可编程自动化控制器知识普及(PAC) 点击:0 | 回复:0



墨之殇

    
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发表于:2011-12-19 14:50:50
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可编程自动化控制器
概念
  PAC(可编程自动化控制器)的概念是由ARC咨询集团的高级研究员Craig Resnick提出的,在谈到创造这个新名词的意义时,他认为,“PLC在市场相当活跃,而且发展良好,具很强的生命力。然而,PLC也正在许多方面不断改变,不断增加其魅力。自动化供应商正不断致力于PLC的开发,以迎合市场与用户需求。功能的增强促使新一代系统浮出水面。PAC基于开放的工业标准、具多领域功能、通用的开放平台以及高性能。ARC创造了这个词,以帮助用户定义应用需要,帮助制造商在谈到其产品时能更清晰。”   PAC的概念定义为:控制引擎的集中,涵盖PLC用户的多种需要,以及制造业厂商对信息的需求。PAC包括PLC的主要功能和扩大的控制能力,以及PC-based控制中基于对象的、开放数据格式和网络连接等功能。
基本要求
  ◆多域功能(逻辑、运动、驱动和过程)——这个概念支持多种I/O类型。逻辑、运动和其他功能的集成是不断增长的复杂控制方法的要求   ◆单一的多学科开发平台——单一的开发环境必须能支持各种I/O和控制方案   ◆用于设计贯穿多个机器或处理单元的应用程序的软件工具——这个软件工具必须能适应分布式操作   ◆一组de facto网络和语言标准——这个技术必须利用高投入技术   ◆开放式、模块化体系结构——设计和技术标准与规范必须是在实现中开放的、模块化的和可结合的
功能优势
  从PAC的定义可以看出PAC具各的特性,可以完成复杂的功能,并且系统的硬件和软件无缝集成,提高了控制系统的性能。而要完成这些功能,PLC需要额外的扩展卡才能完成。   编程时,集成的硬件和软件也是一个优势,用于PAC编程的集成开发环境(IDE)包括一个所有开发工具共享的标签名数据库。PAC使用同一个软件包来满足现有的和未来的自动化要求,丽不是使用来自不同供应商的多个软件包。   PAC结合了PC的处理器、内存及软件,并且拥有PLC的稳定性、坚固性和分布式本质,PAC采取开放式结构,使用COTS(Commercial of the shelt),也就是它是选用市面上已经成熟可用的产品组合成PAC平台,如此一来有几个好处:第一,产品彼此兼容性高,整合性强;第二,这些已经上市的产品技术都已相当成熟,无论是用户或组装者都容易上手;第三,市面上已经成熟的产品在价格上都已相当低廉,在成本控制方面效果十分明显;第四,使用这些市面上已有的产品,将来升级时也较容易;第五,市场已有的现成产品,各种规格、标准都相当齐全,用户可视本身需求,快速开发出产品。   PAC的人机接口。PAC系统可以使用LO所用的同一个控制器,因此不需要额外的内嵌控制器,即可在HMI中显示图形,与大部分控制系统(尤其是在混合和过程控制业界)需要连接至控制系统的人机界面(HMI)相比,更具竞争优势。   PAC提供更佳的控制运算。在控制方面,PAC提供了较传统PLC更佳的控制运算,PLC使用的PID控制算法在某些程序下并未最佳化。高级控制算法不但需要强大的浮点运算处理器,也需要大量的内存,PAC平台可以同时提供这两项资源。自从全球经济快速起飞,原料需求大增,价格不断上升,因此工程师必须将其控制算法最佳化,使它不只是简单的PID控制,以使浪费的情形降到最低。这些复杂的运算法往往运用控制设计技术(例如离散逻辑或神经网络),将过程的稳定时间(settling time)减到最短,在这方面PAC提供了很大的帮助。   PAC也具有实时分析能力,在机器监视应用中,来自模拟和数字LO线路的数据必须实时进行撷取和分析,以便有效地侦测到错误情况。复杂的例程用来有效地监督机器的状况,PAC提供了高效率平台,让此类应用环境可进行实时分析。   安全性更胜一筹。PAC目前锁定的最大应用领域仍是工控,而来自工厂的实时数据可以令管理阶层拥有更丰富的信息资源,以便借此进行决策,但是要安装能够提供工厂数据的系统可能相当困难。企业系统通常会通过0DBC、ADO及XML等标准输人来自自动化系统的数据。PLO的做法是通过OPC之类的标准提供通信能力,也就是说,必须加入PC才能使用   OPC来取得数据,并且使用ODBC、ADO和XML之类的标准将数据反馈给企业。而PAC可以有效地将工厂数据整合至ERP系统中,让控制系统能够直接和外部数据库通信。而当控制系统连接至数据库及网站时,安全性的问题开始出现。为了获得最高的安全性,许多厂商选择不要将自动化系统与企业连接◇但是大致上来说,连接的优点远超过安全问题,虽然PLO可以保护它不被工厂的人侵者偷窃,但是PLC难以对抗以以太网络连接端口未受保护封包为目标的黑客。PAC可以在利用网络传输数据之际进行编码,因此而保护资料。虽然这在今天可能不是关注的焦点,但是在将来,它可能会是影响PAC进驻工厂的主要因素。   一机多用节省成本。就成本配置来看,在小型的数字控制应用中,控制器的价格可能比LO模块的价格更高。对这些应用环境而言,一个仅控制数字LO线路的微型PLO可能是理想的解决方案。但是,如果系统需要视觉或仪器控制,就必须为这些功能另外购置独立的控制器。PLO控制器并非为了仪器控制所需的高速模拟I/O或视觉应用所需的高速数据传输速度而设计,因此PLO没有视觉或仪器控制模块,必须为这些应用配置独立的控制器,从而提高成本。而以PAC的状况来看,一部控制器和机架就可以处理数字及模拟LO、动作、视觉及仪器,因此节省多部控制器的费用,每当控制系统需要多重功能时,PAC相比之下成本最低。   在工厂中,震动常常是造成PC死机的原因,这也是PLC的长项,大部分的PLC是采用NEMA封装。在这种环境中,具备额外冷却设计、坚固外壳、加强震动及冲撞规格的PXI平台可以提供近似于PLO的可靠性,不过此类的PXI平台上面无法配置硬盘,而用内存来取代,以避免震动所带来的不稳定。目前,甚至有厂商将软件刻录在FPGA上来取代硬盘,如此一来可完全将机械运作排除于PAC之外,增强稳定性。   目前自动化控制在设各的升级或变动的弹性方面也相当受重视,当厂商改用具变通性的自动化功能来满足不断变动的客户需求时,希望能够推出模块化、具有弹性而且可扩展性的控制系统。虽然在LO用途上限制于数字及操作,PLC系统也具各扩展性,但是即使想要加入视觉、仪器管制或高速模拟功能,PAC系统仍然具有扩展性。多部PC可以通过以太网络连接,并依需求向上下扩展。而在换机时,工厂的工程师必须将关机时间限制在最低程度。当控制系统必须升级,或是要替换I/0模块时,必须能够在最短的时间内更换或加人模块。PLO的模块化本质能够达到这个目的。   储存能力与数字模拟能力。储存能力也是PAC相对于PLO的优势之一,传统PLO仅有控制器的功能,并无内建硬盘或Πash,而PAC被视为PC的延伸,因此Storage的配置早已被视为标准规格之一,因此使用PAC时,可以决定何时、如何记录数据,以及采用何种格式对于数据进行采集、汇总、整理甚至分析。对于需要使用海量存储器的高速应用(例如机器状况监视)而言,拥有高速处理器及海量存储器是很重要的。因为PAC系统使用的是市面上现有的硬仵,因此PAC控制器可以采用Pentium 4处理器配备1GB内存。   在数字与模拟的处理方面,传统的PLC是惟一能够以正确的电压及电流为工业传感器及致动器提供数字I/O的平台。但是新的模块提供24V数字LO,最高可达500mA电流驱动及光学隔绝,同时也提供各种功能,诸如看门狗(watchdog)定时器,可程序化的运转状态及输人过滤器,以提高安全性和稳定性,其价格可低到每个通道5美元。传统上,模拟I/O一直是PC平台的强项,主要是由于POI总线的速度。现在有些PLC提供模拟LO模块,但是在设置时相当麻烦,而且没有高分辨率及数据流通能力,PAC提供的模拟输入速度高达每秒2亿个样本,分辨率可高达24位。   实时运算快速联网。在应用部分,高数据传输速率一直是在PLO平台上加入视觉功能的绊脚石。今天,模拟、数字及FireWire摄影机的影像捕捉器已经可以供PXI平台上的视觉应用程序使用,无论是要查看汽车零件或验证药品的包装都可。形态匹配、光学字符辨识、色彩匹配、测量及色彩侦测是可以整合至控制程序中许多算法的一部分。仪器控制也是PAC锁定的重点发展对象,最近燃料处理公司开始将测试功能整合至自动化系统中,为客户提供一个完整的测试及自动化方案。需要LO的仪器包括数字器、数据来源与任意波形产生器等等,这些I/O类型需要大量的数据流通量,只有PAC平台才能提供。   具各网络功能的PLO在这几年被炒起来,PLC目前多采用各式工业总线,如Fotndation、Fieldbus、DeviceNet、CAN、Modbus、Ethernet、Profibus及串行端口等来提供连接。而PAC不但作为分布式I/O模块的中心,也可以扮演受控制者,成为现有系统的一部分,在以太网络的连接方面,PAC也比PLO要容易。   RT Linux、Pharlap ETS、QNX以及VxWorks都是PAC上常见的实时操作系统,实时系统一向难以用程序设置,目前市面仍以Linux、Windows CE. net、VxWorks为主,其中WindowsCE. net因为最为用户所熟悉,所以也最为普及,不过稳定性仍是一大障碍。Linux目前也开始有多家厂商开始采用,至于VxWorks市面上则相当少见。实时控制系统开发工具虽然传统的梯式逻辑程序设计适合用于设计数字I/0,但是在处理模拟LO、动作或视觉时可能略嫌笨拙。PAC可采用C与C++来作为程序语言,值得注意的是NI的Lab VIEW Real-Time一类的软件已经改变了工程师对于实时控制系统开发的看法。【1】
PAC与PLC的区别
  虽然PAC形式与传统PLC很相似,但性能却广泛全面得多。PAC是一种多功能控制器平台,它包含多种用户可按照自己意愿组合、搭配和实施的技术和产品。与其相反,PLC是一种基于专有架构的产品,仅仅具备了制造商认为必要的性能。   PAC与PLC最根本的不同在于它们的基础不同。PLC性能依赖于专用硬件,应用程序的执行是依靠专用硬件芯片实现,因硬件的非通用性会导致系统的功能前景和开放性受到限制,由于是专用操作系统,其实时可靠性与功能都无法与通用实时操作系统相比,这样导致了PLC整体性能的专用性和封闭性。   PAC的性能是基于其轻便控制引擎,标准、通用、开放的实时操作系统,嵌入式硬件系统设计以及背板总线。   PLC的用户应用程序执行是通过硬件实现的,而PAC设计了一个通用、软件形式的控制引擎用于应用程序的执行,控制引擎位于实时操作系统与应用程序之间,这个控制引擎与硬件平台无关,可在不同平台的PAC系统间移植,如图1所示。因此对于用户来说,同样的应用程序不需修改即可下载到不同PAC硬件系统中,用户只需根据系统功能需求和投资预算选择不同性能PAC平台。这样,根据用户需求的迅速扩展和变化,用户系统和程序无需变化,即可无缝移植。
PAC与PC Control的区别
  同样,作为可利用先进计算机技术高性能控制系统,PAC与PC Control也有着本质区别。   PAC使用实时操作系统,所有系统硬/软件功能控制由控制引擎和应用程序负责,是实时、确定性控制系统。   PC Control使用普通商业操作系统,系统控制功能属于操作系统任务的一部分,所有系统硬/软件功能控制属于操作系统的一部分,属于非实时、非确定性控制系统。
PAC的优点
  PAC控制解决方案,如PACSystems可实现工厂和OEM厂商都需要的优点:   (1)提高生产率和操作效率:一个通用轻便控制引擎和综合工程开发平台允许快速地开发、实施和迁移;且由于它的开放性和灵活性,确保了控制、操作、企业级业务系统的无缝集成,优化了工厂流程。   (2)降低操作成本:使用通用、标准架构和网络,降低了操作成本,让工程师们能为一个体现成本效益、使用现货供应的平台选择不同系统部件,而不是专有产品和技术;只要求用户在一个统一平台和开发环境上培训,而不是几种;且为用户提供了一个无缝迁移路径,保护在I/O和应用开发方面的投资。   (3)使用户对其控制系统拥有更多控制力:使用户拥有更多灵活性来选择适合每种特殊应用的硬件和编程语言,以他们自己的时间表来规划升级,并且可在任何地方设计、制造产品。   PLC的弱势:   虽然PLC业界已经注意到了这一趋势,并通过将PC技术应用于PLC产品,直接提供OPC Server、WEB Server及IEEE标准通讯接口等,以提供更高的应用灵活性。但是受限于传统PLC专属式的设计,其互操作性和灵活性限制(即使是对于同一品牌的PLC来说,也是这样),并不能完全满足用户的要求:   ◆传统的PLC均不能提供主动的事件通知,系统的集中监视管理有赖于服务器主机的主动定时查询;   ◆因为在实时信息上的欠缺,要实现跨PLC的事件处理比较困难,且速度延迟,效果不佳;   ◆无法提供本地直接处理的预约控制,预约控制完全有赖于服务器主机的集中处理,所以系统当机时,立刻停摆;   ◆系统的建构由于采用了不同供应商的多种平台,为整合各种不同的专用总线,系统之衔接有赖于第三方提供的OPC Server或Gateway,故其实施并不是一件轻松和容易的事情;   ◆系统升级将必须付出重新设计的成本和时间,其不可预见成本太高。   ◆梯形图程序的设计是基于个案进行,每一专案均无法完全复制应用,无法实现标准化,从而工程设计费用无法降低;   ◆现行自动化系统的数据容量太小,在适应新的应用需求时显得力不从心;   ◆无法实现实时同步远程的数据传输,与PDA、手机的连接比较困难;   ◆需要通过PC或第三方设备来实现基于WEB的远程数据发布。
PAC特征
  虽然从外形上来看,PAC与传统的PLC非常相似,但究其实质,PAC系统的性能却广泛得多。作为一种多功能的控制平台,用户可以根据系统的需要,组合和搭配相关的技术和产品以实现功能的侧重,因为基于同一发展平台进行开发,所以采用PAC系统保证了控制系统各功能模块具有统一性,而不仅是一个完全无关的部件拼凑成的集合体。   综合业界专家的意见,所谓PAC系统应该具备以下一些主要的特征和性能:   ◆提供通用发展平台和单一数据库,以满足多领域自动化系统设计和集成的需求   ◆一个轻便的控制引擎,可以实现多领域的功能,包括:逻辑控制、过程控制、运动控制和人机界面等   ◆允许用户根据系统实施的要求在同一平台上运行多个不同功能的应用程序,并根据控制系统的设计要求,在各程序间进行系统资源的分配   ◆采用开放的模块化的硬件架构以实现不同功能的自由组合与搭配,减少系统升级带来的开销   ◆支持IEC-61158现场总线规范,可以实现基于现场总线的高度分散性的工厂自动化环境   ◆支持事实上的工业以太网标准,可以与工厂的EMS、ERP系统轻易集成   ◆使用既定的网络协议,程序语言标准来保障用户的投资及多供应商网络的数据交换   PAC市场:   PAC概念提出后得到GE Fanuc公司的积极响应,并陆续发布了其PACSystems系列产品RX3i与RX7i。北美PLC主导厂商Rockwell Automation也于2003年11月宣布其ControlLogix和CompactLogix PLC事实上就是PAC。另外,NI、台湾泓格等公司也都相继推出各自的PAC系统。   中国市场对于PAC系统表现了很强的接受能力。   ◆仅在2004年第一季度,GE Fanuc就宣布其PAC系统在中国的定单超过200套。其PACSystems系列产品在GE Fanuc产品结构中占据了很重要的位置,它的市场份额逐年扩大。   ◆从Rockwell公司发布的数据我们可以看到到目前中国已成为ControlLogix系统全球第二大市场。   ◆研华公司ADAM-5000, ADAM-6000等PAC产品目前的市场也在逐年上升。   ◆泓格科技产品WinCON-8000基于32位RISC处理器与实时操作系统(RTOS),及其CANopen/DevicNet解决方案,掀起了2006年度中国工控领域的一轮PAC旋风。   PAC产品技术性能:   ◆GE Fanuc公司的PACSystemsRX3i/7i的CPU采用了Pentium III 300/700MHz处理器,操作系统为WindRiver的Vx Works,RX3i为VME64总线,RX7i为CompactPCI总线;   ◆NI公司的Compact FieldPoint的CPU即将升级到Pentium IV-M 2.5GHz处理器,其特色在于整合了测试测量领域中应用非常广泛的开发平台LabView;   ◆Beckhoff公司 的CX1000的CPU为Pentium MMX 266MHz处理器;操作系统为Windows CE .net或Embedded Windows XP;   ◆ICPDAS泓格科技的WinCon/LinCon的CPU为StrongRAM 206MHz处理器,WinCon的操作系统为Windows CE .net;LinCon的操作系统为Embedded Linux。
PAC系统的关键技术
  PAC的产生受益于近年来在嵌入式系统领域的发展与进步。在硬件方面,有重意义的包括:嵌入式硬件系统设计,其中具有代表意义的是CPU技术的发展;现场总线技术的发展;工业以太网的广泛应用。在软件方面则包括:嵌入式实时操作系统;软逻辑编程技术;嵌入式组态软件的发展等。试分别说明如下:   ◆跟随摩尔定律的发展,最新的高性能CPU在获得更高的处理能力的同时,其体积更小、功耗更低,从而在出众的计算能力以及工业用户最为关心的稳定性和可靠性方面获得平衡,使制造厂商有可能去选择通用的标准的嵌入式系统结构进行设计,摆脱传统PLC因采用专有的硬件结构体系带来的局限,使系统具备更为丰富的功能前景和开放性。在现有面世的PAC系统中,被广泛采用的是低功耗、高性能的SOC (System On Chip) 核心处理器。这里面既有采用CISC架构的CPU,如Mobile Pentium系列CPU,也有采用RISC架构的CPU,如ARM系列、SHx系列等,当然也有使用MIPS CPU的。综合比较而言,由于RISC CPU在应用于工业控制系统时所具备的综合优势,采用RISC CPU的系统占据了目前市场所供应的控制系统的多数。   ◆经过14年的纷争,最后IEC的现场总线标准化组织经投票,接纳了8种现场总线成为IEC61158现场总线标准。IEC61158现场总线标准的最终尘埃落定,使在工业控制在设备层和传感器层有了可以遵循的标准。但是由于这8种现场总线采用的通信协议完全不同,因此,要实现这些总线的兼容和互操作是十分困难的。其可能的出路是采用已经是通用的国际标准Ethernet、TCP/IP等协议,并使其符合工业应用的要求,而且这种方案最容易被广大国家的用户、集成商、OEM及制造商接受和欢迎。   ◆通用的嵌入式实时操作系统获得了长足的发展,并获得了广泛的应用。传统的美国风河公司的Vx Works、PSOS操作系统在高端领域还是有很高的占有率;另一引人注目的趋势是微软公司的Windows CE在推出.net版本以后,有效解决了硬实时的问题,并以其低廉的价格和广泛的客户群获得了用户的青睐;作为开放源码的代表,Linux操作系统也推出了其嵌入式版本,并以其在成本、开放性、安全性上面的优势,获得一些特殊应用客户及中小制造商的欢迎。   ◆符合IEC-61131-3标准的软逻辑编程语言的发展,有效的整合了传统PLC在编程技术上的积累,使广大的机电工程师可以在基于PC的系统上使用其熟悉的编程方式实现其控制逻辑。另一方面在PAC系统上,工程师也可以使用高阶语言实现复杂的算法或通讯编程,例如EVC、VC#、JAVA等。   ◆在人机界面的部分,一些软逻辑开发工具均同时提供HMI开发套件,例如ISaGRAF、Micro Trace Mode、KW MultiProg等。如果有更进一步的需求,一些专业的SCADA/HMI软件厂商也提供针对嵌入式系统开发的套装软件,例如组态王公司的嵌入版KingView、Indusoft等。   预计:   在可以预见的几年内,对标准性、开放性、可互操作性、可移植性的要求将是用户至为关心的自动化产品的重要特征,作为融汇了IPC和PLC的优点的PAC系统有明显的优势。
PAC市场
  PAC概念提出后得到GE Fanuc公司的积极响应,并陆续发布了其PACSystems系列产品RX3i与RX7i。北美PLC主导厂商Rockwell Automation也于2003年11月宣布其ControlLogix和CompactLogix PLC事实上就是PAC。另外,NI、台湾泓格等公司也都相继推出各自的PAC系统。
优异性能
  可编程自动化控制器(PAC)是将最佳的PLC,DCS和PC技术融合在一个统一的、多功能的单元上,并用于满足现代工业应用中愈来愈多的复杂要求。   实施一个现代化的工业应用会引出一系列问题,有时甚至是艰巨的复杂要求。比如,众所周知,典型的控制系统必须接收传感器和激励发出的信号,但对于许多现代应用,这仅仅是一个开始。先进的控制功能、网络连通性、设备的互操作性及企业数据整合都是工业应用中所越来越强调的。   这些现代化的要求大大超出了传统基于离散逻辑的可编程逻辑控制器(PLC)对I/O信号的控制。大多数PLC使用梯形逻辑编程,它起源于用来描述控制系统内布局和连接的离散物理继电器及定时器的接线图。   对于这一模式的偏离或需要扩展的应用,梯形逻辑编程有些力不从心。例如,数学上的复杂应用,如PID回路控制应用于温度控制包括浮点算法等。为了执行这些计算, PLC往往须增加独立和单独编程的硬件卡。   使用PLC来满足应用中的网络连通、设备互操作、企业数据整合等要求时可能会遇到问题。这些类型的任务往往更适合PC来处理。   为了在PLC的应用中提供这些功能,需要在独立PC中运行更多的处理器、网关或转换器、“中间件”软件,且企业系统中的特殊软件必须经常与系统进行整合。   另一方面,一台用于工业环境下的PC能提供大量的现代应用功能,尤其是那些需要联网和数据通讯功能的。如同将PLC扩容至完成PC的任务,但是,工业用PC需要执行类似PLC的任务如机器或过程控制,同样需要扩展。   例如,一台PC所使用的操作系统大多并不是高性能、确定性工业应用的最佳选择。附加I/O扩展卡或特殊扩展可能需要融入PC的操作系统中以提供高性能、确定性或类确定性操作。   进入PAC   随着现代工业应用需求范围扩大,自动化生产商已经做出积极回应,一项融合PLC类似确定性机器的工业控制设备或拥有灵活配置的过程控制,使企业能基于PC系统进行优势整合的设备诞生。这个设备即被定义为可编程自动化控制器,或者叫PAC。   来自ARC咨询公司的工业分析家Craig Resnick在2002年首创了“PAC”的定义。ARC创造这一新名词基于2个原因:帮助自动化硬件用户更好地确定他们的应用需求;给予自动化硬件商一个更明确的概念用于帮助他们阐述产品功能。   合并PLC和PC技术用于工业控制的想法之前已出现过,但是只有通过如前述的“添加”的方法来实现,其中附加的中间件、处理器与一个或多个PLC协同工作。一个PAC,拥有先进的功能,需要纳入设计中。   例如,执行功能包括计数、闭锁、PID回路控制、数据采集及传输,一个典型的PLC控制系统需要更多的、价格较昂贵的过程硬件。一个PAC则内置了以上所有功能。   PAC的瞩目之处在于模块化的设计和架构,同样使用开放式的架构提供扩展性和设备及商用系统的互联性。特别的是,PAC冠以高效处理及I/O扫描的特点,并以多种方式使其能够融入企业的商用系统。根据ARC,可编程自动化控制器必须符合下列要求:   在多领域中的单一平台上操作包括逻辑、运动、驱动和过程控制   采用一个单一的开发平台,使用通用的标签和一个单一的数据库用于不同门类的任务开发   无缝集成控制器硬件和软件   使用软件工具进行编程能设计控制程序以支持跨越多个机器或设备的“流程”   在开放、模块化的架构中进行操作反映了工业应用中从设备布局到过程中的单元操作   采用事实上的标准网络接口,语言和协议,使数据交换成为网络化的多供应商系统的一部分   提供高效的处理和I/O扫描   优势所在   定义一个PAC的典型同时也描述了在工业应用中使用PAC的主要优势。这些特点包括独立满足复杂的要求而PLC需要额外的组件来完成,因为硬件和软件的无缝集成,改善了控制系统的性能。   集成硬件和软件在编程时也是一个优势:集成开发环境(IDE)用于对PAC编程包括所有开发工具均能识别的通用标记名数据库。PAC使用一个软件包而不是来自不同厂商的多个软件包来解决现有及将来可能的自动化需求。   PAC的另一个优势是控制系统的升级非常简单。模块化的处理器硬件轻松替换,无需拔下传感器和激励的接线。由于其小巧的尺寸,一个PAC能为机柜节省宝贵的空间。   PAC拥有现代化的网络和通信能力,还能实时的获取信息。这反过来使得数据收集更准确和及时,因此更有商业使用的价值。   至于价格上,PAC能够提供多种经济方面的优势:   1.由于硬件的费用较低,开发和集成所花时间更少,所以控制系统的总成本降低。购买PAC的价格往往比在PLC上增加类似的功能更为经济。   2. 由于自动化系统的应用范围(也称为其专业知识)的延伸,PAC在资产收益率,降低生命周期成本,降低总拥有成本( TCO )等方面都有提高。   3. 现金流动得到改善:添加I / O作为单独的模块意味着在初始的开发阶段只需要最少数量的模块,剩下的模块到项目结束前再添加。   RTU和PAC    远程终端设备(RTU)类似控制器设备,安装在远程位置以收集传感器和其他数据。流行了几十年后,RTU通常被用来作为监控和数据采集( SCADA系统)网络,RTU向SCADA发送数据。RTU从SCADA主控接收信息而操控远程位置上的现场设备上。   RTU主要在遥远的地理区域部署,以监测,采集和控制远程分散设备,如管道、井、起重机、或电信设施等。传统的PLC在这些类型的应用中不具备天然的通讯功能。另外, PLC一般不提供承受恶劣的野外环境条件,也没有多数RTU应用中所需的灵活I/O配置。   总的说来,RTU更强调其通讯功能的开发,适用于严酷环境,拥有灵活的I/O配置。   然而,传统的RTU通信能力通常是过时的,因为它们是在私营无线电或租用专线通讯网时期发展起来的。如今开放的,基于IP的有线和无线本地和广域的网络则更加灵活,而且价格更便宜。由于这一原因,改造现有的RTU或执行新的应用程序时,使用过时的RTU技术在商业或技术上是没有太大意义的。   相反地,PAC能提供卓越的通信能力,通用I / O选项,宽温和振动规格,并使用当今领先的通信标准。这些特点使得PAC适合替代传统户外RTU,尤其是旧网络,专有网络等由于维修费用增加或过时废弃的网络。   数据采集   数据采集系统(DAQ)基于PC设备,提供快速的信号采集、基本信号调试、数据保存功能和有限的联网能力。多数DAQ系统是基于PC,在物理环境或远程位置上的使用有一定限制。大多数DAQ系统更喜欢呆在实验室里而非户外的环境。   PAC提供通用且灵活的信号侦测、调试及多线路。其拥有强大的处理器和大量的内存,获得的原始数据可以在传送至数据库用于其他应用之前进行累加、校对或其他处理(例如,将原始数据转换成工程单位)。   另外,数据可以保存在本地。由于PAC不是PC ,故不像PC需要较高的成本,它可以在现场应用中随意部署。所以PAC是个不错的选择。   各种工业自动化供应商现在提供PAC或类似PAC产品。在某些情况下,这些产品更像PLC,,而在其他情况下则更象是工业用PC 。如前所述,PAC与这些设备集成,从而使侧重PLC或PC功能的设备可能会并不适用于你的应用需求。   在评估PAC或类似PAC自动化控制器时,只需考虑这一经验方法:为了满足您的要求,你是否需要添加附加的处理器,网络接口或中间件使得控制器拥有PLC或PC类似的特点?   如果是,查看一下控制器是否更符合如前所述的PAC特点?   对于任何产品,一些厂商可能从业已久。许多供应商最近引入了新PAC或PAC类似产品,有几个候选公司,包括OPTO 22,在PAC进入主流的前几年就已经用出色的销售业绩证明了其强大功能。   在1990年,在PAC概念诞生前的11年,Opto 22引进了PAC雏形—以电脑为形式的硬件设备—mistic控制器。现在Opto 22 SNAP PAC系统以mistic为基础,其他PAC设备应用包括半导体处理、原料加工、水和水处理、管道监测等。   总之,PAC提供了一个拥有先进控制功能的紧凑型控制器,网络连接,设备互操作,以及企业数据集成功能,都能在PLC或基于PC的控制器中找到。有了这些功能,PAC在现代工业应用中已经成为满足各种工业需求不可获缺的部分。   PAC蓄势待发      单一的PAC正在多域内进行操作以监测管理生产线,包括化学工艺、测试台、物流等。为了完成以上任务,PAC必须同时管理模拟值如温度、压力;数字量阀门的开/关状态,开关及仪表;库存跟踪和测试设备中的串行数据等。   PAC与OLE交换数据用于过程控制服务器(OPC)、操作界面及SQL(结构式查询语言)数据库等。且PAC能同时处理这些任务,无需附加任何处理器、网关或中间件等。   PAC、操作员、工作台、测试设备、生产线、过程传感器、激励及条形码识别等一起连接在遍布设备区的标准10/100Mbps以太网上。在一些实例中,一些无内置以太网连接功能的设备如温度传感器等是通过一个中继以太网激活I/O单元从而连接在I/O模块上,再依次与PAC通讯。   使用以太网,使PAC与远程I/O模块通讯,对模拟、数字和串口信号进行读、写操作。以太网同时把PAC和OPC服务器连接起来,故PAC也可以和类似升降机、临时工作台等移动设备通讯。   PAC能控制、监测,并与各种设备和系统交换数据,源于PAC与它们使用相同标准的网络技术和协议,包括有线和无线以太网、IP网络传输、OPC及SQL等。   在另一种控制情况中,需要应用到基于的应用层的协议如Modbus、SNMP(简单的网络管理协议)及通过调制解调器的PPP(点对点协议)。而PAC能够满足这些不同的通讯要求。   在一些工厂实例中,PAC与企业SQL数据库交换制造、生产及清单数据。这样依次与几个关键商务系统交换数据,包括企业资源计划(ERP)系统、总体设备效率(OEE)系统及供应链管理(SCM)系统等。因为从工厂车间来的数据不断由PAC更新,所以整个商务系统的信息是实时、有价值的。


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