拥有PC功能和PLC可靠性的新兴PAC
    
                             来源:北京威控科技公司转载
    关键词：可编程自动控制器 平台 视觉功能运动控制 实时操作系统
    
    1、 开发可编程自动控制器(PAC)是发展的必然
    
    10多年前当Internet处于起步阶段，基于PC的仪器还没有出现，那时PLC占领了整个自动化领域。即使是今天，那些使用数字I/O进行简单控制的工程师虽然感到PLC是他们最好的选择。但如果考虑到要使PLC增加视觉、运动、仪器和分析功能等全方位的自动化领域，那只有新一代可编程自动控制器(PAC -Programmable Automation Controlle)才有可能会逐渐占领。这是当今设计与建立控制系统发展的需要。
    
    众所周知，设计与建立控制系统放时，工程师们总是希望能使用比较少的设备来实现更多的功能。尤为当今，他们需要的控制系统不仅能处理数字I／O和运动，而且还可以集成用于自动化监控和测试的视觉功能和模块化仪器，同时还必须能实时地处理控制算法和分析任务，并把数据传送回企业。也就是说，工程师们希望同时拥有PC的功能和PLC(可编程控制器)的可靠性，而可编程自动控制器(PAC-Programmable Automation Controlle)就是这样的平台，它能最佳结合PC和PLC两者的优势(见图1所示)，它提供了开放的工业标准，可扩展的领域功能，一个通用的开发平台和一些高级性能。是工业自动化领域中比较完善的新兴控制器。
    
    那“PAC是什么？” 它有什么特征和优势， 值此本文将从PAC的多个方面特征与PLC对比中分折出优势。为此，先述PAC是什么。
    
    
    PAC的含义
    
    PAC这一术语，它定义了一种新类型的控制器。该控制器结合了PC的处理器、RAM和软件的优势，以及PLC固有的可靠性、坚固性和分布特性。PAC采用现有的商业化技术(COTS)，非常适合于工业化环境，它具有可伸缩性，易于维护和具有较低的发生故障时间等特性。
    
    2、 PAC的平台
    
    快速增长的PAC平台是基于PXI。由于PXI结合了PCI总线的电路特性和Compact PCI坚固的欧罗卡机械结构，这种结构已在工业环境中成功使用了许多年，当今NI，Chroma，LeCroy和JTAG等供应商现在可提供1，000多种独特的I/O模块，包括模拟I/O、数字I/O、视觉、运动和高精度数据采集。典型的有如下四种PAC硬件平台。
    
    *PXl对工业化PC做了改善，具有实时OS(操作系统)，标准的散热，可选的不旋转固态硬盘和内置的模块间同步。PXl标准要求所有的机箱能为每个模块插槽提供25W的空气流制冷，这样甚至在使用高功率继电器，高速PXl或CompactPCI卡时也不会使工作系统过热或者缩短寿命。
    
    *Compact FieldPoint使用工业级的部件来抗强冲击和振动，其工作温度范围为-40ºC到70ºC，并且具有Class 1 Division 11部和Lloyd's认证。它也采用传导式制冷来代替旋转风扇，由于不使用活动部件而提高了可靠性。
    
    *Compact Vision系统是为机器视觉而专门设计的坚固的控制器。它使用IEEE标准1394FireWire接口，可以在视觉应用中和16台摄像机通信。
    
    *CompactRIO是新型的可重复设置的嵌入式系统，它基于LabVlEWFPGA和LabVlEW实时技术。CompactRIO系统采用具有3百万门的FPGA芯片来控制模块化的数字和模拟I/O。这些FPGA芯片可以运行嵌入在芯片里的代码，它的数字循环的速率高达1MHz，模拟循环的速率为150kHz。FPGA可以把信息传回到运行LabVlEWRT的浮点处理器以进行高级计算和数据记录和通信。由于有金属外壳和传导式制冷，该控制器非常适合用于严酷的环境。
    
    3、PAC优于PLC的多种原因分析。
    
    之所以PAC优于PLC，将从成本，高级功能，外形结构，控制器，I／O和软件等六个方面的特征作分析。
    
    3.1成本-最为经济的选择
    
    采用了单一的控制器节省了成本。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，因此不再需要花钱购买多个控制器。正因为如此，如果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将是最为经济的选择。
    
    3。2有多功能实时控制的高级功能
    
    *过程控制进行优化的高级控制
    
    由于能源或材料的成本很高的，对过程控制来说，工程师往往要对PID控制算法要进行优化，以最大程度地减少浪费。这些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。传统的PLC所能实现的PID控制算法并没有为特定的过程控制进行优化，若采用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，但若使用PAC平台则可以满足过程控制进行优化的要求。
    
    *监控的实时分析
    
    对机器运行进行监控的系统中，需要实时采集来自模拟或数字I/O通道的数据，从而能有效地检测故障状态。则可能需要进行实时的阶次跟踪和振动分析等复杂工作才能有效地检测机器的状况。然而对于这些应用，则可以使用PAC的高效平台来进行实时地分析工作。
    
    *控制系统与数据库和网络连接
    
    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