(dòng)了工控機(jī)技術(shù)的進(jìn)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)長期穩(wěn)定牢靠工作的工業(yè)型計(jì)算機(jī)。隨著IntelCPU和MicrosoftDOS/WINDOWS架構(gòu)演化成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，ISA/PCI總線加固型工業(yè)PC（IPC）開頭向工業(yè)領(lǐng)域滲透。IPC雖然經(jīng)過了工業(yè)化改造（如取消了大母板，采納無源背板、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)檢測和調(diào)整等），但其本質(zhì)上仍舊不是工業(yè)型PC，不能從根本上解決大母板水平放置、抗震驚沖擊力量差、元器件失效率高、平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）長、維護(hù)困難等問題，難以滿意工業(yè)掌握任務(wù)的苛刻要求。為了滿意市場對工業(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)掌握機(jī)。

各種總線工控機(jī)向高性能、高牢靠方向進(jìn)展

STD總線工控機(jī)采納單片計(jì)算機(jī)（Computer-on-a-chip）技術(shù)，可以連續(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)升級到486DX，可以滿意大多數(shù)應(yīng)用要求。1990年9月，STD32MG公布STD32規(guī)范1.0版。STD32具有32bit數(shù)據(jù)寬度，32bit尋址力量，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總線在保留簡潔掌握總線特點(diǎn)的同時(shí)，采納了今日的先進(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(VersaModelEurocard)總線是由Motorola公司1981年推出的第一代32位工業(yè)開放標(biāo)準(zhǔn)總線，其主要特點(diǎn)是其信號(hào)線仿照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IEEE1014-1987，其標(biāo)準(zhǔn)文件為VMEbusspecificationRevC.1。1995年，VME總線的新一代架構(gòu)VME64脫穎而出。相對于傳統(tǒng)的VME系統(tǒng)，VME64加大了傳輸帶寬，拓展了地址空間并便利了板卡插拔。它將6U板的數(shù)據(jù)線寬和地址范圍擴(kuò)展到了64bit，給3U板供應(yīng)了32bit和40bit地址模塊，傳輸帶寬達(dá)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(kuò)展集是1997通過的新標(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)3.3V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160Mb/s。此外，還增加了EMC前置面板和ESD功能。VME320最大的改進(jìn)是采納了星型互連的方法來達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸加速的目的。它采納了一種叫做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320Mb/s。SBS公司推出的S標(biāo)準(zhǔn)和VITA(VME國際貿(mào)易協(xié)會(huì))開發(fā)的VPX標(biāo)準(zhǔn)。S為引用交換結(jié)構(gòu)制造了條件，而VPX則將開關(guān)結(jié)構(gòu)信號(hào)速率提升到了6.25Gb/s。與此同時(shí)，很多VME總線背板開頭使用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(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)勢就是數(shù)據(jù)傳輸速率高，目前最高可達(dá)到10GB/s，而且還有相當(dāng)大的進(jìn)展?jié)摿ΑCIExpress也有多種規(guī)格，從PCIExpress1X到PCIExpress16X，能滿意現(xiàn)在和將來肯定時(shí)間內(nèi)消失的低速設(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)長的過程，就像當(dāng)時(shí)PCI取代ISA一樣，都會(huì)有個(gè)過渡的過程。

CompactPCI/PXI總線有替代VME/I總線趨勢

VME/I總線連續(xù)在軍事設(shè)備和大型測試系統(tǒng)方面占有肯定的市場份額，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)的簡化，CompactPCI/PXI總線工控機(jī)技術(shù)將得到快速普及和廣泛應(yīng)用，成為國內(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)仍舊占有肯定的市場份額

現(xiàn)在工業(yè)掌握機(jī)已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，過去專用的封閉式的架構(gòu)快速被PC技術(shù)的開放式架構(gòu)所取代，其中最重要的緣由之一就是軟件的兼容性。工業(yè)掌握機(jī)用戶過去和現(xiàn)在都盼望使用與所熟識(shí)的桌面PC機(jī)相同的操作系統(tǒng)和開發(fā)工具，這就導(dǎo)致了開放式桌面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)是面對商用機(jī)市場的，而不是相對比較小的工業(yè)計(jì)算機(jī)市場，它不具備工業(yè)級性能。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公司開發(fā)了快速的開放式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)部芯片級互連總線，而且自然地進(jìn)展成了板級互連總線。1995年6月PCISIG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無源背板總線標(biāo)準(zhǔn)，這樣，加固型PCI/ISA總線工控機(jī)問世了。目前，PCI/ISA工控機(jī)主要制造商有：TexasMicrosystems、TeknorIndustrialComputers、IndustrialComputerSource、TrentonTerminals、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)仍舊存在很多缺點(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)性和牢靠性得到了改進(jìn)，但仍舊不能滿意工業(yè)掌握要求。目前PCI/ISA工控機(jī)主要做掌握系統(tǒng)的檢測和管理機(jī)使用。

工控機(jī)向綠色環(huán)保進(jìn)展