从2001年PAC的概念提出到现在,仅短短的几年时间,PAC的发展已经风生水起,CE China的主编曹炜认为,一个概念的提炼与提出本身不难,但像PAC这样充分被市场接受与肯定却非易事。GE、NI、Rockwell Automation、OPTO 22、泓格、研华、倍福等纷纷推出了自己的PAC产品,就连PLC领域的老大西门子也忍不住跳出来,说明自己的SIMATIC WinAC事实上就是PAC产品。
由此,我想很多人都想知道,PAC到底是何方神圣,它有怎么样的魅力让这么多世界知名厂商为之疯狂,而与它仅有一字之差的PLC与它有什么关系,在狂热过后,PAC的未来又在哪里?在下面的文章中,我们会一一解答。
1 PAC产生的背景
2001年,ARC咨询集团的高级研究员Craig Resnick提出了PAC的概念,他在谈到这个概念创新时认为,“PLC在市场相当活跃,而且发展良好,具很强的生命力。然而,PLC也正在许多方面不断改变,不断增加其魅力。自动化供应商正不断致力于PLC的开发,以迎合市场与用户需求。功能的增强促使新一代系统浮出水面。PAC基于开放的工业标准、具多领域功能、通用的开放平台以及高性能。ARC创造了这个词,以帮助用户定义应用需要,帮助制造商在谈到其产品时能更清晰。”
从PAC概念的产生就可以看出,PAC并不是一个凭空捏造出来的新的产品,它最初是由于PLC的功能不断增强,并在原本的PLC技术的基础上加入了很多新的技术,为了让PLC的供应商在描述自己的这些升级的PLC产品时有更清晰的定义而提炼出来的,这一点在PLC与PAC的名称中可以看出来,PLC是PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER,即可编程逻辑控制器,PLC最初主要是用来实现逻辑控制的,随着技术的不断发展,PLC已不再局限于逻辑控制,增加了更多智能控制及网络控制的功能,从这一点上来说,用PLC已经不足以表达它的这种功能,因此PAC就应运而生,即PROGRAMMABLE AUTOMATION CONTROLLER——可编程自动化控制器。
高端PLC现的智能控制及网络控制的功能是在PC的芯片上实现的,高端PLC越来越像PC,而同时,PC为了争夺工业控制这一块的市场,不断增强其可靠性、实时性和稳定性,因此,现在市场上有两种不同起源的PAC,一种是在PLC的基础上发展起来的,如GE的PACSystems,另一种是在嵌入式技术的基础上发展起来的,如泓格的WinCon。
2 PAC的特点
ARC对PAC的定义,可以用以下几个特点来表现:
①具有多重领域的功能,支持在单一平台里包含逻辑、运动、驱动和过程控制等至少两种以上的功能;
②单一开发平台上整合多规程的软件功能如HMI及软逻辑, 使用通用标签和单一的数据库来访问所有的参数和功能;
③通过结合IEC61131—3,用户向导和数据管理,软件工具能设计出在跨越多个机器和处理单元,实现包含运动控制及过程控制的处理程序;
④开放式,模块化构架, 能涵盖工业应用中从工厂的机器设备到过程控制的操作单元的需求;
⑤采用既定的网络协议和程序语言标准来保障用户的网络数据交换,如TCP/IP,OPC.XML和SQL查询语言,允许不同供应商之设备能在网络上交换资料。
3 PAC与PLC各具优势
PAC从刚产生那一天开始,就注定是充满争议的,而随着供应商不断的宣传,这种争议也随之不断升级,进入白热化阶段,当然,PAC只有经历了这种争议的考验,才能最终有个结果,或者被认为只是一种概念,永远活在阴影下,甚至逐渐被遗忘一直夭折,或者在现在竞争激烈的控制器市场中杀出一条血路,成功地在某个领域站住脚而不断发展壮大。
那让我们来分析一下与PLC相比,PAC的优势及弱势。
关于PAC的优点,在网上搜到最多的是NI关于选择PAC而不是PLC的20条理由,但是,对于这20条理由,笔者无法全部认同,因为有些并不是PAC自己特有的优点,例如其中的第7条,“适合于工厂应用环境,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”,既然与PLC相同,那又怎么能作为选择PAC的理由呢?
现在很多人在讲述PAC的优点时,都把PAC与最初发展的简单的PLC进行比较,漠视PLC随着技术的不断进步对自己进行的改造,我觉得这是不公平的,个人认为,与PLC相比,除了与PLC相当的模块化、稳定性等性能之外,还有以下几个优点:
①数据库功能更强大。。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、ADO和XML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,这一点PAC可以做到。
②多种速度的确定性应用。PLC只能以固定的速度运行,而且它不是为以不同循环速率独立进行处理而设计的。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数据传输数率更高、运算能力更强,可以支持视频等机器视觉功能以及复杂的运动控制;
④开放式结构;
⑤开发更简单。由于可以采用通用语言编写控制程序,包括C,C++,Visual Basic,LabVIEW等,当然也包括传统的PLC编程语言梯形图,让开发有更大的灵活性。
当然,PAC的缺点也是显而易见的。
①首先是成本问题,在低端应用中,PAC根本无法跟PLC进行比较,即使在所谓的80-20法则中占20%的高端应用中,PAC也未必占优势,现有的PLC高端产品能解决高端应用中的很多问题,仅有在处理复杂的运动控制、机器视觉等少量的应用中显得弱势,而PAC与高端PLC的价格比较,我想只要用过的人都是清楚的。
②体积大。
③对模拟量处理的精度和抗干扰能力低,这与内部的结构和接口有关系。
④系统的抗干扰能力弱,因为自身内部的频率太高,体系是为商用开发的,无法经受干扰。
⑤温升大,做到55度已属不易,再向上走很难,因为CPU本身的温升就很高,加上环境温度很容易就会达到半导体的结温过高。
不管PAC有什么样的优点和缺点,也不管学术界和应用界怎样的争论,PAC在不断的完善自己,世界上的PAC供应商也在各个不同的领域做出自己的成功案例,这说明PAC还是有其能解决某些问题独特的地方,也说明PAC作为一种产品已经活了下来,至于以后如何做得更好,需要PAC的专家们不断进行努力的研究,改良其缺点,使得PAC在某些应用中变得越来越完美。世界是不断发展的,在发展过程中总会出现新的问题,世界上没有可以解决所有问题的控制器,只有通过不断的完善,去解决更多的问题,而这也是工程师们正在努力的一个方向。
4 PAC的发展趋势
PAC要继续向前发展,就必须要不断改良其缺点,并适应市场发展的需求,在未来几年,PAC将会朝着以下几个方向发展:
①规格多样化。不是所有系统都需要用到现在PAC定义的所有控制工程,因此发展不同规格的PAC,满足多种应用的需求,否则会造成功能的浪费及成本的增加。
②支持更多的控制功能。PAC目前已经将逻辑、运动、过程等控制集成到单一的平台上,但是根据PAC的优点,未来还可以融合更多的功能,例如机器视觉控制、仪器仪表控制等。
③集成企业管理系统。为了实现真正的实时性,在PAC内部继续创建企业管理系统的连接通道而不依赖于其他的连接设备。PAC将内嵌制造执行系统(MES)的一些属性,例如:标准接口的建立,它将有利于更好地解决控制层和管理层之间的连接问题。
④小型化、智能化。
5 结束语
PAC融合了工业PC和PLC控制的优点,在20%的控制领域,相信PAC会随着技术的不断完善和发展,价位的逐步降低,发挥越来越重要的作用。