吴康

摘要:本文对新兴PAC(可编程自动控制器)的结构与平台作出介绍，并从PAC多个方面功能与PLC对比中分折出优势。

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