摘 要:介紹了工控領域技術發展及有代表性的廠家,倡導發展工控領域民族企業自主品牌。
關鍵詞:STD總線;PC104;CAN總線;以太網
1 中國第一代工控機的引入
二十多年前當STD總線被引入中國,一舉打響中國工控領域,STD總線以其堅固性、普及性和廉價性等優點為工業控制領域廣泛關注,STD總線項目的開發也被列為國家“七五”攻關項目,代表研究機構有電子部六所、航空航天部502所和計算機配件五廠。 CMOS STD總線板級系列模塊具有很強的優勢:采用小板結構,抗干擾、抗振動、抗斷裂能力強;兼容性強,依照國際標準IEEE-961的規定研制出來的新型STD總線產品該總線支持Motoro1a、Zl1o9、NSC等多家公司的微處理器;采用了開放式結構,使用戶可根據自己的需要利用模板構筑自己的控制系統,易于擴充和維護;利于產品的更新換代,當時 Pro-Log公司推出在該總線上運行的80486單板機(即7874- 486 STD總線卡)具有很高的可靠性,產品的平均無故障間隔(MTBF)有的已達60年,可用于分散型控制系統中,進入工業網絡。許多公司迅速將STD總線配套模板推向市場,北京宏拓公司、北京中泰計算機研究所、北京超脫公司、北京眾人工控等一直以STD總線模板作為主導技術推向數據采集控制領域,技術優勢在市場延續十余年。
2 PC104總線技術特點及應用
10年之后,新的現代總線如雨后春筍層出不窮,競爭更加激烈,STD總線和許多傳統總線在不斷發展之中,臺灣威達工控機、研華工控機也大舉進入中國市場,國內公司也在利用自己的優勢自主開發新產品,如北京宏空公司的V20-ALL-IN-ONE板實現一臺工業PC、眾人工控也開發出筆記本機數據采集器,但是隨著新技術的發展,最終沒能立足市場。
國際上小型化嵌入式PC產品,較有代表性的當數PC104打入中國市場,它的特點是不用插板和總線母板,模塊之間采用層疊式封裝,與ISA規范完全兼容,因此,用戶能夠充分利用被廣泛認可的PC結構體系、現有的軟硬件資源,提供自己的需求組合成更多的功能,以大大縮短產品開發周期及成本。1995年湖北固緯工控牽頭投放市場1萬套年美國新一代超小型嵌入式總線工控機PC/104,它具有強大的單片機控制器、自具備全套開發環境、無需開發系統、C語言編程、帶應用庫全部菜單方式,可直接作為分布式控制網絡從站,1997年美國固緯又推出工控標準ALL-IN-ONG系統-400~+850寬溫、抗震、抗沖擊帶過壓和反極性保護,外部噪聲保護、抗噪聲和高頻干擾。同年磐儀科技展示了世界工控發展新趨勢,新推出即插即用32位PCI總線I/O卡,PC/104嵌入式結構產品,產品尺寸精小,自我嵌入式架構、低電壓消耗、緊密堅固的結構和寬泛溫度范圍、產品升級換代周期短、代價小,在兩年之后磐儀推出便攜一體機系列,非常適合車載、機載、野外操作。
3 CAN總線的應用特點
1997年CAN總線控制器局域網(controller area network)廣泛被市場所接受,即控制器局域網是一種高可靠、有效支持分布式控制或實時控制的現場總線網絡、CAN總線應用遍及從高速網絡到低成本多主網絡領域,是國際上應用最廣泛的開放式現場總線之一,在電力系統、石油、冶金、化工、建材、機器人、汽車電子、自動機械、智能大廈、安防監控、船舶海運、電梯控制、消防安全等各領域,CAN bus都具有不可比擬的優越性。
在智能大廈等各種監控過程中,直接通訊距離最遠可達10 km通訊速率可達1Mb/s,航天工業總公司,北京三興達公司都將這一技術很好地應用到工業控制工程項目中。
CAN bus以其開發維護的低成本、高總線利用率、很遠的傳輸距離(最遠可達10 km)、高速的傳輸速率(最高可達1Mb/s)、根據優先級的多主結構、可靠的錯誤檢測和處理機制,全面彌補了傳統RS-485網絡的低總線利用率、單主從結構、無硬件錯誤檢測的不足,使用戶能組建起穩定、高效的現場總線控制系統,從而產生最大的實際價值。現場總線的出現給工業自動化帶來一場深層次的革命,但不足的是多種現場總線互不兼容,不同公司的控制器之間不能相互實現高速的實時數據傳輸,信息網絡存在協議上的鴻溝。
CAN總線、PC104總線、STD總線、PC總線產品全面占領測控市場,北大方正自動化工程部、北京中泰、北京宏拓、北京雙諾、北京方圓、研祥工控、以臺灣大眾產品、臺灣研華產品,臺灣磐儀產品紛紛亮相,具有國內自主開發能力公司的產品也更加吸引大眾的視線,如航天部8357所、浪潮集團的工業控制和軍用加固機,英貝特航天科技的PC104系列、工控主板及PC插卡,便攜加固機、軍用加固計算機及模塊等。
4 具有代表性的民族品牌工控產品的發展
北京亞控自動化科技有限公司推出組態王軟件創出了自己的品牌,引領了民族工業軟件的發展。該公司成立于1997年,是SCADA軟件的中國締造者,基于工業網絡平臺,為用戶提供專業客制化應用解決方案和自動化軟件產品和服務。1993年他們就開始研發組態王產品,并迅速應用到了國內用戶的系統中,當時的目標是為用戶建立具有易用性強,動畫功能豐富、技術性能卓越、穩定可靠且價格低廉于一身的工業自動化軟件平臺,經過早期五年的市場檢驗,得到了廣大用戶的一致認可,擁有了眾多的行業用戶。2000年相繼推出了基于Internet/Intranet的產品、客制化的解決方案以及專業定制產品,如:溫控版、電力版等多個行業版軟件。
著眼于未來企業智能化系統,亞控科技將組態軟件再一次帶到了新的歷史時期。2003年,亞控針對企業生產管理需求,以實現工廠的知識密集型生產和決策智能化為目標,整合多個自動化廠商的硬件和軟件系統,為用戶提供了企業生產實時智能解決方案。歷經3年的艱苦研發過程,完成了企業生產實時智能的核心環節—KingHistorian(工業實時數據庫)產品的開發,并率先在國內主要制造業、大型工業等設備上進行了應用。亞控公司以其堅實的實力,不斷進取的精神站穩了中國市場并進軍國際市場, 2009年11月25日~28日,北京亞控科技發展有限公司參加了兩年一屆的日本規模最大的工業控制展覽會——系統控制論壇(SCF2009)亞控科技全面展示了久負盛名的監控軟件Kingview、面向國際市場開發的KingSCADA3.0、具有世界先進技術的生產實時數據庫KingHistorian 3.0三款軟件產品,向日本工業控制領域客戶充分展現亞控科技的技術實力和未來影響力。
浪潮集團作為中國最早從事電腦開發、生產的大型企業之一,是國家首批認定的企業技術中心,超越數控公司是浪潮集團專門致力于工業、軍事等領域專用計算機的開發、生產、經營、應用的電子信息技術的公司,在國內率先推出系列化便攜式工業計算機,該機為鋁合金機箱、工業級電源、PC總線工業級CPU主板、液晶屏顯示、防震設計,具有體積小、重量輕、牢固可靠、抗干擾、可擴展等特點,成為國內知名品牌產品。
大連理工大學DUT5000智能以太網模塊EPA(Ethernet for Plant Automation)標準的現場控制器,配有以太網、RS232和485通訊接口,支持基于Web、Server方式的以太網現場總線規范,支持系統組態。該系統既可用于基于以太網的大型EPA控制系統,又可單獨作為控制器用于機電產品控制,廣泛應用于石油、化工、冶金、機械、電力、建筑等行業,是國家863重點項目。
北京豪恩公司生產的Arinc429系列卡,1553B系列卡和芯片超高速數據采集卡等產品已在航天、軍事工業控制領域得到廣泛應用,并且不斷引進國外先進技術,與國內科研機構建立聯盟,掌握著全面的高精度控制技術和豐富的應用經驗。以技術為先導不斷創新,研發產品已廣泛應用于航空、航天、核工業,船舶等大型軍事工業和科研院所等各個領域。
控創CompactPCI與傳統的工業PC有著很大的不同,它對桌面PC技術進行了全面的工業化改進。提供高密度結構,良好的電磁兼容性,高可靠和高可用系統。 cPCI的高帶寬廣泛適合于電信、工業和軍事方面的應用。
5 以太網作為工控網的特有優勢及企業應用介紹
隨著網絡技術的發展和工業控制領域對網絡性能要求越來越高, 通信已成為關鍵,用戶對統一的通信協議和網絡的要求日益迫切,工業自動化系統正向分布化、智能化的實時控制方面發展,以太網(Ethernet)進入工業控制領域,形成了新型的以太網控制網絡技術,它具有低能耗、便于安裝、兼容性好、軟硬件成本低廉、開放性高和支持設備多等方面的優勢。傳統上用于辦公室和商業的以太網技術引入工業控制領域,其技術優勢非常明顯:Ethernet是全開放、全數字化的網絡,遵照網絡協議不同廠商的設備可以很容易實現互聯;以太網能實現工業控制網絡與企業信息網絡一體化的全開放網絡, 通信速率高,已達到100Mb/s,隨著企業信息系統規模的擴大和復雜程度的提高,對信息量的需求也越來越大,其速率比目前的現場總線快很多,實現了企業從現場控制層到管理層全面的無縫信息集成,并提供一個開放的基礎構架,工業以太網控制系統與其他控制系統相比較具有很大的優勢,可以應用在多種工業控制領域。隨著集成電路、工業以太網和嵌入式Internet技術研究的深入,以太網的工業控制網絡時代將會全面發展,并成為最具開放性的工業控制網絡體系結構。這種新型的網絡體系,與現場總線在以太網方面的發展相呼應,對傳統的工業控制網絡是一個變革,必將為工業控制領域帶來新的天地。
廣州致遠電子有限公司成立于2001年5月,設備網現場總線CAN bus協會成員(ODVA CHINA)單位,是集研發、 生產、銷售于一體的專業公司。 致力于發展和制造工業以太網通訊產品,為客戶提供性價比高、穩定可靠、覆蓋串行通訊接口方式的串口設備聯網解決方案及工業以太網網關網橋方案。提供可擴充式以太網數據采集控制系統(I/O聯網設備)、光數據工業以太網交換機解決方案。
值得驕傲的是,國內許多公司都在以自己的力量、技術開發出優質產品,為創民族工控產品品牌做出巨大的努力,昆侖通泰的口號是做‘神州工控先鋒,創民族軟件精華’,研祥工控產品也普遍受到國內用戶的好評,我們拭目以待在國產化的創新道路上將有品質更高、價格更優廉、售后服務更優質的國內需要的全系列工控產品。