PAC系统讨论，它是可编程自动化控制发展的未来吗？ 点击：8499 | 回复：34
发表于：2006-01-16 11:52:00
楼主
PAC系统概述
为了满足不断增长的机器和工业控制系统开发需要，处于领先地位的自动化厂商们已经开发出新一代的工业控制器,即可编程自动化控制器(PAC)。在一种开放灵活的软件构架下，PAC将PLC的稳定性和PC的多功能相结合。使用这些控制器，您可以开发高级应用系统，它不仅包括高级控制、通信、数据记录和信号处理等软件特性，还包括一个稳定的控制器以提供逻辑、运动、过程控制和视觉等高级功能。
PAC——新一代工业控制系统, 可编程自动化控制发展的未来
随着许多厂商已生产出能结合PC功能和PLC可靠性的可编程自动化控制器（PAC），目前控制系统已逐渐开始采用PAC。下面介绍PAC的起源以及它与PLC和PC的区别，并指出了使用PAC的工业控制未来发展方向。
发表于：2006-01-16 13:31:00
1楼
Kulkarni, Rahul分析出的选择PAC的20条理由：
成本
1. 采用单一的控制器节省了成本
现在您可以考虑使用PAC，它具有单一的控制器和机箱，可用于处理数字和模拟I/O，具有运动，视觉功能和模块化仪器，因此不需要花钱购买多个控制器。如果您需要控制系统具有多种功能，如视觉或模块化仪器，那么采用PAC将是最为经济的。
高级功能
2. 高级控制
在能源或材料的成本很高的情况下，工程师需要优化他们简单的PID控制算法来以最大程度地减少浪费。这些复杂的算法常常采用如模糊逻辑或神经网络等控制设计技术，从而可以最大限度地降低过程控制的稳定时间。传统上，PLC所能实现的PID控制算法并没有为特定的过程进行优化。高级的控制算法不仅需要强大的浮点处理器，而且还要占用大量的内存，使用PAC平台则可以满足这些条件。
3. 实时分析
在机器监控应用中，需要实时采集地来自模拟或数字I/O通道的数据，从而能有效地检测故障状态。您可能要进行如阶次跟踪和振动分析这些复杂工作来有效地检测机器的状况。对于这些应用，您可以使用PAC的高效平台来进行实时地分析工作。
4. 数据库/网络连接
利用来自厂房内的实时数据，操作人员可以在控制室内根据所得的信息制定决策。然而，要使控制系统具有输出现场数据的功能是很困难的。企业系统一般采用标准的ODBC，ADO和XML以获得来自自动化系统的数据。PLC只能通过标准的OPC进行通信，这意味着需要增加一台PC来采用OPC获取数据并使用如ODBC、ADO和XML这样的标准把数据传送给企业。为了能有效地把现场数据传送到ERP系统中，控制系统必须能直接和外部数据库通信——您可以使用PAC来完成这些工作。
5. 安全
在把控制系统与数据库和网络连接时，您需要考虑安全问题。出于安全的利益，许多厂商选择不把自动化系统和企业数据库相连，但是对于大多数厂商而言，连接所带来的好处要远大于安全方面的顾虑。
尽管可以对PLC加锁来防止他人入侵工厂的网络，但是由于PLC通过以太网发送非加密包，所以它并不适合用于防止黑客入侵。PAC在通过网络传送数据时，可以对数据加密。尽管目前这还不是需要考虑的第一因素，但是在将来它将是厂房内分布式系统采用PAC的主要原因。
6. 多种速度的确定性应用
PLC只能以固定的速度运行，而且它不是为以不同循环速率独立进行处理而设计的。如今，复杂的控制系统中常需要多种速率的确定性应用，它需要有多个循环，每个循环以不同的速率运行。这就要求能进行并行处理，而只有在PAC上运行的操作系统才具有这样的特性。
外形结构
7. 适合于工厂环境
工程师选择PLC的一个常见原因是它能在工厂的环境下正常工作。然而，绝大部分PLC是安装在NEMA内。在这样的环境里，PXI平台附加的冷却装置，坚固的外表面和增强的抗冲击和振动指标都使系统具有和PLC相同的可靠性。
8. 伸缩性和灵活性
由于厂商倾向于使用 柔性的自动化系统来满足客户不断更新的要求，所以他们需要控制系统具有模块化、灵活性和伸缩性。PLC系统由于受到了I/O的限制，只能在数字和运动方面具有伸缩性，而PAC不仅具有PLC的伸缩性，而且您还可以在系统上增加视觉，模块化仪器或高速模拟I/O。您也可以通过以太网来使用多个PC并根据需要增加或减少PC的数目。
9. 易于替换
对于现场工程师而言，最大限度地减小的故障时间是非常重要的。在对控制系统进行更新或更换I/O模块时，您需要能最大程度地减少更换或增加模块的工作量。PAC的模块化特性满足这方面的要求。
控制器
10. 计算机电源
对于如机器状态监控这样高速，需要大量内存的应用，具备高速的处理器和大容量的内存就非常重要。由于您采用了现有的硬件来构建基于PAC的系统，所以您的PAC控制器可使用Pentium 4处理器并具备上G的RAM。
11. 存储功能
如果无法保存和查看历史信息，那么信息还有什么用呢？ PLC传统上就缺乏数据记录的功能。而PAC则可以根据您指定的时间、方式和数据格式来记录数据。
12. 数字I/O
传统上，PLC平台的数字I/O只能为工业传感器和激励器提供标准的电压驱动电流。然而，新的如NI 651x系列模块的数字I/O 则可以提供24V的电压，高达500 mA的驱动电流和光学隔离，并且它还具有看门狗定时器，可编程电源启动状态，用于提高安全性和可靠性的输入滤波器等特性，而成本只有每通道5美元。
13. 模拟
主要由于PCI总线速度快的原因，传统上采用基于PC平台来提供模拟I/O。目前某些PLC也具有模拟I/O模块，但是它们的编程十分复杂而且不适合用于高分辨率和大数据量的应用。PAC所提供的模拟输入速率可高达每秒200M并具有24位的分辨率。
14. 运动
在各种平台中，特别是当您需要高于两轴运动方式时，软件起着主要的作用。在PXI平台上的运动控制器可以提供高达8轴的运动方式，而且可以使用NI 运动助手对系统进行轻松地配置。
15. 视觉
数据传输速率是在PLC平台上提供视觉功能的最大障碍。目前，无论您是要自动监测零件还是检验药品的包装，您都可以在PXI平台上使用用于视觉应用的模拟、数字和FireWire摄像机。您可以在控制程序中集成多种视觉算法，如模式匹配，光学字符识别，颜色匹配，规格和颜色检测。
16. 仪器
近来，材料处理公司已经开始在他们的自动化系统中集成测试功能，从而可以为客户提供全面的测试和自动化方案。I/O所需要的模块化仪器包括数字化仪，信号源，任意波形发生器和其它仪器。这些类型的I/O 需要具备在PAC平台上才有的高速数据传输速率。
17. 网络
和PLC类似，PAC可以通过各种工业化的现场总线提供互联，如FOUNDATION Fieldbus，DeviceNet，CAN，Modbus，Ethernet，Profibus，串口等。PAC不仅能作为分布式I/O模块的主控设备，而且也可以作为从属设备添加到已有系统中。
软件
18. 实时操作系统
在PAC平台上您可以使用如RT Linux，Pharlap ETS，QNX和VxWorks这些实时的操作系统（RTOS）。一般来讲，实时系统的编程很困难，但是使用如LabVIEW RT这样的软件可以改变工程师开发实时系统的方式。现在工程师可以把Windows上开发的程序下载到实时运载平台上，如PXI控制器。
19. 人机界面
特别是在混杂和过程控制工业中，大多数控制系统需要一个能连接控制系统的人机界面。一个HMI由一个触摸屏组成,它可以包含一个嵌入式控制器也可以没有。由于基于PAC的系统考虑到了用于I/O的相同控制器的使用，所以您也就不需要添加额外的嵌入式控制器来实现HMI的图像显示。
20. 容易的开发环境
虽然传统的梯形逻辑编程非常适合于数字I/O的编程，然而对于处理模拟I/O，运动或视觉这种编程方式则十分麻烦。PAC可以用通用的语言编写控制程序，为您提供了很大的灵活性，这些通用语言包括C，C++，Visual Basic，LabVIEW甚至是传统的梯形逻辑。
[b]笔者认为上面说的20个理由在目前来说只有多数是成立的，因为PLC面对自动化的发展和需求的越来越复杂，已经做了较大的改进，我们知道05年新出的几款PLC的功能丝毫不比Kulkarni, Rahul所提出的PAC功能差，我们不可否认的是PAC的优势很显然，但是PLC作为几十年来稳固占领自动化市场的控制器产品，它的优势同样存在，就像前几年所说的FCS要完全替代DCS一样，现在看来，DCS厂家并没有挨饿，而是与时俱进，现在已经发展到了第四代，更加完善自己的产品，突出系统的稳定性和可靠性。我个人认为PAC将与PLC一起会各自成为不同行业控制器发展的核心产品。[/b]
成本
1. 采用单一的控制器节省了成本
现在您可以考虑使用PAC，它具有单一的控制器和机箱，可用于处理数字和模拟I/O，具有运动，视觉功能和模块化仪器，因此不需要花钱购买多个控制器。如果您需要控制系统具有多种功能，如视觉或模块化仪器，那么采用PAC将是最为经济的。
高级功能
2. 高级控制
在能源或材料的成本很高的情况下，工程师需要优化他们简单的PID控制算法来以最大程度地减少浪费。这些复杂的算法常常采用如模糊逻辑或神经网络等控制设计技术，从而可以最大限度地降低过程控制的稳定时间。传统上，PLC所能实现的PID控制算法并没有为特定的过程进行优化。高级的控制算法不仅需要强大的浮点处理器，而且还要占用大量的内存，使用PAC平台则可以满足这些条件。
3. 实时分析
在机器监控应用中，需要实时采集地来自模拟或数字I/O通道的数据，从而能有效地检测故障状态。您可能要进行如阶次跟踪和振动分析这些复杂工作来有效地检测机器的状况。对于这些应用，您可以使用PAC的高效平台来进行实时地分析工作。
4. 数据库/网络连接
利用来自厂房内的实时数据，操作人员可以在控制室内根据所得的信息制定决策。然而，要使控制系统具有输出现场数据的功能是很困难的。企业系统一般采用标准的ODBC，ADO和XML以获得来自自动化系统的数据。PLC只能通过标准的OPC进行通信，这意味着需要增加一台PC来采用OPC获取数据并使用如ODBC、ADO和XML这样的标准把数据传送给企业。为了能有效地把现场数据传送到ERP系统中，控制系统必须能直接和外部数据库通信——您可以使用PAC来完成这些工作。
5. 安全
在把控制系统与数据库和网络连接时，您需要考虑安全问题。出于安全的利益，许多厂商选择不把自动化系统和企业数据库相连，但是对于大多数厂商而言，连接所带来的好处要远大于安全方面的顾虑。
尽管可以对PLC加锁来防止他人入侵工厂的网络，但是由于PLC通过以太网发送非加密包，所以它并不适合用于防止黑客入侵。PAC在通过网络传送数据时，可以对数据加密。尽管目前这还不是需要考虑的第一因素，但是在将来它将是厂房内分布式系统采用PAC的主要原因。
6. 多种速度的确定性应用
PLC只能以固定的速度运行，而且它不是为以不同循环速率独立进行处理而设计的。如今，复杂的控制系统中常需要多种速率的确定性应用，它需要有多个循环，每个循环以不同的速率运行。这就要求能进行并行处理，而只有在PAC上运行的操作系统才具有这样的特性。
外形结构
7. 适合于工厂环境
工程师选择PLC的一个常见原因是它能在工厂的环境下正常工作。然而，绝大部分PLC是安装在NEMA内。在这样的环境里，PXI平台附加的冷却装置，坚固的外表面和增强的抗冲击和振动指标都使系统具有和PLC相同的可靠性。
8. 伸缩性和灵活性
由于厂商倾向于使用 柔性的自动化系统来满足客户不断更新的要求，所以他们需要控制系统具有模块化、灵活性和伸缩性。PLC系统由于受到了I/O的限制，只能在数字和运动方面具有伸缩性，而PAC不仅具有PLC的伸缩性，而且您还可以在系统上增加视觉，模块化仪器或高速模拟I/O。您也可以通过以太网来使用多个PC并根据需要增加或减少PC的数目。
9. 易于替换
对于现场工程师而言，最大限度地减小的故障时间是非常重要的。在对控制系统进行更新或更换I/O模块时，您需要能最大程度地减少更换或增加模块的工作量。PAC的模块化特性满足这方面的要求。
控制器
10. 计算机电源
对于如机器状态监控这样高速，需要大量内存的应用，具备高速的处理器和大容量的内存就非常重要。由于您采用了现有的硬件来构建基于PAC的系统，所以您的PAC控制器可使用Pentium 4处理器并具备上G的RAM。
11. 存储功能
如果无法保存和查看历史信息，那么信息还有什么用呢？ PLC传统上就缺乏数据记录的功能。而PAC则可以根据您指定的时间、方式和数据格式来记录数据。
12. 数字I/O
传统上，PLC平台的数字I/O只能为工业传感器和激励器提供标准的电压驱动电流。然而，新的如NI 651x系列模块的数字I/O 则可以提供24V的电压，高达500 mA的驱动电流和光学隔离，并且它还具有看门狗定时器，可编程电源启动状态，用于提高安全性和可靠性的输入滤波器等特性，而成本只有每通道5美元。
13. 模拟
主要由于PCI总线速度快的原因，传统上采用基于PC平台来提供模拟I/O。目前某些PLC也具有模拟I/O模块，但是它们的编程十分复杂而且不适合用于高分辨率和大数据量的应用。PAC所提供的模拟输入速率可高达每秒200M并具有24位的分辨率。
14. 运动
在各种平台中，特别是当您需要高于两轴运动方式时，软件起着主要的作用。在PXI平台上的运动控制器可以提供高达8轴的运动方式，而且可以使用NI 运动助手对系统进行轻松地配置。
15. 视觉
数据传输速率是在PLC平台上提供视觉功能的最大障碍。目前，无论您是要自动监测零件还是检验药品的包装，您都可以在PXI平台上使用用于视觉应用的模拟、数字和FireWire摄像机。您可以在控制程序中集成多种视觉算法，如模式匹配，光学字符识别，颜色匹配，规格和颜色检测。
16. 仪器
近来，材料处理公司已经开始在他们的自动化系统中集成测试功能，从而可以为客户提供全面的测试和自动化方案。I/O所需要的模块化仪器包括数字化仪，信号源，任意波形发生器和其它仪器。这些类型的I/O 需要具备在PAC平台上才有的高速数据传输速率。
17. 网络
和PLC类似，PAC可以通过各种工业化的现场总线提供互联，如FOUNDATION Fieldbus，DeviceNet，CAN，Modbus，Ethernet，Profibus，串口等。PAC不仅能作为分布式I/O模块的主控设备，而且也可以作为从属设备添加到已有系统中。
软件
18. 实时操作系统
在PAC平台上您可以使用如RT Linux，Pharlap ETS，QNX和VxWorks这些实时的操作系统（RTOS）。一般来讲，实时系统的编程很困难，但是使用如LabVIEW RT这样的软件可以改变工程师开发实时系统的方式。现在工程师可以把Windows上开发的程序下载到实时运载平台上，如PXI控制器。
19. 人机界面
特别是在混杂和过程控制工业中，大多数控制系统需要一个能连接控制系统的人机界面。一个HMI由一个触摸屏组成,它可以包含一个嵌入式控制器也可以没有。由于基于PAC的系统考虑到了用于I/O的相同控制器的使用，所以您也就不需要添加额外的嵌入式控制器来实现HMI的图像显示。
20. 容易的开发环境
虽然传统的梯形逻辑编程非常适合于数字I/O的编程，然而对于处理模拟I/O，运动或视觉这种编程方式则十分麻烦。PAC可以用通用的语言编写控制程序，为您提供了很大的灵活性，这些通用语言包括C，C++，Visual Basic，LabVIEW甚至是传统的梯形逻辑。
[b]笔者认为上面说的20个理由在目前来说只有多数是成立的，因为PLC面对自动化的发展和需求的越来越复杂，已经做了较大的改进，我们知道05年新出的几款PLC的功能丝毫不比Kulkarni, Rahul所提出的PAC功能差，我们不可否认的是PAC的优势很显然，但是PLC作为几十年来稳固占领自动化市场的控制器产品，它的优势同样存在，就像前几年所说的FCS要完全替代DCS一样，现在看来，DCS厂家并没有挨饿，而是与时俱进，现在已经发展到了第四代，更加完善自己的产品，突出系统的稳定性和可靠性。我个人认为PAC将与PLC一起会各自成为不同行业控制器发展的核心产品。[/b]
发表于：2006-01-26 16:25:00
2楼
我觉的PAC还是应归到 PC控制系统中，有一套控制系统采用：CPU为Intel PII ，OS为WinCE,32M CF卡，ISGRAF软件编程，厂家坚持号称为PAC,就因为它做的比较小,看着比较结实。
其实PC控制系统和PLC控制系统的划分应按系统的开发软件的侧重点来划分,不应根据控制系统所用的CPU 和 OS 来划分；
开发软件侧重于以开关量为主的机器顺序控制(典型的如生产流水线系统)，主要用梯形图编程语言,可定义为PLC控制系统;
开发软件侧重于以模拟量控制为主的过程控制系统(典型的如锅炉控制,牵涉到压力，温度，液位的调节),主要用功能块编程语言，可定义为PC或DCS或PCS控制系统;
梯形图用于以模拟量控制为主的过程控制系统编程和可读性都很难；同样功能块编程语言用于顺序控制也比较吃力。
控制系统冗余网络结构、软硬件见: http://www.autoyx.com/
发表于：2006-06-17 11:14:00
6楼
就当是一台加强了输入输出控制功能的工业计算机。
和 PLC 主要区别就是软件的提升。
LabVIEW 技术最早是 NI （国家仪器公司）作为测试系统使用的软件系统，相当于目前大量使用的组态软件，特点是有许多可编程的窗口和方便地修改参数的显示单元。最初的使用有一些专用硬件支持，现在已经有许多板卡带有 LabVIEW 驱动。
许多熟悉 PLC 的人不一定很快了解 PAC ，因为其中的差别还是比较大的。PLC 的梯形图编程方法主要是面向电气人员使用的，而这些人通常不具备软件开发中许多常用的概念。
使用 PLC 的场合，绝大多数是把 PLC 作为单机控制使用的，不需要 PAC 这样全面的功能，所以暂时还不需要担心 PAC 完全取代 PLC 。说取代的人，可能有些过分乐观，或者为了商业炒作。若干年后就会看见，这不是一相情愿的事。每天都有许多新东西出现，我们不应该排斥，但是也没有什么东西能包打天下。
发表于：2006-08-07 19:30:00
12楼
PAC 应用案例：
OPTO 22新型 PAC 控制器在临邑-济南原油输送管线SCADA系统中顺利投用
http://www.gongkong.com/news/include/11279.asp
Opto 22 PAC 控制器在石灰竖窑控制系统中的应用
http://www.gongkong.com/tech/example/include/5348.asp
http://customer.gongkong.com/customer/apto/example.asp
www.opto22.com.cn 上也有不少文字描述的应用案例
OPTO 22新型 PAC 控制器在临邑-济南原油输送管线SCADA系统中顺利投用
http://www.gongkong.com/news/include/11279.asp
Opto 22 PAC 控制器在石灰竖窑控制系统中的应用
http://www.gongkong.com/tech/example/include/5348.asp
http://customer.gongkong.com/customer/apto/example.asp
www.opto22.com.cn 上也有不少文字描述的应用案例
发表于：2006-09-16 19:42:00
16楼
PAC取代PLC的时间最少得要个几十年吧,首先PAC是一个基于WINCE的控制系统,用在工业控制方面PLC的优势还是比他大很多,但是对于那些大型的生产线来说PAC的优势又比较突出.现在我们使用的控制系统大部分还是比较简单单一的,用一个稍微高档一点的PLC完全可以胜任.再说说上位机这部分,现在国产的组态软件价格便宜,可能我们完成一个完整的PLC网络再加上工程师站的成本都比买一台PAC的价格低.还有就是在实际使用过程中PAC要求技术人员不断要熟悉工业控制还要熟悉一门高级语言,这种人在现在的技术人员里面毕竟是少数,现在会高级语言的人也不会去买PAC,他们会自己买元件回来为自己的控制系统量身定做一个了.虽然这样的系统不通用,但成本低.
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