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。

　　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*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*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**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。

　　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**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，**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-*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*为经济的选择。

　　3.2有多功能实时控制的**功能

　　*过程控制进行优化的**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*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*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**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(开放数据厍互连)、ADO(数据自动化设计)和XML(可扩充描述语言)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，据此，完全可以使用PAC来完成这些工作。

　　*网络传送数据对数据加密

　　在把控制系统与数据库和网络连接时，是需要考虑**问题的。出于**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**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**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。

　　*多种速度与多个循环的确定性应用

　　PLC只能以固定的速度运行，而且它并不是为能以不同循环速率独立进行处理所设计的。但如今，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。

　　3.3灵活坚固的结构

　　*适合于工厂环境

　　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是安装在向列箱内。然而在这样的环境里，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。

　　*很强的扩展功能

　　工程师很希望使用柔性的自动化系统来满足不断更新的要求，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。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。

　　*更新或更换模块方便

　　对于现场工程师而言，*大限度地减小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，需要能*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。

　　3.4控制器

　　*具备Pentium4处理器与G字节容量的RAM

　　由于采用了现有的硬件来构建基于PAC的系统，所以PAC控制器可使用Pentium4处理器并具备G字节容量的RAM，这样可满足对机器高速状态进行监控时需要高速的处理器和大容量内存的要求。

　　*信息存储功能

　　PAC则可以根据指定的时间、方式和数据格式来记录数据。如果无法保存和查看历史信息，那么信息还有什么用呢?而PLC传统上就缺乏数据记录的功能。

　　*数字I/O可以提供24V的电压，高达500mA的驱动电流和光学隔离

　　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N1 651x系列模块的数字I/O则可以提供24V的电压，高达500mA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**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。

　　*模拟输入速率可高达每秒200M

　　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。而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，这主要由于PCI总线技术速度快的原因，故可采用基于PC平台来提供模拟I/O。