PAC基本信息

從PAC的定義可以看出PAC具備的特性，可以完成復(fù)雜的功能，并且系統(tǒng)的硬件和軟件無縫集成，提高了控制系統(tǒng)的性能。而要完成這些功能，PLC需要額外的擴(kuò)展卡才能完成。

編程時(shí)，集成的硬件和軟件也是一個(gè)優(yōu)勢，用于PAC編程的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)包括一個(gè)所有開發(fā)工具共享的標(biāo)簽名數(shù)據(jù)庫。PAC使用同一個(gè)軟件包來滿足現(xiàn)有的和未來的自動(dòng)化要求，而不是使用來自不同供應(yīng)商的多個(gè)軟件包。

PAC結(jié)合了PC的處理器、內(nèi)存及軟件，并且擁有PLC的穩(wěn)定性、堅(jiān)固性和分布式本質(zhì)，PAC采取開放式結(jié)構(gòu)，使用COTS(Commercial of the shelt)，也就是它是選用市面上已經(jīng)成熟可用的產(chǎn)品組合成PAC平臺(tái)，如此一來有幾個(gè)好處:第一，產(chǎn)品彼此兼容性高，整合性強(qiáng);第二，這些已經(jīng)上市的產(chǎn)品技術(shù)都已相當(dāng)成熟，無論是用戶或組裝者都容易上手;第三，市面上已經(jīng)成熟的產(chǎn)品在價(jià)格上都已相當(dāng)?shù)土?，在成本控制方面效果十分明顯;第四，使用這些市面上已有的產(chǎn)品，將來升級(jí)時(shí)也較容易;第五，市場已有的現(xiàn)成產(chǎn)品，各種規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)都相當(dāng)齊全，用戶可視本身需求，快速開發(fā)出產(chǎn)品。

人機(jī)接口

PAC系統(tǒng)可以使用LO所用的同一個(gè)控制器，因此不需要額外的內(nèi)嵌控制器，即可在HMI中顯示圖形，與大部分控制系統(tǒng)(尤其是在混合和過程控制業(yè)界)需要連接至控制系統(tǒng)的人機(jī)界面(HMI)相比，更具競爭優(yōu)勢。

更佳的控制運(yùn)算

在控制方面，PAC提供了較傳統(tǒng)PLC更佳的控制運(yùn)算，PLC使用的PID控制算法在某些程序下并未最佳化。高級(jí)控制算法不但需要強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算處理器，也需要大量的內(nèi)存，PAC平臺(tái)可以同時(shí)提供這兩項(xiàng)資源。自從全球經(jīng)濟(jì)快速起飛，原料需求大增，價(jià)格不斷上升，因此工程師必須將其控制算法最佳化，使它不只是簡單的PID控制，以使浪費(fèi)的情形降到最低。這些復(fù)雜的運(yùn)算法往往運(yùn)用控制設(shè)計(jì)技術(shù)(例如離散邏輯或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))，將過程的穩(wěn)定時(shí)間(settling time)減到最短，在這方面PAC提供了很大的幫助。

實(shí)時(shí)分析能力

在機(jī)器監(jiān)視應(yīng)用中，來自模擬和數(shù)字LO線路的數(shù)據(jù)必須實(shí)時(shí)進(jìn)行擷取和分析，以便有效地偵測到錯(cuò)誤情況。復(fù)雜的例程用來有效地監(jiān)督機(jī)器的狀況，PAC提供了高效率平臺(tái)，讓此類應(yīng)用環(huán)境可進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。

安全性更勝一籌

PAC目前鎖定的最大應(yīng)用領(lǐng)域仍是工控，而來自工廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以令管理階層擁有更豐富的信息資源，以便借此進(jìn)行決策，但是要安裝能夠提供工廠數(shù)據(jù)的系統(tǒng)可能相當(dāng)困難。企業(yè)系統(tǒng)通常會(huì)通過0DBC、ADO及XML等標(biāo)準(zhǔn)輸人來自自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。PLC的做法是通過OPC之類的標(biāo)準(zhǔn)提供通信能力，也就是說，必須加入PC才能使用。

數(shù)據(jù)反饋

通過OPC來取得數(shù)據(jù)，并且使用ODBC、ADO和XML之類的標(biāo)準(zhǔn)將數(shù)據(jù)反饋給企業(yè)，而PAC可以有效地將工廠數(shù)據(jù)整合至ERP系統(tǒng)中，讓控制系統(tǒng)能夠直接和外部數(shù)據(jù)庫通信。而當(dāng)控制系統(tǒng)連接至數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)站時(shí)，安全性的問題開始出現(xiàn)。為了獲得最高的安全性，許多廠商選擇不要將自動(dòng)化系統(tǒng)與企業(yè)連接◇但是大致上來說，連接的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)超過安全問題，雖然PLC可以保護(hù)它不被工廠的入侵者偷竊，但是PLC難以對抗以以太網(wǎng)絡(luò)連接端口未受保護(hù)封包為目標(biāo)的黑客。PAC可以在利用網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)之際進(jìn)行編碼，因此而保護(hù)資料。雖然這在今天可能不是關(guān)注的焦點(diǎn)，但是在將來，它可能會(huì)是影響PAC進(jìn)駐工廠的主要因素。

一機(jī)多用節(jié)省成本

就成本配置來看，在小型的數(shù)字控制應(yīng)用中，控制器的價(jià)格可能比LO模塊的價(jià)格更高。對這些應(yīng)用環(huán)境而言，一個(gè)僅控制數(shù)字LO線路的微型PLC可能是理想的解決方案。但是，如果系統(tǒng)需要視覺或儀器控制，就必須為這些功能另外購置獨(dú)立的控制器。PLC控制器并非為了儀器控制所需的高速模擬I/O或視覺應(yīng)用所需的高速數(shù)據(jù)傳輸速度而設(shè)計(jì)，因此PLC沒有視覺或儀器控制模塊，必須為這些應(yīng)用配置獨(dú)立的控制器，從而提高成本。而以PAC的狀況來看，一部控制器和機(jī)架就可以處理數(shù)字及模擬LO、動(dòng)作、視覺及儀器，因此節(jié)省多部控制器的費(fèi)用，每當(dāng)控制系統(tǒng)需要多重功能時(shí)，PAC相比之下成本最低。

穩(wěn)定運(yùn)行

在工廠中，震動(dòng)常常是造成PC死機(jī)的原因，這也是PLC的長項(xiàng)，大部分的PLC是采用NEMA封裝。在這種環(huán)境中，具備額外冷卻設(shè)計(jì)、堅(jiān)固外殼、加強(qiáng)震動(dòng)及沖撞規(guī)格的PXI平臺(tái)可以提供近似于PLC的可靠性，不過此類的PXI平臺(tái)上面無法配置硬盤，而用內(nèi)存來取代，以避免震動(dòng)所帶來的不穩(wěn)定。也有部分廠商將軟件刻錄在FPGA上來取代硬盤，如此一來可完全將機(jī)械運(yùn)作排除于PAC之外，增強(qiáng)穩(wěn)定性。

自動(dòng)化控制

當(dāng)廠商改用具變通性的自動(dòng)化功能來滿足不斷變動(dòng)的客戶需求時(shí)，希望能夠推出模塊化、具有彈性而且可擴(kuò)展性的控制系統(tǒng)。雖然在LO用途上限制于數(shù)字及操作，PLC系統(tǒng)也具各擴(kuò)展性，但是即使想要加入視覺、儀器管制或高速模擬功能，PAC系統(tǒng)仍然具有擴(kuò)展性。多部PC可以通過以太網(wǎng)絡(luò)連接，并依需求向上下擴(kuò)展。而在換機(jī)時(shí)，工廠的工程師必須將關(guān)機(jī)時(shí)間限制在最低程度。當(dāng)控制系統(tǒng)必須升級(jí)，或是要替換I/0模塊時(shí)，必須能夠在最短的時(shí)間內(nèi)更換或加人模塊。PLC的模塊化本質(zhì)能夠達(dá)到這個(gè)目的。

儲(chǔ)存能力與數(shù)字模擬能力

儲(chǔ)存能力也是PAC相對于PLC的優(yōu)勢之一，傳統(tǒng)PLC僅有控制器的功能，并無內(nèi)建硬盤或Flash，而PAC被視為PC的延伸，因此Storage的配置早已被視為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格之一，因此使用PAC時(shí)，可以決定何時(shí)、如何記錄數(shù)據(jù)，以及采用何種格式對于數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、匯總、整理甚至分析。對于需要使用海量存儲(chǔ)器的高速應(yīng)用(例如機(jī)器狀況監(jiān)視)而言，擁有高速處理器及海量存儲(chǔ)器是很重要的。因?yàn)镻AC系統(tǒng)使用的是市面上現(xiàn)有的硬仵，因此PAC控制器可以采用Pentium 4處理器配備1GB內(nèi)存。

在數(shù)字與模擬的處理方面，傳統(tǒng)的PLC是惟一能夠以正確的電壓及電流為工業(yè)傳感器及致動(dòng)器提供數(shù)字I/O的平臺(tái)。但是新的模塊提供24V數(shù)字LO，最高可達(dá)500mA電流驅(qū)動(dòng)及光學(xué)隔絕，同時(shí)也提供各種功能，諸如看門狗(watchdog)定時(shí)器，可程序化的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及輸人過濾器，以提高安全性和穩(wěn)定性，其價(jià)格可低到每個(gè)通道5美元。傳統(tǒng)上，模擬I/O一直是PC平臺(tái)的強(qiáng)項(xiàng)，主要是由于POI總線的速度。有些PLC提供模擬LO模塊，但是在設(shè)置時(shí)相當(dāng)麻煩，而且沒有高分辨率及數(shù)據(jù)流通能力，PAC提供的模擬輸入速度高達(dá)每秒2億個(gè)樣本，分辨率可高達(dá)24位。

實(shí)時(shí)運(yùn)算快速聯(lián)網(wǎng)

在應(yīng)用部分，高數(shù)據(jù)傳輸速率一直是在PLC平臺(tái)上加入視覺功能的絆腳石。今天，模擬、數(shù)字及FireWire攝影機(jī)的影像捕捉器已經(jīng)可以供PXI平臺(tái)上的視覺應(yīng)用程序使用，無論是要查看汽車零件或驗(yàn)證藥品的包裝都可。形態(tài)匹配、光學(xué)字符辨識(shí)、色彩匹配、測量及色彩偵測是可以整合至控制程序中許多算法的一部分。儀器控制也是PAC鎖定的重點(diǎn)發(fā)展對象，燃料處理公司開始將測試功能整合至自動(dòng)化系統(tǒng)中，為客戶提供一個(gè)完整的測試及自動(dòng)化方案。需要LO的儀器包括數(shù)字器、數(shù)據(jù)來源與任意波形產(chǎn)生器等等，這些I/O類型需要大量的數(shù)據(jù)流通量，只有PAC平臺(tái)才能提供。

具各網(wǎng)絡(luò)功能的PLC在這幾年被炒起來，PLC多采用各式工業(yè)總線，如Fotndation、Fieldbus、DeviceNet、CAN、Modbus、Ethernet、Profibus及串行端口等來提供連接。而PAC不但作為分布式I/O模塊的中心，也可以扮演受控制者，成為現(xiàn)有系統(tǒng)的一部分，在以太網(wǎng)絡(luò)的連接方面，PAC也比PLC要容易。

RT Linux、Pharlap ETS、QNX以及VxWorks都是PAC上常見的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)時(shí)系統(tǒng)一向難以用程序設(shè)置，當(dāng)前市面仍以Linux、Windows CE. net、VxWorks為主，其中WindowsCE. net因?yàn)樽顬橛脩羲煜?，所以也最為普及，不過穩(wěn)定性仍是一大障礙。Linux也開始有多家廠商開始采用，至于VxWorks市面上則相當(dāng)少見。實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)開發(fā)工具雖然傳統(tǒng)的梯式邏輯程序設(shè)計(jì)適合用于設(shè)計(jì)數(shù)字I/0，但是在處理模擬LO、動(dòng)作或視覺時(shí)可能略嫌笨拙。PAC可采用C與C++來作為程序語言，值得注意的是NI的Lab VIEW Real-Time一類的軟件已經(jīng)改變了工程師對于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)開發(fā)的看法。

PAC概念提出后得到GE Fanuc公司的積極響應(yīng)，并陸續(xù)發(fā)布了其PACSystems系列產(chǎn)品RX3i與RX7i。北美PLC主導(dǎo)廠商Rockwell Automation也于2003年11月宣布其ControlLogix和CompactLogix PLC事實(shí)上就是PAC。另外，NI、臺(tái)灣泓格等公司也都相繼推出各自的PAC系統(tǒng)。

中國市場對于PAC系統(tǒng)表現(xiàn)了很強(qiáng)的接受能力。

◆僅在2004年第一季度，GE Fanuc就宣布其PAC系統(tǒng)在中國的定單超過200套。其PACSystems系列產(chǎn)品在GE Fanuc產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中占據(jù)了很重要的位置，它的市場份額逐年擴(kuò)大。

◆從Rockwell公司發(fā)布的數(shù)據(jù)我們可以看到中國已成為ControlLogix系統(tǒng)全球第二大市場。

◆研華公司ADAM-5000, ADAM-6000等PAC產(chǎn)品的市場也在逐年上升。

◆泓格科技產(chǎn)品WinCON-8000基于32位RISC處理器與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)，及其CANopen/DevicNet解決方案，掀起了2006年度中國工控領(lǐng)域的一輪PAC旋風(fēng)。

雖然從外形上來看，PAC與傳統(tǒng)的PLC非常相似，但究其實(shí)質(zhì)，PAC系統(tǒng)的性能卻廣泛得多。作為一種多功能的控制平臺(tái)，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的需要，組合和搭配相關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)品以實(shí)現(xiàn)功能的側(cè)重，因?yàn)榛谕话l(fā)展平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，所以采用PAC系統(tǒng)保證了控制系統(tǒng)各功能模塊具有統(tǒng)一性，而不僅是一個(gè)完全無關(guān)的部件拼湊成的集合體。

綜合業(yè)界專家的意見，所謂PAC系統(tǒng)應(yīng)該具備以下一些主要的特征和性能:

◆提供通用發(fā)展平臺(tái)和單一數(shù)據(jù)庫，以滿足多領(lǐng)域自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成的需求

◆一個(gè)輕便的控制引擎，可以實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域的功能，包括:邏輯控制、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制和人機(jī)界面等

◆允許用戶根據(jù)系統(tǒng)實(shí)施的要求在同一平臺(tái)上運(yùn)行多個(gè)不同功能的應(yīng)用程序，并根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，在各程序間進(jìn)行系統(tǒng)資源的分配

◆采用開放的模塊化的硬件架構(gòu)以實(shí)現(xiàn)不同功能的自由組合與搭配，減少系統(tǒng)升級(jí)帶來的開銷

◆支持IEC-61158現(xiàn)場總線規(guī)范，可以實(shí)現(xiàn)基于現(xiàn)場總線的高度分散性的工廠自動(dòng)化環(huán)境

◆支持事實(shí)上的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，可以與工廠的EMS、ERP系統(tǒng)輕易集成

◆使用既定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，程序語言標(biāo)準(zhǔn)來保障用戶的投資及多供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換