加固式灵活CompactPCI能够满足交通安全应用和工业加工生产线对极端环境、全天候运作和高速处理的要求

高科技控制和自动化应用对CompactPCI而言水到渠成

工业控制和自动化市场的嵌入式设计对现如今计算系统灵活性的需求越来越高。体积小、高集成的加固式系统是赢得这场竞争的代名词。通常，这些系统必须具备高处理性能、低能耗、高I/O带宽，可升级存储容量、可靠性、长寿命支持和标准的连接等方面。反之，新型的计算和图形密集型人机界面和工业自动化应用也不断推动这些需求的发展，通过这些人机界面和自动化应用，实施一些先进的流程和控制，实现安全高效的性能，并将现代化工厂连接到网络。

CompactPCI具有耐久性，后I/O和广泛的PCI兼容软件的自身优势，即使是在制造厂，工厂和交通实施中所发生的各种恶劣操作环境条件下，也被认为是实施、升级和维护工业应用的一个简单平台，

工业控制对灵活高带宽网络连接的需求预示着从传统工业总线架构和通信协议向更灵活的基于标准的互连技术的根本转变，例如，通信协议（如千兆以太网）。CompactPCI正在这一领域广泛应用，具有集常见软件开发平台和内置耐久性和可靠性于一体的高计算性能优势。由于节省空间和强大的3U和6U的外形特点，CompactPCI可提供小型高性能，节约成本的计算方案，可满足多种嵌入式工业应用程序的可用性，可升级性和可维护性的要求。

CompactPCI自动化和发展
例如，公共交通见证了设计人员在实现控制和自动化进程方面对基于CompactPCI系统的严重依赖。从设计角度看，这个市场需要很大范围的系统和设备，包括火车管理和线路系统、自动驾驶，连锁和控制中心系统，以及乘客信息、机载信息维护，加密链路安全和自动化数字视频电子监听。

由位于奥地利的中心通信系统开发的VBTC（基于视频的交通管制）加密链路，便是此类自动化监测工具，可在加密链路降低操作成本的同时提高加密链路的安全。基于CompactPCI的技术，VBTC电子监测可分析数字图像数据的序列以确认不同类型不同速度的车辆，以及它们之间的距离和至关重要安全性情况，如在隧道，烟，雾中汽车逆向行驶，货物掉落以及在路肩的故障。

VBTV最新改进算法为道路交通所使用的监控安全链路进行了专门优化，与以前的系统相比，要求多核心性能和更高的带宽。因此，VBTC可提供空前水平的自动化精密性，包括改进单帧方法和独立解释过滤器自动检测条件的智能警报管理系统。例如，系统可以识别和过滤出泥，薄雾或灰尘，所有这些在以往的系统中都可能引发不必要的路面警报，因为它们被误认为是烟雾，火灾或丢失的货物。现在的VBTC只报告相关事件，减少了控制中心要求的大量工作，从而消除了不必要的警报。

过去，误报不仅给控制中心的工作人员带来压力和风险，也降低了系统本身的可接受程度。通过配备多核心CompactPCI面板的CompactPCI系统， VBTC的预期精准度为百分之九十九点九。简而言之，每千个导致不必要的警报中系统只会发生一次错误。在非一般情况下，像这样一个极其危险的局面不被人们识别的几率只有十万分之一。

这些出色的自动化结果可通过使用每个要监视的隧道中安装的8个模拟摄像机（由于对光的极大敏感性，因此优于数字技术）实现。每个都通过同轴电缆或光纤波导与基于CompactPCI的视频编码存储分析单元相连接。系统将记录每个摄像机的视频信号，会将涉及字符I/O接口的相关配置以自我覆盖模式下的压缩形式储存特定时长。如果一个硬盘驱动器发生故障，图像数据不会丢失，但会在各种实施中部署RAID-5和RAID-10技术功能。这些单元使基于控创CP307的CompactPCI 系统具有主CPU的功能，可处理大量的数据，分析实时视频图像，并同步控制警报管理系统，

为什么选择CompactPCI
通过融合32nm处理器技术和多核心性能优势，现在的CompactPCI主板可启用更多的精密计算应用程序（如VBTC），同时在升级和延长已部署系统寿命方面也颇具前景。例如，当前采用10 CompactPCI PICMG 2.16单核CPU主板的安全链路电子监测系统的主板将减少到仅双核或四核板。工业设计人员还在追求可扩展性和不过时的超高性能，以适用于需要大量数据类型的应用程序所使用的多个四核处理器的要求。

基于CompactPCI的解决方案也受益于广泛的PCI兼容软件，其中最主要的一点是在于大部分软件设计人员都非常熟悉基于PCI的设计程序。融合高带宽和高可靠性后，设计人员趋向将这个熟悉的计算模式作为要求数据采集和处理应用程序的理想解决方案。

同时，CompactPCI还是一个本身就具耐久性和可靠性的系统架构。针脚连接器和锁控键提高了CompactPCI的耐久性。高密度不透气针脚和插座连接器，而不是卡的边缘或插槽的连接器，由于低感应和控制阻抗，也就意味着PCI信号反射是微乎其微的。不透气的连接器提供了一个在主板与底板强大而可靠的联系。许多引脚（220）设计人员通过提供在嘈杂的环境下以及正常操作来保证其可靠性。虽然卡边缘和槽可能都非常适合非移动应用，高密度的CompactPCI引脚使其能够在更为恶劣的环境中运作，通常发生在不停止的工业装置中，例如灌装线或交通报警管理系统。

特别是与较小的3U外形特征相比，CompactPCI的传递Rear I/O能力是另一大优势。REAR I/O允许系统具有多种通信接口，如串行端口，以太网或现场总线，以便在背板连接器上随时可用（相对于前面板）。这将会使所有板对板通信无需通过CompactPCI的无源背板布线便可正常运行。同样也允许所有通过同样背板的外部系统互相连接。所有I/O连接通过背板得以实现，因此板可以在不碰触电缆的情况下升级或被替换。当一个组件被替换后，及时消除由于重新连接电缆带来的误差，这将会简化保养步骤，从而减少平均修复时间（MTTR）。

控制中的CompactPCI
Intel® Atom 45nm 架构使整个新一代高效，节能，高性能的工业控制方案得以实行，从而节省了空间和能源。小型控制器和平台，同时加快了传统上使用的现场总线协议连接小编程逻辑控制器（PLC）的工业以太网的趋势。把以太网作为一个中央通讯系统，可以提高来自不同商家设备在同一网络的整体性能和互操作性。

Krones提出一种新的设计理念，在供应系统和完整的灌装和包装加工生产线上一直处于世界主导地位，他开发了基于3U CompactPCI平台的高度灵活的图像处理系统。这些复杂的系统对于自动灌包装生产线的质量控制是必不可少的，因为它需要高速的图像处理和零失误率。可靠的图像处理对于生产和灌装过程的许多阶段的质量控制是不可或缺的，即核实清洗后容器的质量，检查灌装的封口，和检查每个标签以及保存期限。根据图像需求的数量，一个典型的灌装生产线能够生产多达20种不同的摄像系统，每个都按照不同的软件应用程序运行。

为了适应不同工业的生产线，Krones研发了一种高效率低成本的系统，无论其应用于哪种领域，它都易于集成，安装和维护。由于自动化系统必须在严格环境的24/7中进行操作，如传送带和其他机械设备造成的强烈振动，因此可靠性是这一设计的关键因素。Krones最终开发了一套普遍使用的系统，加入了中央服务器和分布式图像处理器，基于专门定做的CompactPCI板卡。

一个可靠的系统，具有坚固的连接器和安全装置，如金属导轨和金属前板使得CPU主板牢牢地安装在摄像系统，这个系统适用于大部分加工生产线的高速运转。坚固耐用性能，抗冲击和振动性能是通过系统的散热系统来实现的，通过散热器直接与CPU和储存器相连接。CompactPCI连接器，由于他们的引脚的设计（相对于卡的边缘或插槽式），本身越稳定，防止潮湿环境的系统能力就越强。

在Krones检查和控制系统中，中央服务器通过快速以太网与生产线各个阶段中所分布的数个图像处理系统相连。每个图像处理系统最多由4个数码相机（实际的数量视特定应用程序而定），和相应的图像采集卡以及定制的CompactPCI® CPU面板构成。相机预处理的信息和未压缩的图像数据将先后通过图像采集卡传输到CPU面板。数据根据应用程序类型的不同而异，可能包括一个简单的黑白位图，灰度图像或RGB图像。Krones编写的复杂图像处理软件可根据系统的指定任务确定一个容器是否无尘，污染或者是否装到了规定的界限。包含关于产品是可接受或有缺陷的评价结果将传送到图像接收器并通过以太网传输到中央服务器。中央服务器负责加工生产线的高层次控制，而所有这一切都必须快速实时操作。

任意工具栏：
相同硬件配置的图像处理单元可以用于不同范围的应用程序。
他们就像“白板”，独立于应用程序并且随时为图像处理任务的要求服务—创立一个设计理念使得生产和维修成本降到最低。
例如，用于读取标签的图像处理系统可以快速且低成本地卸载和重新进入更早的处理阶段，在这个阶段它可以执行完全不同的图像处理任务。
该系统不能安装于特殊的应用程序但它能与相机，图像采集卡和CPCI电板融合，并且它能以最低的成本实现高效率的生产，无论他是用于测量，表面检测，纹理检查，代码阅读，文本阅读，打印还是行为分析。
替代程序也在开发当中，因为没有必要提供一个特定应用程序的替代品。

Krones系统中的CompactPCI板节省成本，因为对于中央服务器主板，它不需要电池，时钟缓冲器，CF卡和硬盘驱动。可以去掉不必要的接口，每个板只包含一个以太网端口，与中央服务器和图像采集卡的4x CompactPCI插槽连接。有一个用于Etherboot 3.6兼容性特定的BIOS的软件也是定制的。因此Krones系统能够存储大量低成本的主板，确保良好的性价比并且给客户提供一个可靠的，价格合理的售后解决方案。

控制，自动化和CompactPCI
使用基于标准的工业控制CompactPCI和自动化应用程序进行设计有许多相似点，许多人认为该平台是管理通过独立网络实施的在单个底板中千兆以太网进行通信的多个刀片的最佳方案。以提供高处理性能和经过验证的小型耐久性巨大I / O生产量功能为基础，CompactPCI的强耐久性还在不断提高。空间和能源节省方面的优势，以及后方 I/O和广范围PCI兼容软件的其他优势，意味着设计人员正在关注CompactPCI及如何利用它快速实现下一代设计的高性能，低成本和前瞻性要求。


控创CP307是具备667 MHz前端总线，DDR2-SDRAM可扩充到4GB以及全面通信接口的一种高性能耐久性Intel® Core™™双核晶片。

CompactPCI主板提供的高可靠性，耐久性和处理能力，符合世界一流的设计人员对灌装生产线和控制系统的要求。



撰稿人：
David Pursley，应用工程师，控创