连接需求推动PAC替代PLC

　　在全球性压力不断增加的今天，许多制造商感到迫切需要优化他们工厂中的设备。现有的控制系统正在被逐步淘汰，代之以能够提供更多处理能力和更强网络连接性能的现代可编程自动化控制器(PAC)。
　　PAC被人们接受已经有好多年了，这个单一平台可以满足工程师广泛的需要。这些平台包含有软件，因此无需再用众多的工具去做编程工作。PAC还借鉴了针对PC领域开发的先进技术，可确保行业用户能分享到性能的稳定提高、与前台办公设备的兼容性等诸多好处。
　　PAC的多功能性促使许多工厂管理人员用它替换掉原来的可编程逻辑控制器(PLC)。不过，这个策略性的变化并不意味着PLC的寿终正寝。产品开发人员和工厂管理人员确实很关注PAC，但PLC也在采用更快的处理器，并增加网络功能。如今在不需要经常改变以及不需要大运算量的任务中还能经常见到PLC的身影。
　　“目前仍有大量应用不需要PAC的灵活性。PLC非常适合那些使用梯形图逻辑进行简单离散控制的用户。”GE Fanuc公司控制器产品经理Bill Black表示。
　　在一些案例中，PLC已经成为集成在PAC架构中的众多模块之一。例如，日本三菱电子自动化公司的iQ自动化架构就在单个平台上整合了PLC、运动控制、计算机数字控制(CNC)和机器人控制功能(图1)。在这个架构中工作的许多模块体积非常小，有助于开发人员开发出复杂但不占用大量空间的系统。

　　“在物理尺寸方面，CPU有着非常小的外形，其长宽高只有4×1×4英寸。”三菱公司产品营销总监Scott Rohlfs指出。
　　通过缩小尺寸和增加性能，设备和系统设计师可以继续整合曾属于专用控制器范畴的操作。随着这些系统性能的提升，工作量的增加，控制模块也能管理更复杂的任务。
　　5轴控制在几年前还是一项先进特性，但现在已经普遍采用PAC来管理更多的运动。Rockwell Automation公司最近推出的Allen-Bradley CompactLogix L45 PAC扩展了运动性能来处理8轴应用。
　　背板的作用
　　控制器只是系统的一个部分，背板也扮演着重要的角色，它将各个模块链接在一起，使它们如同单个系统那样协调工作。这些背板也采用了针对工业应用环境设计的坚固耐用的PC架构。它们可以提供足够的带宽，使得运动控制就像是紧耦合系统中的另外一个单元。
　　“运动控制器和PAC通过高速背板紧密联结在一起，可充分发挥两者的优点。这种方案无需繁复的握手过程，非常值得提倡，因为运动操作的运算量非常大。”GE Fanuc公司运动产品经理Paul Derstine表示。

　　这些背板上插卡间的通信使得在其它操作运行时执行复杂运动任务成为可能。许多系统使用的基本PCI架构通常能以27MHz的速率移动数据，这对许多操作来说已经足够快了，Derstine指出。
　　想要更高速度的用户可以采用性能更好的兼容PCI的PXI和PXI Express总线。PXI Express总线每个槽道的带宽最高可达2GBps，并具有定时和同时功能。美国国家仪器(NI)公司大量采用PXI Express，并推出了许多基于这种架构的产品。
　　这些产品包括广泛采用FPGA的CompactRIO和CompactFieldPoint系列。该系列产品甚至增加了更强的多功能性，允许工程师在操作变化时改变硬件。这种硬件的可编程能力有助于工厂管理人员通过系统配置满足他们特殊的需要，而且不会产生定制设备所需的额外成本。
　　由于很难对FPGA进行编程和重配置，工程师曾经避免使用FPGA。但FPGA图形化编程技术的出现帮助解决了这些问题，它们使得工厂管理人员能够更加方便地发挥可编程逻辑器件带来的灵活性。
　　“用户不必学习通常编程FPGA需要的抽象命令。他们可以使用LabVIEW并控制他们的实时系统。”NI公司产品经理Arun Veeramani表示。
　　另外一个有助于提升PAC任务量的因素是如今集成在单块卡上的大容量存储器。Rockwell的Allen-Bradley Control Logix L65可以升级到32MB，非常适合批处理等信息量大的应用，其中增加的容量可以为专有管理提供更多的功能。
　　容易访问的存储器可以给工厂管理人员带来诸多好处。一些工厂管理人员技术能力并不是很强，但他们的岗位很重要。PAC可以在每台设备上存储文档，因此操作员可以快速访问有关他们不熟悉的任务的操作指令。
　　同样，维修技术人员也能快速访问他们需要的信息。将这些文件直接存储在系统中可以确保这样的管理人员使用上最新的文档，避免放错书本或磁盘引起的问题。
　　虽然PAC可以完成许多复杂的任务，但重要的控制操作仍在其它控制器上运行。目前大多数PAC都没有通常在专用处理器上运行的人机界面(HMI)功能。许多PAC采用专有的界面，虽然整个行业看起来正在向商用操作系统(如Windows CE)转变。
　　这种情况可能就要改变，集成将更加紧密，各个独立控制器需要的物理空间将消除，专用操作系统需要的存储空间也将进一步减小。“随着我们转向双内核和多内核处理器，一个处理器将能同时完成HMI和传统PAC任务。”Derstine指出。

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