當(dāng)今的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展迅速，正處于一個(gè)快速變革的時(shí)代。從半導(dǎo)體到消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品、再到汽車(chē)和航空制造業(yè)、以及輕工業(yè)和物流行業(yè)等多種不同的工業(yè)領(lǐng)域都面臨著日益激烈的全球競(jìng)爭(zhēng)壓力，他們需要進(jìn)一步降低成本、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，并能夠迅速完成產(chǎn)品的更新?lián)Q代。而采用最新的自動(dòng)化技術(shù)正是解決這一系列問(wèn)題的有效手段。
如今工控市場(chǎng)上PAC作為最新自動(dòng)化技術(shù)顯得異常炙手可熱，在這里筆者先談一點(diǎn)對(duì)PAC概念的理解和對(duì)PAC產(chǎn)品的看法。最后介紹一下國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件紫金橋對(duì)PAC產(chǎn)品的支持。
一、PAC概念的提出
PAC是2001年由ARC咨詢(xún)集團(tuán)的高級(jí)研究員Craig Resnick提出的，定義如下:
1. 具有多重領(lǐng)域的功能，支持在單一平臺(tái)里包含邏輯、運(yùn)動(dòng)、驅(qū)動(dòng)和過(guò)程控制等至少兩種以上的功能。2. 單一開(kāi)發(fā)平臺(tái)上整合多規(guī)程的軟件功能如HMI及軟邏輯, 使用通用標(biāo)簽和單一的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)訪問(wèn)所有的參數(shù)和功能。3. 軟件工具所設(shè)計(jì)出的處理流程能跨越多臺(tái)機(jī)器和過(guò)程控制處理單元, 實(shí)現(xiàn)包含運(yùn)動(dòng)控制及過(guò)程控制的處理程序。4. 開(kāi)放式, 模塊化構(gòu)架, 能涵蓋工業(yè)應(yīng)用中從工廠的機(jī)器設(shè)備到過(guò)程控制的操作單元的需求。5. 采用公認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)及語(yǔ)言，允許不同供應(yīng)商之設(shè)備能在網(wǎng)絡(luò)上交換資料。
二、PAC技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及其技術(shù)特點(diǎn)
PAC技術(shù)是一種新型的控制技術(shù)，與PLC相比，具有開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)和優(yōu)秀的互操作性、靈活性；與PC相比，又具有更高的穩(wěn)定性和更好的實(shí)時(shí)性，因此能更好地滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的要求，是目前工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。
1、PAC控制技術(shù)產(chǎn)生的背景
自20世紀(jì)70年代，PLC取代了原有的繼電器控制系統(tǒng)以來(lái)，被廣泛地使用到各種控制系統(tǒng)中，成為自動(dòng)化領(lǐng)域中極具競(jìng)爭(zhēng)力的控制工具。其優(yōu)勢(shì)為：高可靠性和穩(wěn)定性。但傳統(tǒng)PLC的體系結(jié)構(gòu)是封閉的，各PLC廠家的硬件體系互不兼容，編程語(yǔ)言及指令系統(tǒng)也各異，當(dāng)用戶(hù)選擇了一種PLC產(chǎn)品后，必須選擇與其相應(yīng)的控制規(guī)程，并且學(xué)習(xí)特定的編程語(yǔ)言。盡管如此，PLC還是在很多工業(yè)應(yīng)用中被使用。據(jù)來(lái)自ARC、聯(lián)合開(kāi)發(fā)公司（VDC）以及網(wǎng)上PLC培訓(xùn)資源PLC．net的專(zhuān)家估計(jì)，80％的PLC用于小型應(yīng)用（1～128I／O）；78％的PLC的I／O是數(shù)字的；80％的PLC應(yīng)用問(wèn)題可由20條梯形邏輯指令集來(lái)解決。但是，如果要在工程中開(kāi)發(fā)剩余的20％的應(yīng)用時(shí)，我們就不得不突破PLC的限制了。
20世紀(jì)90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高與發(fā)展，人們開(kāi)始考慮使用PC機(jī)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)控制，以求通過(guò)PC來(lái)滿(mǎn)足剩余的20％的應(yīng)用，給用戶(hù)帶來(lái)更多的選擇。在許多工程應(yīng)用中，PC機(jī)已能實(shí)現(xiàn)原來(lái)PLC的控制功能。并且具有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能以及能夠執(zhí)行比較復(fù)雜的控制算法和其近乎無(wú)限制的存儲(chǔ)容量等優(yōu)勢(shì)。但是基于PC的自動(dòng)化控制也有其不足之處，其設(shè)備的可靠性、實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性都較差，而這3個(gè)方面正是在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常需要克服的問(wèn)題。
2、PAC控制技術(shù)的特點(diǎn)及其優(yōu)勢(shì)
由于PC和PLC都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因此，人們開(kāi)發(fā)出了新的控制器來(lái)解決20％的應(yīng)用，并把PLC和PC的特性最佳地結(jié)合在一起。市場(chǎng)調(diào)查公司ARC咨詢(xún)機(jī)構(gòu)首次采用了PAC或可編程自動(dòng)化控制器這一術(shù)語(yǔ)，它定義了一種新類(lèi)型的控制器，該控制器是由一個(gè)輕便的控制引擎作為支持，并且提供了多種功能的開(kāi)發(fā)工具。這種控制器結(jié)合了PC的處理器、RAM和軟件的優(yōu)勢(shì)，以及PLC固有的可靠性、堅(jiān)固性和分布特性。在ARC的“可編程邏輯控制器世界概覽”研究中，ARC提出了PAC的5個(gè)重要特點(diǎn)。分別為：①多功能性，在一個(gè)平臺(tái)上至少有兩個(gè)邏輯、運(yùn)動(dòng)、PID控制、驅(qū)動(dòng)和處理功能；②單一的多功能開(kāi)發(fā)平臺(tái)使用通用的標(biāo)記和單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)訪問(wèn)所有的參數(shù)和功能；③通過(guò)結(jié)合IEC61131—3，用戶(hù)向?qū)Ш蛿?shù)據(jù)管理，軟件工具能設(shè)計(jì)出在跨越多個(gè)機(jī)器和處理單元的處理流程；④開(kāi)放的，模塊化結(jié)構(gòu)能解決從工廠機(jī)器布置到加工車(chē)間中單元操作的工業(yè)應(yīng)用；⑤采用既定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和程序語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)來(lái)保障用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換，如TCP／IP，OPC．XML和SQL查詢(xún)語(yǔ)言。
三、簡(jiǎn)要介紹國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上出現(xiàn)的PAC產(chǎn)品
PAC概念提出后得到GE Fanuc公司的積極響應(yīng)，并陸續(xù)發(fā)布了其PACSystems系列產(chǎn)品RX3i與RX7i。北美PLC主導(dǎo)廠商Rockwell Automation也于2003年11月宣布其ControlLogix和CompactLogix PLC事實(shí)上就是PAC。另外，NI、臺(tái)灣泓格等公司也都相繼推出各自的PAC系統(tǒng)。
1、GE Fanuc的PAC
PAC操作系統(tǒng)采用通用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，如GE Fanuc的PACSystems系列產(chǎn)品即采用通用、成熟的 WindRiver公司VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，AC系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)、通用嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣其處理器可使用最新的高性能CPU，如PACSystems系列產(chǎn)品的CPU即采用Pentium III 300/700MHz處理器。
PAC系統(tǒng)通常采用標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放的背板總線，如PACSystems系列RX7i采用VME64總線；RX3i采用cPCI總線，這兩種總線是目前嵌入式控制領(lǐng)域中流行的總線標(biāo)準(zhǔn)，均可支持多CPU并行處理功能，且由于采用標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放背板總線，使得PACSystems系列產(chǎn)品可支持大量第三方模塊集成到PACSystems產(chǎn)品中，如CPU模板、通信模板、I/O模板等，體現(xiàn)了系統(tǒng)的開(kāi)放性、優(yōu)越性。一個(gè)典型例子是PACSystems系列可支持2.1G通信速率，使用光纖映射內(nèi)存技術(shù)。
中國(guó)市場(chǎng)對(duì)于PAC系統(tǒng)表現(xiàn)了很強(qiáng)的接受能力。僅在2004年第一季度，GE Fanuc就宣布其PAC系統(tǒng)在中國(guó)的定單超過(guò)200套。其PACSystems系列產(chǎn)品在GE Fanuc產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中占據(jù)了很重要的位置，它的市場(chǎng)份額逐年擴(kuò)大。
2、NI公司的PAC-Compact FieldPoint和Compact RIO和Compact Vision System, 前兩者特別強(qiáng)調(diào)的是搭配Labview軟件的, 目前NI公司在測(cè)量自動(dòng)化領(lǐng)域具有相當(dāng)高的地位, NI的視覺(jué)系統(tǒng)則是說(shuō)明了PAC系統(tǒng)在單一平臺(tái)上可以運(yùn)行視覺(jué)/運(yùn)動(dòng)控制/人機(jī)界面等等能力。
3、研華公司ADAM-5000, ADAM-6000等PAC產(chǎn)品。
研華公司的PAC, 主要是ADAM-5000和UNO系列, 使用80188/80186 CPU，ADAM-5510KW采用的是RTOS搭配KW-software公司的ProConOS軟邏輯運(yùn)行引擎, UNO系統(tǒng)采用Windows CE.net實(shí)時(shí)操作系統(tǒng), 也可搭載ProConOS, 軟邏輯編程工具M(jìn)ulitiPROG有別于傳統(tǒng)PLC編程工具, 它在這種平臺(tái)上特別針對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)提供給用戶(hù)可選的多任務(wù)優(yōu)先級(jí)別設(shè)置, 多看門(mén)狗以確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性, 這些都是一些有別于PLC/IPC系統(tǒng)的突破, 當(dāng)然一些想用高級(jí)語(yǔ)言編程的傳統(tǒng)IPC用戶(hù), 則可以選用微軟公司的Visual Studio.net(EVC++/VB.net/C#.net)自行開(kāi)發(fā)。
4、泓格科技產(chǎn)品WinCON-8000基于32位RISC處理器與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)。泓格的PAC系統(tǒng)以WinCon(Windows CE.net)/LinCon(Embedded Linux)/KinCon(含KW-software)具代表性,為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性, BIOS在RISC系統(tǒng)里稱(chēng)作BootLoader, 與Windows CE.net的映像文件(image file)是被放置于32MB的Flash ROM里面, 至于其他的驅(qū)動(dòng)程序/應(yīng)用軟件/存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等等則置放于CF Card內(nèi), 這種設(shè)計(jì)有別于IPC, 操作系統(tǒng)是可以保證不受病毒感染的, 此外在通訊方面, 此系統(tǒng)可以支持一個(gè)以上的乙太網(wǎng)口, 目前非常多的系統(tǒng)里要求遠(yuǎn)程監(jiān)控, 這類(lèi)PAC要連接GPRS modem可以說(shuō)是輕而易舉, 但是要達(dá)到雙向傳輸, 可就不是一件容易的事, 由于WinCon-8000采用的是開(kāi)放式的架構(gòu), 可以?xún)?nèi)置一些原來(lái)IT業(yè)界很好的軟件, 為了突破GPRS在電信運(yùn)營(yíng)商在通訊上網(wǎng)關(guān)動(dòng)態(tài)IP的限制, 內(nèi)置了一套iPush信息傳遞引擎, 透過(guò)iPush Server, 可以容易的讓用戶(hù)透過(guò)GPRS modem從遠(yuǎn)端下載程序到控制器上, 也可以透過(guò)Web service很容易的同時(shí)監(jiān)看到所有遠(yuǎn)端設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
四、紫金橋組態(tài)軟件對(duì)PAC的支持
紫金橋組態(tài)軟件支持絕大部分通用的PAC，如完全支持GE Fanuc公司的PACSystems系列產(chǎn)品RX3i與RX7i，包括SNP串行通訊和以太網(wǎng)兩種方式；紫金橋組態(tài)軟件對(duì)Rockwell Automation公司ControlLogix等支持也比較好。