1、 開發可編程自動控制器(PAC)是發展的必然

10多年前當Internet處于起步階段，基于PC的儀器還沒有出現，那時PLC占領了整個自動化領域。即使是今天，那些使用數字I/O進行簡單控制的工程師雖然感到PLC是他們最好的選擇。但如果考慮到要使PLC增加視覺、運動、儀器和分析功能等全方位的自動化領域，那只有新一代可編程自動控制器(PAC -Programmable Automation Controlle)才有可能會逐漸占領。這是當今設計與建立控制系統發展的需要。

眾所周知，設計與建立控制系統放時，工程師們總是希望能使用比較少的設備來實現更多的功能。尤為當今，他們需要的控制系統不僅能處理數字I／O和運動，而且還可以集成用于自動化監控和測試的視覺功能和模塊化儀器，同時還必須能實時地處理控制算法和分析任務，并把數據傳送回企業。也就是說，工程師們希望同時擁有PC的功能和PLC(可編程控制器)的可靠性，而可編程自動控制器(PAC-Programmable Automation Controlle)就是這樣的平臺，它能最佳結合PC和PLC兩者的優勢(見圖1所示)，它提供了開放的工業標準，可擴展的領域功能，一個通用的開發平臺和一些高級性能。是工業自動化領域中比較完善的新興控制器。

那“PAC是什么？” 它有什么特征和優勢， 值此本文將從PAC的多個方面特征與PLC對比中分折出優勢。為此，先述PAC是什么。

PAC的含義

PAC這一術語，它定義了一種新類型的控制器。該控制器結合了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。PAC采用現有的商業化技術(COTS)，非常適合于工業化環境，它具有可伸縮性，易于維護和具有較低的發生故障時間等特性。

2、 PAC的平臺

快速增長的PAC平臺是基于PXI。由于PXI結合了PCI總線的電路特性和Compact PCI堅固的歐羅卡機械結構，這種結構已在工業環境中成功使用了許多年，當今NI，Chroma，LeCroy和JTAG等供應商現在可提供1，000多種獨特的I/O模塊，包括模擬I/O、數字I/O、視覺、運動和高精度數據采集。典型的有如下四種PAC硬件平臺。

*PXl對工業化PC做了改善，具有實時OS(操作系統)，標準的散熱，可選的不旋轉固態硬盤和內置的模塊間同步。PXl標準要求所有的機箱能為每個模塊插槽提供25W的空氣流制冷，這樣甚至在使用高功率繼電器，高速PXl或CompactPCI卡時也不會使工作系統過熱或者縮短壽命。

*Compact FieldPoint使用工業級的部件來抗強沖擊和振動，其工作溫度范圍為-40oC到70oC，并且具有Class 1 Division 11部和Lloyd’s認證。它也采用傳導式制冷來代替旋轉風扇，由于不使用活動部件而提高了可靠性。

*Compact Vision系統是為機器視覺而專門設計的堅固的控制器。它使用IEEE標準1394FireWire接口，可以在視覺應用中和16臺攝像機通信。

*CompactRIO是新型的可重復設置的嵌入式系統，它基于LabVlEWFPGA和LabVlEW實時技術。CompactRIO系統采用具有3百萬門的FPGA芯片來控制模塊化的數字和模擬I/O。這些FPGA芯片可以運行嵌入在芯片里的代碼，它的數字循環的速率高達1MHz，模擬循環的速率為150kHz。FPGA可以把信息傳回到運行LabVlEWRT的浮點處理器以進行高級計算和數據記錄和通信。由于有金屬外殼和傳導式制冷，該控制器非常適合用于嚴酷的環境。

3、PAC優于PLC的多種原因分析。

之所以PAC優于PLC，將從成本，高級功能，外形結構，控制器，I／O和軟件等六個方面的特征作分析。

3.1 成本-最為經濟的選擇

采用了單一的控制器節省了成本。它具有單一的控制器和機箱，可用于處理數字和模擬I/O，具有運動、視覺功能和模塊化儀器，因此不再需要花錢購買多個控制器。正因為如此，如果需要控制系統具有多種功能，如視覺或模塊化儀器，那么采用PAC將是最為經濟的選擇。

3.2 有多功能實時控制的高級功能

*過程控制進行優化的高級控制

由于能源或材料的成本很高的，對過程控制來說，工程師往往要對PID控制算法要進行優化，以最大程度地減少浪費。這些算法常常采用如模糊邏輯或神經網絡等控制設計技術，從而可以最大限度地降低過程控制的穩定時間。傳統的PLC所能實現的PID控制算法并沒有為特定的過程控制進行優化，若采用高級的控制算法不僅需要強大的浮點處理器，而且還要占用大量的內存，但若使用PAC平臺則可以滿足過程控制進行優化的要求。

*監控的實時分析

對機器運行進行監控的系統中，需要實時采集來自模擬或數字I/O通道的數據，從而能有效地檢測故障狀態。則可能需要進行實時的階次跟蹤和振動分析等復雜工作才能有效地檢測機器的狀況。然而對于這些應用，則可以使用PAC的高效平臺來進行實時地分析工作。

*控制系統與數據庫和網絡連接

利用來自廠房內的實時數據，操作人員可以在控制室內根據所得的信息制定決策。然而，要使控制系統具有輸出現場數據的功能是很困難的。企業系統一般采用標準的ODBC，ADO和XML以獲得來自自動化系統的數據。PLC只能通過標準的OPC進行通信，這意味著需要增加一臺PC來采用OPC獲取數據并使用如ODBC(開放數據厙互連)、ADO(數據自動化設計)和XML(可擴充描述語言)這樣的標準把數據傳送給企業。為了能有效地把現場數據傳送到ERP系統中，控制系統必須能直接和外部數據庫通信，據此，完全可以使用PAC來完成這些工作。

*網絡傳送數據對數據加密

在把控制系統與數據庫和網絡連接時，是需要考慮安全問題的。出于安全的利益，許多廠商選擇不把自動化系統和企業數據庫相連，但是對于大多數廠商而言，連接所帶來的好處要遠大于安全方面的顧慮。盡管可以對PLC加鎖來防止他人入侵工廠的網絡，但是由于PLC通過以太網發送非加密包，所以它并不適合用于防止黑客入侵。PAC在通過網絡傳送數據時，可以對數據加密。盡管目前這還不是需要考慮的第一因素，但是在將來它將是廠房內分布式系統采用PAC的主要原因。

*多種速度與多個循環的確定性應用

PLC只能以固定的速度運行，而且它并不是為能以不同循環速率獨立進行處理所設計的。但如今，復雜的控制系統中常需要多種速率的確定性應用，它需要有多個循環，每個循環以不同的速率運行。這就要求能進行并行處理，而只有在PAC上運行的操作系統才具有這樣的特性。

3.3 靈活堅固的結構

*適合于工廠環境

選擇PLC的一個常見原因是它能在工廠的環境下正常工作。然而，絕大部分PLC是安裝在向列箱內。然而在這樣的環境里，PXI平臺附加的冷卻裝置，堅固的外表面和增強的抗沖擊和振動指標都使系統具有和PLC相同的可靠性。