來源：機電商情網(wǎng)

當今，在設(shè)計與建立控制系統(tǒng)放時,，工程師們總是希望能使用比較少的設(shè)備來實現(xiàn)更多的功能,。尤為當今，他們需要的控制系統(tǒng)不僅能處理數(shù)字I/O和運動,，而且還可以集成用于自動化監(jiān)控和測試的視覺功能和模塊化儀器,，同時還必須能實時地處理控制算法和分析任務(wù)，并把數(shù)據(jù)傳送回企業(yè),。這就是說要求產(chǎn)品能結(jié)合高級的功能和可靠性對于這復(fù)雜的應(yīng)用,，僅單靠PLC或PC的不全面解決方案是困難的,，這是什么原因？因基于PC的工業(yè)控制有以下弱點：

    ■穩(wěn)定性-通用的操作系統(tǒng)常常不夠穩(wěn)定并且生產(chǎn)線會受到系統(tǒng)崩潰和無法預(yù)料的重啟的影響,。

    ■可靠性-由于磁性硬盤的旋轉(zhuǎn)和有像電源這樣的部件,，其堅固程度達不到工業(yè)標準，PC容易發(fā)生故障,。

    ■不熟悉的編程環(huán)境-當系統(tǒng)停止時,，工廠的操作人員需要恢復(fù)系統(tǒng)。對于梯形邏輯,，操作人員能知道采用人工方法啟動一個線圈或者補充代碼來快速恢復(fù)一個系統(tǒng),。但是使用PC系統(tǒng)，操作人員需要學(xué)習(xí)新工具,。    

 為了滿足不斷增長的機器和工業(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)高級應(yīng)用系統(tǒng),，它不僅包括高級控制,、通信、數(shù)據(jù)記錄和信號處理等軟件特性,，還包括一個穩(wěn)定的控制器以提供邏輯,、運動、過程控制和視覺等高級功能,。

2003年美國著名咨詢集團ARC的研究主管C.Resnick發(fā)表了一篇名為《可編程自動化控制器PAC一類新穎控制系統(tǒng)已脫穎而出》的論文,，文中給出了PAC的定義：

　　（1）具有多范疇的功能性,，在一個平臺上可實現(xiàn)包括邏輯和順序控制,、運動控制、驅(qū)動控制和過程控制的功能,；

　?。?）具有單一多專業(yè)的開發(fā)平臺，運用共用的變量標簽和統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫,；

　?。?）具有開放模塊化體系結(jié)構(gòu)，適用于從工廠自動化到流程工業(yè)的單元操作,；

　?。?）采用事實上的網(wǎng)絡(luò)接口、編程語言,、安全等各種工業(yè)標準,，使異型和異構(gòu)系統(tǒng)間能實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,。

    使PLC增加視覺、運動,、儀器和分析功能等全方位的自動化技術(shù),，顯而易見是望塵莫及。必須希望同時擁有PC的功能和PLC（可編程控制器）的可靠性的最佳方案,，則可編程自動控制器（PAC-ProgrammableAutomationController）就是這樣的平臺,，它能最佳結(jié)合PC和PLC兩者的優(yōu)勢（見圖1所示），它提供了開放的工業(yè)標準,，可擴展的領(lǐng)域功能,，一個通用的開發(fā)平臺和一些高級性能。這是當今設(shè)計與建立控制系統(tǒng)發(fā)展的需要,，屬工業(yè)自動化領(lǐng)域中比較完善的新興控制器,。

    那"PAC是什么？"PAC這一術(shù)語,，它定義了一種新類型的控制器.該控制器結(jié)合了PC的處理器,、RAM和軟件的優(yōu)勢，以及PLC固有的可靠性,、堅固性和分布特性,。PAC采用現(xiàn)有的商業(yè)化技術(shù)（COTS），非常適合于工業(yè)化環(huán)境,，它具有可伸縮性,，易于維護和具有較低的發(fā)生故障時間等特性。

    關(guān)于PAC的平臺

    快速增長的PAC平臺是基于PXI,。由于PXI結(jié)合了PCI總線的電路特性和CompactPCI堅固的歐羅卡機械結(jié)構(gòu),，這種結(jié)構(gòu)已在工業(yè)環(huán)境中成功使用了許多年，當今NI,，Chroma,，LeCroy和JTAG等供應(yīng)商現(xiàn)在可提供1，000多種獨特的I/O模塊,，包括模擬I/O、數(shù)字I/O,、視覺,、運動和高精度數(shù)據(jù)采集。典型的可提供以下四種PAC硬件平臺,。

    ■PXl對工業(yè)化PC做了改善,，具有實時OS，標準的散熱,，可選的不旋轉(zhuǎn)固態(tài)硬盤和內(nèi)置的模塊間同步,。PXl標準要求所有的機箱能為每個模塊插槽提供25W的空氣流制冷,，這樣甚至在使用高功率繼電器，高速PXl或CompactPCI卡時也不會使工作系統(tǒng)過熱或者縮短壽命,。PXl也提供了能嚴格同步各個模塊的功能,，因此工程師可以為高速控制應(yīng)用設(shè)計運動，視覺和I/O系統(tǒng),，這些應(yīng)用包括產(chǎn)品包裝和半導(dǎo)體器件處理,。

    ■CompactFieldPoint使用工業(yè)級的部件來抗強沖擊和振動，其工作溫度范圍為-40℃到70℃,。它也采用傳導(dǎo)式制冷來代替旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇,，由于不使用活動部件而提高了可靠性。由于有運行實時OS的浮點處理器,，CompactFieldPoint系統(tǒng)具有PC功能,，用于記錄數(shù)據(jù)的CompactFlash驅(qū)動和用于通信的以太網(wǎng)口。

    ■CompactVision系統(tǒng)是為機器視覺而專門設(shè)計的堅固的控制器,。它使用,，IEEE標準1394FireWire接口，可以在視覺應(yīng)用中和16臺攝像機通信,。CompactVision系統(tǒng)也采用不活動的部件和傳導(dǎo)式制冷,，因此您可以把系統(tǒng)固定在機器附近。它提供29個內(nèi)置的數(shù)字I/O通路,，這些通路可由LabVlEWRT或使用LabVlEWFPGA的嵌入式FPGA來直接控制,。

    ■CompactRIO是新型的可重復(fù)設(shè)置的嵌入式系統(tǒng)，它基于LabVlEWFPGA和LabVlEW,。實時技術(shù).CompactRIO系統(tǒng)采用具有3百萬門的FPGA芯片來控制模塊化的數(shù)字和模擬I/O,。這些FPGA芯片可以運行嵌入在芯片里的代碼，它的數(shù)字循環(huán)的速率高達MHz,，模擬循環(huán)的速率為150kHz,。FPGA可以把信息傳回到運行LabVlEWRT的浮點處理器以進行高級計算和數(shù)據(jù)記錄和通信。由于有金屬外殼和傳導(dǎo)式制冷,，該控制器非常適合用于嚴酷的環(huán)境,。

    PAC定義的幾種特征和性能（見圖2）。    

    ■供通用發(fā)展平臺和單一數(shù)據(jù)庫,，以滿是多領(lǐng)域自動化系統(tǒng)設(shè)計和集

 PAC與PLC的不同點包括：多控制任務(wù),；靈活的記憶功能，有一塊可升級的功能模塊,，滿足應(yīng)用要求與擴展,；高速的CPU處理能力，可靠性高而且精確,；外形靈活可變,；穩(wěn)定的開發(fā)工具,；提供通用的編程環(huán)境，使用通用的套裝系統(tǒng)簡化應(yīng)用的安裝和維護,，降低成本,。PAC結(jié)合了PLC最好的特點：標準外觀、耐用性和可靠性,，也結(jié)合了PC的優(yōu)點：軟件功能和靈活性,、浮點運算處理和RAM。

　　外國公司現(xiàn)已推出了符合上述PAC定義的新型系統(tǒng),。比較典型的是GE－Fanuc公司,、美國Rockwell公司等都相繼推出了各自的PAC系統(tǒng)產(chǎn)品。

　　在中國,，浙大中自集成控制公司最近開發(fā)的Suny TDC-9200系統(tǒng)是目前唯一符合PAC定義的新型控制系統(tǒng),。其硬件是按過程控制、邏輯控制,、順序控制的設(shè)計思想考慮其總體結(jié)構(gòu)的,，具有模塊化、柔性化,、開放性,、高可靠性、維護簡便等特點,。它有不少獨特的設(shè)計理念,，在2004年多國儀器儀表展覽會期間得到了好評。知名專家說：這是目前國內(nèi)自行開發(fā)并擁有自主知識產(chǎn)權(quán),，且完整具備IEC標準中5種控制語言的編程系統(tǒng),，達到一定技術(shù)水平?？梢院敛华q豫地說,，這在國內(nèi)工控業(yè)界也是十分值得關(guān)注和稱道的。人們有理由期望,，浙大中自把這個還有很大發(fā)展空間的軟件產(chǎn)品開發(fā)成一種通用,、商品化的編程系統(tǒng)平臺，以利于國內(nèi)正處于開墾和發(fā)展期的工控編程軟件市場中與國外軟件一爭高下,。此外,，浙大中自公司還推出了兩種小型系統(tǒng)Suny PCC800和Suny PCC600集成控制器，可充分滿足中小規(guī)模生產(chǎn)裝置自控需要,。

NI PAC構(gòu)架是由NI LabVIEW以及五種PAC硬件平臺加上實時操作系統(tǒng)組成的。

 LabVIEW不僅為您提供創(chuàng)建復(fù)雜測量控制系統(tǒng)的編譯靈活性,，同時因為它直觀的圖形化開發(fā)界面而非常容易使用,。使用LabVIEW,，可以利用數(shù)百個內(nèi)置的控制和分析函數(shù)，快速開發(fā)各種復(fù)雜程序,。還可以在LabVIEW中調(diào)用其他軟件開發(fā)的程序代碼,，如LabWindows/CVI、C或MathWorks Simulink等,，用于處理I/O,、運動控制、機器視覺及儀器通信等各種應(yīng)用,。

使用NI PAC構(gòu)架,，可以:

• 定制高級測量和自動化控制系統(tǒng)
• 將復(fù)雜的處理功能集成到已有自動化系統(tǒng)中
• 設(shè)計穩(wěn)定可靠的機器監(jiān)控和OEM生產(chǎn)系統(tǒng)