基于开放架构的高性能工业智能计算机

基于开放架构的工业智能计算机中国科学院计算技术研究所韩银河2024.11改变IEC金字塔计算体系的新方法 8PLC、工控机、伺服驱动器、DCS、SCADA、工业网关、边缘服务器七类基础设施突破千亿市场2021年国务院《 “十四五”智能制造发展规划》数据来源：IDC、头豹研究院、国信证券经济研究院、IHS、前瞻产业研究院、智研咨询、工信部、赛迪顾问计算8882020年国资委《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》 2021年工信部《 “十四五”软件和信息技术服务业发展规划》2020年工业互联网联盟《工业智能白皮书》先进制造、智慧工厂、新能源等方向是智能化需求最突出的领域制造全生命周期的智能化需求（图来自赛迪调研报告）全球智能工厂市场规模-国际市场研究机构Markets and Markets报告（2021）智能化浪潮当前IEC62264金字塔架构是五层结构，边缘端属于生产控制层（L0-L2），云端属于管理经营层（L3-L4）伺服驱动器PLC绗架减速机变频器伺服电机PLCPLC绗架减速机变频器伺服电机DCS工控机ModbusModbus边缘服务器SCADA服务器工业互联网工业网关MES机械臂机械臂机械臂工业计算现状：μm/mssecondsminuteshoursdaysL0：设备传感层L1：生产控制层L2：子系统监控层L3：生产管理层L4：企业经营层ERPMESSCADADCSPLCIO生产控制层的PLC、DCS、工控机等本质是运行单一控制程序的计算机，体系结构十分离散单片机振动变送器伺服电机变频器伺服电机变频器有毒气体计测量仪表阀门气动控制功率变送器控制机柜传统PLCPLCPLCPLCDCSDCSDCSDCSPLC服务器卡箱机技术挑战1：传统PLC现场设备控制处理器: 单片机主频：10KHz至4MHzOS：嵌入式实时多个PLC控制处理器: 多核多线程CPU主频：2GHzOS：VxWorks 或Windows传统工控机仪器仪表监控制处理器: X86系列等主频：10MHz至40MHzOS：VxWorks传统DCS多个DCS控制处理器: X86系列等主频：2GHzOS：Windows传统SCADA直接操控直接操控直接操控OODASamples/second低TOPS低无决策Cycles/second低硬件软件传统工业基础设施无法预装决策软件无高级语言编程难不支持AI芯