PAC控製技術產生的背景

　　自20世紀70年代，PLC取代了原有的繼電器控製係統以來，被廣泛地使用到各種控製係統中，成為自動化領域中極具競爭力的控製工具。其優勢為:高可靠性和穩定性。但傳統PLC的體係結構是封閉的，各PLC廠家的硬件體係互不兼容，編程語言及指令係統也各異，當用戶選擇了一種PLC產品後，必須選擇與其相應的控製規程，並且學習特定的編程語言。盡管如此，PLC還是在很多工業應用中被使用。據來自ARC、聯合開發公司(VDC)以及網上PLC培訓資源PLC.net的專家估計，80%的PLC用於小型應用(1～128I/O);78%的PLC的I/O是數字的;80%的PLC應用問題可由20條梯形邏輯指令集來解決。但是
，如果要在工程中開發剩餘的20%的應用時，我們就不得不突破PLC的限製了。

　　20世紀90年代，隨著計算機技術的不斷提高與發展，人們開始考慮使用PC機來進行係統控製，以求通過PC來滿足剩餘的20%的應用，給用戶帶來更多的選擇。在許多工程應用中，PC機已能實現原來PLC的控製功能。並且具有更強的數據處理能力
、強大的網絡通訊功能以及能夠執行比較複雜的控製算法和其近乎無限製的存儲容量等優勢。但是基於PC的自動化控製也有其不足之處
，其設備的可靠性、實時性和穩定性都較差，而這3個方麵正是在工業現場經常需要克服的問題。

　　PAC控製技術的特點及其優勢

　　由於PC和PLC都有其各自的優缺點

，因此

，人們開發出了新的控製器來解決20%的應用，並把PLC和PC的特性最佳地結合在一起。市場調查公司ARC谘詢機構首次采用了PAC或(huo)可(ke)編(bian)程(cheng)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)器(qi)這(zhe)一(yi)術(shu)語(yu)
，它(ta)定(ding)義(yi)了(le)一(yi)種(zhong)新(xin)類(lei)型(xing)的(de)控(kong)製(zhi)器(qi)，該(gai)控(kong)製(zhi)器(qi)是(shi)由(you)一(yi)個(ge)輕(qing)便(bian)的(de)控(kong)製(zhi)引(yin)擎(qing)作(zuo)為(wei)支(zhi)持(chi)
，並(bing)且(qie)提(ti)供(gong)了(le)多(duo)種(zhong)功(gong)能(neng)的(de)開(kai)發(fa)工(gong)具(ju)。這(zhe)種(zhong)控(kong)製(zhi)器(qi)結(jie)合(he)了(le)PC的處理器、RAM和軟件的優勢

，以及PLC固有的可靠性、堅固性和分布特性。在ARC的“可編程邏輯控製器世界概覽”研究中，ARC提出了PAC的5個重要特點。分別為:①多功能性，在一個平台上至少有兩個邏輯、運動、PID控製、驅動和處理功能;②單一的多功能開發平台使用通用的標記和單個數據庫來訪問所有的參數和功能;③通過結合IEC61131—3，用戶向導和數據管理，軟件工具能設計出在跨越多個機器和處理單元的處理流程;④開放的，模塊化結構能解決從工廠機器布置到加工車間中單元操作的工業應用;⑤采用既定的網絡協議和程序語言標準來保障用戶的網絡數據交換，如TCP/IP，OPC.XML和SQL查詢語言。

　　與傳統的控製技術相比
，PAC技術主要具有以下優點。

　　1)采用單一的控製器。PAC具有單一的控製器，可用於處理數字和模擬I/O
，具有運動視覺功能和模塊化儀器，因此當用戶需要視覺等功能時就不必購買其他控製器了。

　　2)高級控製。高級控製如模糊邏輯和神經網絡等控製技術不僅需要強大的浮點處理器
，而且還需要占用大量的內存，PAC平台就可以滿足這些條件。

　　3)實時分析。PAC可以實時地采集來自模擬或數字I/O通道的數據，並且對這些數據進行實時的分析，從而能有效地檢測故障狀態。如進行階次跟蹤和振動分析來檢測機器的運行狀況。

　　4)安全性。PLC在通過以太網發送的數據包是非加密的，所以它並不適合用於防止黑客入侵。而PAC發送的數據包是可以加密的。雖然這並不是目前最需要考慮的因素，但是未來安全性必然會成為一個重要的方麵。

　　5)多種速度的確定性應用。PLC隻能以固定的速度運行，所以它不能以不同的速率來獨立完成各任務。而PAC上運行的操作係統就具有這樣的特性，它可以進行並行處理。

　　6)靈活的記憶功能。PAC有一個模塊，可升級的記憶功能，允許用戶執行係統以滿足當前的應用要求，以及可在將來進行一定的擴展。而PLC隻有固定的記憶容量。

　　7)機器視覺。由於受到數據傳輸速率的限製，PLC平台上不能提供視覺功能。PAC的機器視覺可以檢測出利用傳統的方法很難測量出來的產品缺陷和錯誤。

　　8)提高生產率。一個通用的輕便控製引擎和綜合工程開發的平台允許快速開發
、實施和遷移項目工程;並且，由於它的開放性和靈活性，確保了控製點和操作以及企業業務係統之間的無縫連接，優化了工廠的流程，提高了生產效率。

　　9)降低了操作成本。由於使用了通用標準架構和網絡，使用戶能夠從成本的角度出發來選擇不同的係統部件，而不是專有的產品和技術;隻要求用戶在統一的平台和開發環境下培訓，而不需要學習多種專用環境;為用戶提供了一個無縫的遷移路徑，保護了用戶在I/O和應用開發方麵的投資。

PAC控製技術的解決方案及主要產品

　　從定義可以看出PAC其實是一個係統的概念。它包括了兩部分內容:一體化的軟件平台和基於開放式模塊化結構的硬件平台。PAC技術的解決方案也圍繞這兩個方麵展開。

　　一般來說，有兩種提供PAC軟件的方式:基於PLC控製的軟件和基於PC控製的軟件。

　　1)基於PLC控製的軟件方案。絕大多數PLC廠商通過在已有的掃描式架構中增加新的功能來建立PAC軟件，這些新功能包括以太網通信，運動控製和高級算法。通常他們會保留PLC熟悉的編程方式以及在邏輯和控製方麵固有的特點。因此這種PAC軟件通常是為了適合特殊類型的應用而設計的。

　　2)基於PC控製的軟件方案。在PC方麵，主要的解決方案是通過采用實時操作係統(RTOS)如來自美國WindRiver公司的Vx Works來實現的。實時操作係統能夠控製係統的各個層麵，從I/O讀寫速率到控製器上各個線程的優先級。並且為了使用戶能更為容易地開發出可靠的控製程序，生產廠商增加了抽象層和I/O讀寫架構。因而這種靈活的軟件非常適合於定製控製，數據記錄和通信等方麵的應用。

　　硬件方麵的解決方案主要是依靠先進的CPU技術和開放式的設計(如:工業以太網)。根據摩爾定律，最新的CPU在其體積更小
、功耗更低的情況下數據處理能力卻變的更強。從而使用戶在獲得更為穩定、可靠的CPU的同時還獲得了出眾的計算能力。也使得製造廠商有可能去選擇標準的嵌入式係統結構進行設計
，擺脫傳統PLC因采用專有的硬件結構體係所帶來的局限，使係統具有更為豐富的功能前景。所謂開放就是在產品設計、元器件選擇、網絡通信
、操作係統
、監控及顯示等方麵都采用國際標準或大家公認的工業標準。時刻想到標準化就能使不同廠家的產品兼容、互換、並且能連接在同一個網絡中運行。像工業以太網就是這樣的標準。以太網(Ethernet)自1975年問世以來，至今市場占有率已高達80%，毫無疑問是當今LAN(局域網)lingyuzhongshouquyizhidewangluo。yitaiwangkeyifenweihenduodengji
，yibanjiandandekongzhixitongmeiyoubiyaocaiyongyitaiwang
，danduifuzadexitongshihenyouyongde
，caozuofangbian，erqienengzhiguandikandaogechudetuxiang。

　　目前已有多個廠家提供符合PAC定義的特征和性能的產品，其中主要的應用產品如下。

　　GE Fanuc公司的PAC是由一體化的軟件開發平台CIMPLICITY Machine Edition(ME)和開放式模塊化硬件平台PAC Systems RX3i/7i構成的。ME包括3個軟件包，如圖1所示。

　　圖1 GE PAC

　　其中View是人機界麵工具包
，實現SCA—DA/HMI功能;Logic Developer為Soft—logic開發包，它完全符合IEC61131國際標準，提供所有開發、監控和調試程序的必須工具;Motion De—veloper是運動控製開發包
，用來確保運動控製程序的開發，並且提供了多達100個運動控製和複雜控製的算法模塊。在硬件平台方麵，GE Fanuc公司目前推出了PAC Systems RX3i/7i兩個係列的產品。

　　NI公司的PAC
，其特色在於整合了測試測量領域中應用非常廣泛的開發平台LavView。PAC係統開發軟件LabVIEW不僅為用戶提供創建複雜測量控製係統的編譯靈活性，同時因為它直觀的圖形化開發界麵而變得非常容易使用。在LabVIEW中，用戶可以利用數百個內置的控製和分析函數，快速開發各種複雜程序。用戶還可以在LabVIEW中調用其他軟件開發的程序代碼，來進行處理I/O、運動控製、機器視覺及儀器通信等各種應用。PAC係統開發硬件包括Compact FieldPoint
，CompactRIO
，Compact Vi-sion System
，Industrial PC。如圖2所示。

　　圖2 NI PAC

　　ICPDAS泓格科技的PAC的主要產品有WinCon/LinCon。WinCon的操作係統為Windows CE.net;LinCon的操作係統為EmbeddedLinux。WinCon支持串行式連接、Ethernet網絡連接
、並行式連接;提供了Soft Logic PLC的軟件包和Embedded View等套裝監控係統;采用OPC和Modbus兩種數據通信方式;具有標準的關係型數據庫;並且可以利用Visual Basic.net等多種工具進行自行開發程序。

　　除了上述典型產品外
，還有一些其他公司的產品，例如:Beckoff公司的CX1000等等。它們也都有自己的特點。

　　PAC技術的發展趨勢

　　隨著市場的需要，PAC技術在未來的幾年內將朝著以下幾個方向進一步發展。

　　1)設備規格的多樣化。為了滿足各種實際生產狀況的需要，PAC的規格將會呈現出多樣化的發展趨勢。在具體的生產環境中

，選擇合適的控製係統要求的PAC
，有利於降低成本。

　　2)支持更多的控製功能。目前，PAC已經將邏輯、運動
、過程控製等高級功能集成到了單一的平台上。而未來，PACjiangjinyiburonghegengduodegongneng，liruduiyuanquanxingdekaolv，pichulidengdeng。dangxinxibeiyuelaiyueguangfandishiyongshi

，qianquanxingjiujiangchengweixuyaokaolvdediyiyinsu。

　　3)商業係統的集成。為了實現真正的實時性，自動化設備供應商將在PAC內部繼續創建商業係統的連接通道而不依賴於其他的連接設備。PAC將內嵌製造執行係統(MES)的一些屬性，例如:標準接口的建立
，它將有利於更好地解決控製層和管理層之間的連接問題。

　　4)簡單的係統維護。PAC將(jiang)往(wang)更(geng)小(xiao)化(hua)更(geng)智(zhi)能(neng)化(hua)的(de)方(fang)向(xiang)發(fa)展(zhan)，但(dan)同(tong)時(shi)它(ta)將(jiang)擁(yong)有(you)更(geng)出(chu)眾(zhong)的(de)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)能(neng)力(li)。其(qi)軟(ruan)件(jian)可(ke)以(yi)監(jian)控(kong)機(ji)器(qi)運(yun)轉(zhuan)狀(zhuang)況(kuang)，硬(ying)件(jian)可(ke)以(yi)完(wan)成(cheng)複(fu)雜(za)的(de)自(zi)檢(jian)工(gong)作(zuo)。為(wei)了(le)提(ti)高(gao)生(sheng)產(chan)率(lv)、增加利潤，企業就必須及時有效地傳遞數據信息。PAC的這種數據處理能力
，可以滿足用戶在任何時間通過任何形式(如:e-mail

，網頁)對數據進行維護。

　　5)yanchangchanpindeshengmingzhouqi。tongguocaiyongxinjishulaihuodegenggaoshengchanxiaolvguranshifenzhongyao
，danshixinjishudeshiyongshifouhuidafuzengjiachengbenhepeixunfeiyeshichangjiashifenguanzhudewenti。PAC未來平台將仍然采用標準化的設計，其賣主可以繼續使用原來的商業技術和以太網等標準，從而有效地降低了對成本的投入。

　　結束語

　　PAC既可以滿足工業控製係統對於開放性和柔性的要求
，又可以滿足用戶對穩定性和可靠性的要求。利用PAC控製技術，可以有效地為客戶降低生產成本、提高生產效率，實現收益的增長。ARC指出，盡管PLC的價格在逐漸下降，但是其整體銷售額在未來的幾年內仍趨於上升。而作為結合了PC和PLC優勢的PAC，我們有理由相信隨著PAC技術的不斷完善、發展和價位逐步的逼近於PLC，PAC技術必將在未來的工業自動化領域中成為控製係統的主流。