1、由易賣工控網提供PAC的優劣勢及其性能PAC概念：PAC （可編程自動化控制器）的概念是由 ARC咨詢集團的高級研究員 Craig Resnick提出的，在談 到創造這個新名詞的意義時，他認為，“PLC在市場相當活躍，而且發展良好，具很強的生命力。然而，PLC也正在許多方面不斷改變，不斷增加其魅力。自動化供應商正不斷致力于 PLC的開發，以迎合市場與用戶需求。功能的增強促使新一代系統浮出水面。PAC基于開放的工業標準、具多領域功能、通用的開放平臺以及高性能。ARC創造了這個詞，以幫助用戶定義應用需要，幫助制造商在談到其產品時能更清晰。”PAC的概念定義為：控制引擎的集中，涵蓋PLC用戶的多種需

2、要，以及制造業廠商對信息的需求。PAC包括PLC的主要功能和擴大的控制能力，以及PC-based控制中基于對象的、開放數據格式和網絡連接等功能。PAC與PLC的區別雖然PAC形式與傳統PLC很相似，但性能卻廣泛全面得多。PAC是一種多功能控制器平臺，它包含多種用戶可按照自己意愿組合、搭配和實施的技術和產品。 與其相反，PLC是一種基于專有架構的產品，僅僅具備了制造商認為必要的性能。PAC與PLC最根本的不同在于它們的基礎不同。PLC性能依賴于專用硬件，應用程序的執行是依靠專用硬件芯片實現，因硬件的非通用性會導致系統的功能前景和開放性受到限制，由于是專用操作系統， 其實時可靠性與功能都無法與通用

3、實時操作系統相比，這樣導致了PLC整體性能的專用性和封閉性。PAC的性能是基于其輕便控制引擎，標準、通用、開放的實時操作系統，嵌入式硬件系統設計以及 背板總線。PLC的用戶應用程序執行是通過硬件實現的，而PAC設計了一個通用、軟件形式的控制引擎用于應用程序的執行，控制引擎位于實時操作系統與應用程序之間，這個控制引擎與硬件平臺無關，可在不同平 臺的PAC系統間移植，如圖1所示。因此對于用戶來說，同樣的應用程序不需修改即可下載到不同PAC硬件系統中，用戶只需根據系統功能需求和投資預算選擇不同性能PAC平臺。這樣，根據用戶需求的迅速擴展和變化，用戶系統和程序無需變化，即可無縫移植。PAC與PC Co

4、ntrol的區別同樣，作為可利用先進計算機技術高性能控制系統,PAC與PC Control也有著本質區別。PAC使用實時操作系統，所有系統硬/軟件功能控制由控制引擎和應用程序負責，是實時、確定性控 制系統。PC Control使用普通商業操作系統，系統控制功能屬于操作系統任務的一部分，所有系統硬/軟件功能控制屬于操作系統的一部分，屬于非實時、非確定性控制系統。基本要求1多域功能（邏輯、運動、驅動和過程）一一這個概念支持多種I/O類型。邏輯、運動和其他功能的集成是不斷增長的復雜控制方法的要求2） 單一的多學科開發平臺單一的開發環境必須能支持各種I/O和控制方案3） 用于設計貫穿多個機器或處理單元

5、的應用程序的軟件工具一一這個軟件工具必須能適應分布式操 作4） 一組de facto網絡和語言標準這個技術必須利用高投入技術5） 開放式、模塊化體系結構一一設計和技術標準與規范必須是在實現中開放的、模塊化的和可結合 的PAC的優點PAC控制解決方案，如 PACSystems可實現工廠和 OEM廠商都需要的優點：1）提高生產率和操作效率：一個通用輕便控制引擎和綜合工程開發平臺允許快速地開發、實施和遷移;且由于它的開放性和靈活性，確保了控制、操作、企業級業務系統的無縫集成，優化了工廠流程。2）降低操作成本：使用通用、標準架構和網絡，降低了操作成本，讓工程師們能為一個體現成本效益、使用現貨供應的平臺

6、選擇不同系統部件，而不是專有產品和技術；只要求用戶在一個統一平臺和開發環境 上培訓，而不是幾種；且為用戶提供了一個無縫遷移路徑，保護在I/O和應用開發方面的投資。3）使用戶對其控制系統擁有更多控制力：使用戶擁有更多靈活性來選擇適合每種特殊應用的硬件和編 程語言，以他們自己的時間表來規劃升級，并且可在任何地方設計、制造產品。PLC的弱勢雖然PLC業界已經注意到了這一趨勢，并通過將PC技術應用于PLC產品，直接提供OPC Server、WEB Server及IEEE標準通訊接口等，以提供更高的應用靈活性。但是受限于傳統PLC專屬式的設計，其互操作性和靈活性限制（即使是對于同一品牌的PLC來說，也是

7、這樣），并不能完全滿足用戶的要求：1傳統的PLC均不能提供主動的事件通知，系統的集中監視管理有賴于服務器主機的主動定時查詢；2） 因為在實時信息上的欠缺，要實現跨PLC的事件處理比較困難，且速度延遲，效果不佳；3）無法提供本地直接處理的預約控制，預約控制完全有賴于服務器主機的集中處理，所以系統當機 時，立刻停擺；4）系統的建構由于采用了不同供應商的多種平臺，為整合各種不同的專用總線，系統之銜接有賴于 第三方提供的OPC Server或Gateway，故其實施并不是一件輕松和容易的事情；5）系統升級將必須付岀重新設計的成本和時間，其不可預見成本太高。6）梯形圖程序的設計是基于個案進行，每一專案均

8、無法完全復制應用，無法實現標準化，從而工程 設計費用無法降低；7）現行自動化系統的數據容量太小，在適應新的應用需求時顯得力不從心；8） 無法實現實時同步遠程的數據傳輸，與PDA、手機的連接比較困難；9）需要通過PC或第三方設備來實現基于 WEB的遠程數據發布。PAC特征雖然從外形上來看，PAC與傳統的PLC非常相似，但究其實質，PAC系統的性能卻廣泛得多。作 為一種多功能的控制平臺，用戶可以根據系統的需要，組合和搭配相關的技術和產品以實現功能的側重， 因為基于同一發展平臺進行開發，所以采用PAC系統保證了控制系統各功能模塊具有統一性，而不僅是一個完全無關的部件拼湊成的集合體。綜合業界專家的意見

9、，所謂 PAC系統應該具備以下一些主要的特征和性能：1提供通用發展平臺和單一數據庫，以滿足多領域自動化系統設計和集成的需求2）個輕便的控制引擎，可以實現多領域的功能，包括：邏輯控制、過程控制、運動控制和人機界 面等3）允許用戶根據系統實施的要求在同一平臺上運行多個不同功能的應用程序，并根據控制系統的設 計要求，在各程序間進行系統資源的分配4）采用開放的模塊化的硬件架構以實現不同功能的自由組合與搭配，減少系統升級帶來的開銷5）支持IEC-61158現場總線規范，可以實現基于現場總線的高度分散性的工廠自動化環境6）支持事實上的工業以太網標準，可以與工廠的 EMS、ERP系統輕易集成7）使用既定的網

10、絡協議，程序語言標準來保障用戶的投資及多供應商網絡的數據交換PAC市場PAC概念提出后得到 GE Fanuc公司的積極響應，并陸續發布了其PACSystems系列產品RX3i與RX7i。北美 PLC 主導廠商 Rockwell Automation 也于 2003 年 11 月宣布其 ControlLogix 和 CompactLogix PLC事實上就是PAC。另外，NI、臺灣泓格等公司也都相繼推出各自的PAC系統。中國市場對于PAC系統表現了很強的接受能力。1） 僅在2004年第一季度，GEFanuc就宣布其PAC系統在中國的定單超過 200套。其PACSystems 系列產品在GE Fa

11、nuc產品結構中占據了很重要的位置，它的市場份額逐年擴大。2） 從Rockwell公司發布的數據我們可以看到到目前中國已成為ControlLogix系統全球第二大市場。3）研華公司 ADAM-5000, ADAM-6000 等PAC產品目前的市場也在逐年上升。4）泓格科技產品 WinCON-8000 基于32位RISC處理器與實時操作系統（RTOS），及其CANopen/DevicNet 解決方案，掀起了 2006年度中國工控領域的一輪PAC旋風。PAC產品技術性能5）GE Fanuc 公司的 PACSystemsRX3i/7i 的 CPU 采用了 Pentium III 300/700MHz

12、 處理器，操作系 統為 WindRiver 的 Vx Works，RX3i 為 VME64 總線，RX7i 為 CompactPCI 總線；6） NI公司的Compact FieldPoint 的CPU即將升級到 Pentium IV-M 2.5GHz 處理器，其特色在于整 合了測試測量領域中應用非常廣泛的開發平臺LabView ；7）Beckhoff 公司 的 CX1000 的 CPU 為 Pentium MMX 266MHz 處理器；操作系統為 Windows CE .net或 Embedded Windows XPICPDAS 泓格科技的 WinCon/LinCon 的 CPU 為 St

13、rongRAM 206MHz 處理器，WinCon 的操作 系統為 Windows CE .net ； LinCon 的操作系統為 Embedded Linux 。PAC系統的關鍵技術PAC的產生受益于近年來在嵌入式系統領域的發展與進步。在硬件方面，有重意義的包括：嵌入式硬件系統設計，其中具有代表意義的是CPU技術的發展；現場總線技術的發展；工業以太網的廣泛應用。在軟件方面則包括：嵌入式實時操作系統；軟邏輯編程技術；嵌入式組態軟件的發展等。試分別說明如下：1跟隨摩爾定律的發展，最新的高性能CPU在獲得更高的處理能力的同時，其體積更小、功耗更低，從而在岀眾的計算能力以及工業用戶最為關心的穩定性和

14、可靠性方面獲得平衡，使制造廠商有可能去選擇通用的標準的嵌入式系統結構進行設計，擺脫傳統PLC因采用專有的硬件結構體系帶來的局限， 使系統具備更為豐富的功能前景和開放性。在現有面世的PAC系統中，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架構的CPU，如Mobile Pentium 系列CPU，也有采用RISC架構的CPU，如ARM系列、SHx系列等，當然也有使用 MIPS CPU的。綜合比較而言，由于RISC CPU在應用于工業控制系統時所具備的綜合優勢，采用RISC CPU的系統占據了目前市場所供應的控制系統的多數。2）經過14年

15、的紛爭，最后IEC的現場總線標準化組織經投票，接納了 8種現場總線成為IEC61158現場總線標準。IEC61158現場總線標準的最終塵埃落定，使在工業控制在設備層和傳感器層有了可以遵循的標準。但是由于這 8種現場總線采用的通信協議完全不同，因此，要實現這些總線的兼容和互操作是十分困難的。其可能的出路是采用已經是通用的國際標準 的要求，而且這種方案最容易被廣大國家的用戶、集成商、3）通用的嵌入式實時操作系統獲得了長足的發展， Works、PSOS操作系統在高端領域還是有很高的占有率;Ethernet、TCP/IP等協議，并使其符合工業應用OEM及制造商接受和歡迎。并獲得了廣泛的應用。傳統的美國

16、風河公司的 Vx另一引人注目的趨勢是微軟公司的Windows CE在推岀.net版本以后，有效解決了硬實時的問題，并以其低廉的價格和廣泛的客戶群獲得了用戶的青睞；作為開放源碼的代表，Linux操作系統也推岀了其嵌入式版本，并以其在成本、開放性、安全性上面的優勢, 獲得一些特殊應用客戶及中小制造商的歡迎。4）符合IEC-61131-3標準的軟邏輯編程語言的發展，有效的整合了傳統 PLC在編程技術上的積累，使廣大的機電工程師可以在基于 PC的系統上使用其熟悉的編程方式實現其控制邏輯。另一方面在PAC系統上，工程師也可以使用高階語言實現復雜的算法或通訊編程，例如EVC、VC#、JAVA等。5） 在人

17、機界面的部分，一些軟邏輯開發工具均同時提供HMI開發套件，例如ISaGRAF、Micro TraceMode、KW MultiProg等。如果有更進一步的需求，一些專業的SCADA/HMI軟件廠商也提供針對嵌入式系統開發的套裝軟件，例如組態王公司的嵌入版KingView、Indusoft等。預計：在可以預見的幾年內，對標準性、開放性、可互操作性、可移植性的要求將是用戶至為關心的自動 化產品的重要特征，作為融匯了IPC和PLC的優點的PAC系統有明顯的優勢。優異性能可編程自動化控制器（PAC ）是將最佳的PLC，DCS和PC技術融合在一個統一的、多功能的單元 上，并用于滿足現代工業應用中愈來愈多

18、的復雜要求。實施一個現代化的工業應用會引岀一系列問題，有時甚至是艱巨的復雜要求。比如，眾所周知，典 型的控制系統必須接收傳感器和激勵發岀的信號，但對于許多現代應用，這僅僅是一個開始。先進的控制 功能、網絡連通性、設備的互操作性及企業數據整合都是工業應用中所越來越強調的。這些現代化的要求大大超岀了傳統基于離散邏輯的可編程邏輯控制器（PLC ）對I/O信號的控制。大多數PLC使用梯形邏輯編程，它起源于用來描述控制系統內布局和連接的離散物理繼電器及定時器的接線 圖。對于這一模式的偏離或需要擴展的應用，梯形邏輯編程有些力不從心。例如，數學上的復雜應用，如PID回路控制應用于溫度控制包括浮點算法等。為了

19、執行這些計算，PLC往往須增加獨立和單獨編程的硬件卡。使用PLC來滿足應用中的網絡連通、設備互操作、企業數據整合等要求時可能會遇到問題。這些類 型的任務往往更適合 PC來處理。為了在PLC的應用中提供這些功能， 需要在獨立PC中運行更多的處理器、 網關或轉換器、 中間件 軟件，且企業系統中的特殊軟件必須經常與系統進行整合。另一方面，一臺用于工業環境下的 PC能提供大量的現代應用功能，尤其是那些需要聯網和數據通訊 功能的。如同將PLC擴容至完成PC的任務，但是，工業用 PC需要執行類似 PLC的任務如機器或過程 控制，同樣需要擴展。進入PAC隨著現代工業應用需求范圍擴大，自動化生產商已經做岀積極

20、回應，一項融合PLC類似確定性機器的工業控制設備或擁有靈活配置的過程控制，使企業能基于PC系統進行優勢整合的設備誕生。這個設備即被定義為可編程自動化控制器，或者叫PAC。來自ARC咨詢公司的工業分析家 Craig Resnick在2002年首創了 “PAC的定義。ARC創造這一新 名詞基于2個原因：幫助自動化硬件用戶更好地確定他們的應用需求；給予自動化硬件商一個更明確的概 念用于幫助他們闡述產品功能。合并PLC和PC技術用于工業控制的想法之前已出現過，但是只有通過如前述的添加”的方法來實現，其中附加的中間件、處理器與一個或多個PLC協同工作。一個 PAC，擁有先進的功能，需要納入設計中。PAC

21、的矚目之處在于模塊化的設計和架構，同樣使用開放式的架構提供擴展性和設備及商用系統的 互聯性。特別的是，PAC冠以高效處理及I/O掃描的特點，并以多種方式使其能夠融入企業的商用系統。 根據ARC，可編程自動化控制器必須符合下列要求：在多領域中的單一平臺上操作包括邏輯、運動、驅動和過程控制采用一個單一的開發平臺，使用通用的標簽和一個單一的數據庫用于不同門類的任務開發無縫集成控制器硬件和軟件編輯本段回目錄使用軟件工具進行編程能設計控制程序以支持跨越多個機器或設備的流程”在開放、模塊化的架構中進行操作反映了工業應用中從設備布局到過程中的單元操作采用事實上的標準網絡接口，語言和協議，使數據交換成為網絡化

22、的多供應商系統的一部分提供高效的處理和I/O掃描優勢所在定義一個PAC的典型同時也描述了在工業應用中使用PAC的主要優勢。這些特點包括獨立滿足復雜的要求而PLC需要額外的組件來完成，因為硬件和軟件的無縫集成，改善了控制系統的性能。集成硬件和軟件在編程時也是一個優勢：集成開發環境（ IDE ）用于對PAC編程包括所有開發工具 均能識別的通用標記名數據庫。PAC使用一個軟件包而不是來自不同廠商的多個軟件包來解決現有及將來 可能的自動化需求。PAC的另一個優勢是控制系統的升級非常簡單。模塊化的處理器硬件輕松替換，無需拔下傳感器和 激勵的接線。由于其小巧的尺寸，一個PAC能為機柜節省寶貴的空間。PAC

23、擁有現代化的網絡和通信能力，還能實時的獲取信息。這反過來使得數據收集更準確和及時，因此更有商業使用的價值。至于價格上，PAC能夠提供多種經濟方面的優勢：1） 由于硬件的費用較低，開發和集成所花時間更少，所以控制系統的總成本降低。購買PAC的價 格往往比在PLC上增加類似的功能更為經濟。2） 由于自動化系統的應用范圍（也稱為其專業知識）的延伸，PAC在資產收益率，降低生命周期成本，降低總擁有成本（TCO ）等方面都有提高。3）現金流動得到改善：添加 I / O作為單獨的模塊意味著在初始的開發階段只需要最少數量的模塊， 剩下的模塊到項目結束前再添加。數據采集數據采集系統（DAQ ）基于PC設備，提

24、供快速的信號采集、基本信號調試、數據保存功能和有限 的聯網能力。多數 DAQ系統是基于PC，在物理環境或遠程位置上的使用有一定限制。大多數 DAQ系統 更喜歡呆在實驗室里而非戶外的環境。PAC提供通用且靈活的信號偵測、調試及多線路。其擁有強大的處理器和大量的內存，獲得的原始 數據可以在傳送至數據庫用于其他應用之前進行累加、校對或其他處理（例如，將原始數據轉換成工程單 位）。另外，數據可以保存在本地。由于PAC不是PC，故不像PC需要較高的成本，它可以在現場應用中隨意部署。所以PAC是個不錯的選擇。各種工業自動化供應商現在提供 PAC或類似PAC產品。在某些情況下，這些產品更像 PLC，而 在其

25、他情況下則更象是工業用 PC。如前所述，PAC與這些設備集成，從而使側重 PLC或PC功能的設 備可能會并不適用于你的應用需求。在評估PAC或類似PAC自動化控制器時，只需考慮這一經驗方法：為了滿足您的要求，你是否需 要添加附加的處理器，網絡接口或中間件使得控制器擁有PLC或PC類似的特點？如果是，查看一下控制器是否更符合如前所述的PAC特點？對于任何產品，一些廠商可能從業已久。許多供應商最近引入了新PAC或PAC類似產品，有幾個候選公司，包括 0PT0 22，在PAC進入主流的前幾年就已經用出色的銷售業績證明了其強大功能。在1990年，在PAC概念誕生前的11年，Opto 22弓I進了 PAC雛形一以電腦為形式的硬件設備mistic控制器。現在 Opto 22 SNAP PAC 系統以mistic為基礎，其他 PAC設備應用包括半導體處理、 原