PAC(可编程自动化控制器)——新一代PLC

现在登陆任何工业控制论坛,您都会看到有关基于PC控制和可编程逻辑控制器(PLC)控制的优缺点。近来,您可以也会看到某些有关PAC的讨论以及这样的问题,“PAC是什么？”为了理解PAC,您需要回顾一下工业控制的历史。

在60年代,工程师已使用大型的机械继电器模块进行工业控制。这些系统非常复杂,难于修理并容易出现故障。到了六十年代末期,BedfordAssociates推出了被称为模块化数字控制器(MODICON)的新系统,它使用一个CPU来执行数字逻辑并有数字输入和输出接口。我们可以把这个系统当作工业应用的第一个“虚拟仪器”。MODICON084是第一个PLC。这种新的PLC能有效地执行数字操作和数字控制,并且在七十年代中期得到了普遍的应用。早期的PLC使用薄片式CPU,如AMD2901,只限于进行数字控制。为了使PLC更可靠和易于编程,它采用严格的控制架构和简单的指令集。工程师对大多数PLC采用梯形逻辑编程,这种编程语言模仿了60年的原始继电器框图。

满足应用需要的“80-20”原则

PLC演变到了可以使用模拟I/O,网络通信和新的编程标准如IEC61131-3的阶段。然而,工程师所开发的工业应用的80%是使用数字I/O,少量模拟I/O数和简单的编程技巧。来自ARC,VDC和(暂不可见)的专家估计:

-80%的PLC用于小型应用(1到128I/O);

-78%的PLCI/O是数字的;

-80%的PLC应用问题可由20条梯形逻辑指令集来解决.

这就是为什么PLC还使用原始的AMD2901CPU以及为什么像Keyence这样的公司只提供梯形逻辑编程方式。

尽管80%的应用使用简单的数字和模拟控制,但是如果工程师要开发其它20%的应用就必须突破PLC的限制。在八十年代和九十年代,这些20%的用户考虑使用PC来进行工业控制,这样能得到无比的灵活性和使用高效的软件和高级硬件。然而,基于PC的工业控制有以下弱点:

-稳定性——通用的操作系统常常不够稳定并且生产线会受到系统崩溃和无法预料的重启的影响;

-可靠性——由于磁性硬盘的旋转和有电源这样的坚固程度不到工业标准的部件,PC容易发生故障;

-不熟悉的编程环境——当系统停止时,工厂的操作人员需要恢复系统。对于梯形逻辑,操作人员能知道采用人工方法启动一个线圈或者补充代码来快速恢复一个系统。但是使用PC系统,操作人员需要学习新工具。

开发出更好的控制器

由于PC或PLC解决方案不是很全面,对于复杂的应用工程师常常要和控制厂商密切合作来开发出新产品。这些重要的用户要求产品能结合高级的功能和可靠性,并且他们为PLC和PC控制公司如Rockwell,Siemens,GEFanuc,Beckhoff和NI提供开发产品的指导。由此而开发出的新控制器是为解决20%应用而设计的,它把PLC和PC的特性最佳地结合在一起。工业分析家ARC称这些设备为可编程自动控制器或PAC。在他们的“可编程逻辑控制器世界概览”研究中,ARC提出了PAC的5个重要特点:

-多种功能,在一个平台上至少有两个逻辑,运动,PID控制,驱动和处理功能;

-单一的多功能开发平台采用通用的标记和单个数据库来访问所有的参数和功能;

-软件工具允许通过多台机器或处理单元处理流程来进行设计,可以结合IEC61131-3,用户手册和数据管理;

-开放的,模块化结构反映了从工厂机器布置到加工车间中单元操作的工业应用;

-采用实际标准的网络接口、语言等,如TCP/IP,OPC,XML和SQL查询.

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