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     計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制中的應(yīng)用已逾三十年，并衍生出三大主流控制類產(chǎn)品：PLC、DCS、PC。早期的PLC使用薄片式CPU，如AMD2901，只限于進(jìn)行數(shù)字控制。為了使PLC更可靠和易于編程，它采用嚴(yán)格的控制架構(gòu)和簡(jiǎn)單的指令集，對(duì)大多數(shù)PLC采用梯形邏輯編程，這種編程語言模仿了原始繼電器框圖。為了滿足不斷增長(zhǎng)的機(jī)器和工業(yè)控制系統(tǒng)開發(fā)需要，處于領(lǐng)先地位的自動(dòng)化廠商們已經(jīng)開發(fā)出新一代的工業(yè)控制器,即可編程自動(dòng)化控制器(PAC)。在一種開放靈活的軟件構(gòu)架下，PAC將PLC的穩(wěn)定性和PC的多功能相結(jié)合。使用這些控制器，您可以開發(fā)高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)，它不僅包括高級(jí)控制、通信、數(shù)據(jù)記錄和信號(hào)處理等軟件特性，還包括一個(gè)穩(wěn)定的控制器以提供邏輯、運(yùn)動(dòng)、過程控制和視覺等高級(jí)功能。

        PAC系統(tǒng)作為一種多功能的控制平臺(tái)，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的需要，組合和搭配相關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)品以實(shí)現(xiàn)功能的側(cè)重，因?yàn)榛谕话l(fā)展平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，所以采用PAC系統(tǒng)保證了控制系統(tǒng)各功能模塊具有統(tǒng)一性，而不僅是一個(gè)完全無關(guān)的部件拼湊成的集合體。PAC系統(tǒng)具備以下一些主要的特征和性能：

（1）       提供通用發(fā)展平臺(tái)和單一數(shù)據(jù)庫，以滿足多領(lǐng)域自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成的需求。

（2）       一個(gè)輕便的控制引擎，可以實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域的功能，包括：邏輯控制、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制和人機(jī)界面等。

（3）       允許用戶根據(jù)系統(tǒng)實(shí)施的要求在同一平臺(tái)上運(yùn)行多個(gè)不同功能的應(yīng)用程序，并根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，在各程序間進(jìn)行系統(tǒng)資源的分配。

（4）        采用開放的模塊化的硬件架構(gòu)以實(shí)現(xiàn)不同功能的自由組合與搭配，減少系統(tǒng)升級(jí)帶來的開銷。

（5）       支持IEC-61158現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)范，可以實(shí)現(xiàn)基于現(xiàn)場(chǎng)總線的高度分散性的工廠自動(dòng)化環(huán)境。

（6）       支持事實(shí)上的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，可以與工廠的EMS、ERP系統(tǒng)輕易集成。

（7）使用既定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，程序語言標(biāo)準(zhǔn)來保障用戶的投資及多供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換。

        雖然PAC 形式與傳統(tǒng)的PLC 很相似，但PAC 系統(tǒng)的性能卻廣泛全面的多。PA是一種多功能控制器平臺(tái)，它包含了多種用戶可以按照自己意愿組合、搭配和實(shí)施的技術(shù)和產(chǎn)品。但與其相反，PLC 是一種基于專有架構(gòu)的產(chǎn)品，僅僅具備了制造商認(rèn)為必要的性能。
        PAC 與PLC 最根本的不同在于它們的基礎(chǔ)不同。PLC 的性能倚賴于專用的硬件，PLC的應(yīng)用程序是依靠專用的硬件芯片來實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于PLC 的功能的改進(jìn)，如增加運(yùn)動(dòng)控制、過程控制或通訊功能，都需要使用不同的硬件，即使對(duì)于同一PLC 廠家，這種專用的硬件很難移植到不同性能的PLC 中，而且傳統(tǒng)的PLC 廠家的硬件結(jié)構(gòu)體系都是專有的設(shè)計(jì)，甚至于處理器芯片都是專用的芯片，這樣就導(dǎo)致了隨著PLC 功能需求的不斷提高，PLC的硬件體系變得越來越復(fù)雜，而且由于硬件的非通用性會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的功能前景和開放性受到很大的限制，這是為什么PLC 的CPU 的性能通常比PC 機(jī)的CPU 要落后得多的原因；另外PLC 的操作系統(tǒng)通常都是各PLC 廠家的專用操作系統(tǒng)，與目前流行的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不兼容，由于是專用的操作系統(tǒng)，其實(shí)可靠性與功能都無法與通用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)相比，這就導(dǎo)致了PLC 的整體性能的專用性和封閉性。
        PAC 的性能是基于它的輕便控制引擎和標(biāo)準(zhǔn)的、通用的、開放的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、嵌入式硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及背板總線。
        PAC 的輕便控制引擎是非常杰出的特點(diǎn)，在PAC 之前的PLC 等控制系統(tǒng)，用戶應(yīng)用程序的招待是通過硬件實(shí)現(xiàn)的， PAC 設(shè)計(jì)了一個(gè)通用的、軟件形式的控制引擎用于應(yīng)用程序的執(zhí)行，控制引擎在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序之間，這個(gè)控制引擎與硬件平臺(tái)無關(guān)，可以在不同平臺(tái)的PAC 系統(tǒng)間移植，因此對(duì)于用戶來說，同樣的應(yīng)用程序不需根據(jù)系統(tǒng)的功能需求和投資預(yù)算選擇不同性能的PAC 平臺(tái)。這樣，根據(jù)用戶需要的迅速的擴(kuò)展和變化，用戶的系統(tǒng)和程序無需變化，即可無縫移植。
        PAC 的操作系統(tǒng)采用通用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，如GE Fanuc 的PACSystems 系列產(chǎn)品即采用通用的、成熟的WindRiver 公司的Vx Works 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，其可靠性已經(jīng)得到全球大量的應(yīng)用的證實(shí)。 PAC 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)的，通用的嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣其處理器可以使用最新的高性能CPU， 如GE Fanuc 的PACSystems 系列產(chǎn)品的CPU 即采用了Pentium 300/700MHz 處理器，而且即將推出Pentium M 處理器的CPU。
        PAC 系統(tǒng)的背板總線通常采用標(biāo)準(zhǔn)的、開放的背板總線，如GE Fanuc PACSystems系列的RX7i 采用了VME64 總線；RX3i 采用了CPCI 總線，這兩種總線是目前嵌入式控制領(lǐng)域中最流行的總線標(biāo)準(zhǔn)，均可以支持多CPU 并行處理功能，而且由于采用了標(biāo)準(zhǔn)的開放的背板總線，使得GE Fanuc 的PACSystems 系列的產(chǎn)品可以支持大量的第三方模塊集成到PACSystems 產(chǎn)品中，如CPU 模板、通訊模板、I/O 模板等，體現(xiàn)了開放性的優(yōu)越性。一個(gè)典型的例子是PACSystems 系列可以支持2.1G 的通訊速率，使用GE Fanuc 的先進(jìn)的光纖映射內(nèi)存技術(shù)。

        PAC 系統(tǒng)的編程軟件為統(tǒng)一平臺(tái)，集成了多領(lǐng)域的功能――包括邏輯控制，運(yùn)動(dòng)控制、過程控制和人機(jī)界面等各功能，對(duì)于數(shù)據(jù)點(diǎn)Tags 使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，并且在一個(gè)工程中支持多個(gè)PAC 目標(biāo)編程，既適合于過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用，也適合于工廠生產(chǎn)線多設(shè)備統(tǒng)一編程。

       容易的開發(fā)環(huán)境。雖然PLC采用傳統(tǒng)的梯形邏輯編程非常適合于數(shù)字I/O的編程，然而對(duì)于處理模擬I/O，運(yùn)動(dòng)或視覺這種編程方式則十分麻煩。PAC可以用通用的語言編寫控制程序，為您提供了很大的靈活性，這些通用語言包括C，C++，Visual Basic，LabVIEW甚至是傳統(tǒng)的梯形邏輯。
    PLC 基于專有技術(shù)建立，而PAC 的軟件和硬件由于采用了標(biāo)準(zhǔn)的通用的部件，可以使用COTS （商品現(xiàn)貨供應(yīng)）產(chǎn)品和技術(shù)，這樣：
   （1）有助于確保系統(tǒng)的可靠性和可用性，因?yàn)榭梢员ＷC硬件和軟件的迅速和方便的維護(hù)；
  （2）降低了系統(tǒng)價(jià)格和減少了停機(jī)時(shí)間因?yàn)榭梢噪S時(shí)得到現(xiàn)貨；
  （3）提高了開放性、靈活性和可擴(kuò)展性。
3、PAC 與PC 的區(qū)別
        同樣作為可以利用最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)的高性能控制系統(tǒng)，PAC 與PC也有著本質(zhì)的區(qū)別。PAC 使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，所有系統(tǒng)硬件/軟件功能的控制引擎和應(yīng)用程序，是真正的實(shí)時(shí)的、確定性的控制系統(tǒng)。PC 使用普通的商業(yè)操作系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制功能屬于操作系統(tǒng)任務(wù)的一部分，所有系統(tǒng)的硬件/軟件功能的控制屬于操作系統(tǒng)的一部分，屬于非實(shí)時(shí)、非確定性的控制系統(tǒng)。

 

PC主要面臨二大問題： 
   

（1）、穩(wěn)定性：通常PC的通用操作系統(tǒng)不能提供用于控制足夠的穩(wěn)定性。安裝基于PC

控制的設(shè)備會(huì)迫使處理系統(tǒng)崩潰和未預(yù)料到的重啟。 
   

（2）、可靠性：由于PC帶有旋轉(zhuǎn)的磁性硬盤和非工業(yè)性牢固的部件，如電源，這使得它更容易出現(xiàn)故障。 

   

而PAC有助于確保系統(tǒng)的可靠性和可用性和穩(wěn)定性。
   

4、PAC 的優(yōu)點(diǎn)
  （1）提高了生產(chǎn)率和操作效率：一個(gè)通用的輕便控制引擎和綜合工程開發(fā)平臺(tái)允許快速的開發(fā)、實(shí)施和遷移；并且，由于它的開放性和靈活性，確保了真正的控制匯集點(diǎn)和與操作以及企業(yè)級(jí)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的無縫集成，優(yōu)化了工廠的流程。
（2）降低了操作成本：使用通用、標(biāo)準(zhǔn)的架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)，降低了操作成本，讓人們能夠?yàn)橐粋€(gè)體現(xiàn)成本效益、使用現(xiàn)貨供應(yīng)的平臺(tái)選擇不同的系統(tǒng)部件，而不是專有的產(chǎn)品和技術(shù)；只要求用戶在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境上培訓(xùn)，而不是幾種；并且為用戶提供了一個(gè)無縫遷移路徑，保護(hù)了用戶在I/O 和應(yīng)用開發(fā)方面的投資。
（3）使用戶對(duì)他們的控制系統(tǒng)擁有更多的控制力：PAC-Systems 使用戶擁有了更多的靈活性來選擇適合每種特殊應(yīng)用的硬件和編程語言，以他們自己的時(shí)間表來規(guī)劃升級(jí)，并且可以在任何地方設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)品。

       PAC的產(chǎn)生受益于近年來在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的發(fā)展與進(jìn)步。在硬件方面，有重意義的包括：嵌入式硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中具有代表意義的是CPU技術(shù)的發(fā)展；現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展；工業(yè)以太網(wǎng)的廣泛應(yīng)用。在軟件方面則包括：嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；軟邏輯編程技術(shù)；嵌入式組態(tài)軟件的發(fā)展等。試分別說明如下：
       跟隨摩爾定律的發(fā)展，最新的高性能CPU在獲得更高的處理能力的同時(shí)，其體積更小、功耗更低，從而在出眾的計(jì)算能力以及工業(yè)用戶最為關(guān)心的穩(wěn)定性和可靠性方面獲得平衡，使制造廠商有可能去選擇通用的標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，擺脫傳統(tǒng)PLC因采用專有的硬件結(jié)構(gòu)體系帶來的局限，使系統(tǒng)具備更為豐富的功能前景和開放性。

        在現(xiàn)有面世的PAC系統(tǒng)中，被廣泛采用的是低功耗、高性能的SOC (System On Chip) 核心處理器。這里面既有采用CISC架構(gòu)的CPU，如Mobile Pentium系列CPU，也有采用RISC架構(gòu)的CPU，如ARM系列、SHx系列等，當(dāng)然也有使用MIPS CPU的。綜合比較而言，由于RISC CPU在應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)時(shí)所具備的綜合優(yōu)勢(shì)，采用RISC CPU的系統(tǒng)占據(jù)了目前市場(chǎng)所供應(yīng)的控制系統(tǒng)的多數(shù)。

        在CPU技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，移動(dòng)存儲(chǔ)技術(shù)方面也有很大的進(jìn)展，從而使最新的系統(tǒng)可以在付出有限成本的同時(shí)，獲得大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，以適應(yīng)新的自動(dòng)化應(yīng)用對(duì)不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量的要求，同時(shí)又可以避免因?yàn)槭褂脵C(jī)械式硬盤帶來的系統(tǒng)崩潰的風(fēng)險(xiǎn)。

       目前已有多個(gè)廠家提供符合PAC定義的特征與性能的產(chǎn)品，其中有代表性的有：通用電氣發(fā)那科(GE Fanuc)公司的PACSystems&Ocirc、RX3i/7i；美國(guó)國(guó)家儀器有限公司(NI)的Compact FieldPoint；Beckoff公司的CX1000；ICPDAS泓格科技的WinCon/LinCon等。其中GE Fanuc公司的PACSystems&Ocirc、 RX3i/7i的CPU采用了Pentium III 300/700MHz處理器，操作系統(tǒng)為WindRiver的Vx Works，RX3i為VME64總線，RX7i為CompactPCI總線；NI公司的Compact FieldPoint的CPU即將升級(jí)到Pentium IV-M 2.5GHz處理器，其特色在于整合了測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛的開發(fā)平臺(tái)LabView；Beckoff公司 的CX1000的CPU為Pentium MMX 266MHz處理器；操作系統(tǒng)為Windows CE net或Embedded Windows XP；ICPDAS泓格科技的WinCon/LinCon的CPU為Strong-Arm 206MHz處理器。

        新一代工業(yè)控制系統(tǒng)PAC已經(jīng)在我國(guó)機(jī)械、冶金、水處理、輕工、電力、環(huán)保、交通等行業(yè)的自動(dòng)化控制中得到了應(yīng)用，效果良好。

        可編程自動(dòng)化控制器(PAC)作為新一代的工業(yè)控制器，代表著可編程自動(dòng)化控制發(fā)展的未來。在可以預(yù)見的幾年內(nèi)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)性、開放性、可互操作性、可移植性的要求將是用戶至為關(guān)心的自動(dòng)化產(chǎn)品的重要特征，作為融匯了PC和PLC的優(yōu)點(diǎn)的PAC系統(tǒng)必將逐步取代PLC 系統(tǒng)成為控制系統(tǒng)的主流產(chǎn)品，在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。