可程序自動(dòng)化控制器的興起 ——PAC從高成本演進(jìn)到普及化

時(shí)間:2009-02-17

來源:研華(中國)公司

導(dǎo)語:PAC就是專為工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用所設(shè)計(jì)的嵌入式控制器,可進(jìn)行邏輯、動(dòng)作、流程控制以及視訊工作

  PAC就是專為工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用所設(shè)計(jì)的嵌入式控制器,可進(jìn)行邏輯、動(dòng)作、流程控制以及視訊工作,但30年前,這項(xiàng)科技還屬于少部分國家及企業(yè)所擁有,它如何從昂貴的PLC到成為惠及大眾的技術(shù)?   30年前,多數(shù)的工業(yè)制造過程不是通過硬接線的繼電器邏輯控制,就是為模擬循環(huán)控制器所控制;那個(gè)時(shí)期,航天飛機(jī)里三部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存還不到100 KB,卻必須在這樣的內(nèi)存空間中執(zhí)行整套復(fù)雜的程序;同理可證,在30 年前,根本沒有個(gè)人計(jì)算機(jī) (PC)。   在過去這30年,我們一路披荊斬棘從硬接線繼電器走過模擬控制器,而計(jì)算機(jī)的進(jìn)化與改變,早已超越70年代所能想象的境界。 初期:可編成邏輯控制器 PLC   在70年代,當(dāng)時(shí)的微處理器速度慢、價(jià)格昂貴,且容易故障,內(nèi)存更是貴得嚇人。Bedford Associates的Richard Morley(后來推出「模塊化數(shù)字控制器」,MODICON)及 Allen-Bradley的Otto Struger 所面對的挑戰(zhàn),是如何在汽車產(chǎn)業(yè)中推出一項(xiàng)稱為「可編成邏輯控制器」(Programmable Logic Controller,PLC)的裝置,來試圖消弭重新設(shè)計(jì)與重新連接硬接線繼電器邏輯所衍生的相關(guān)成本。由于汽車產(chǎn)業(yè)在導(dǎo)入PLC時(shí)省下驚人的成本,使得此裝置開始大受歡迎。 中期:個(gè)人計(jì)算機(jī) PC   在30年前,辦公室的計(jì)算工作全靠微型計(jì)算機(jī)及大型計(jì)算機(jī)主機(jī)系統(tǒng)完成。多數(shù)計(jì)算機(jī)都是獨(dú)立的,但有些人開始試驗(yàn)將幾臺(tái)計(jì)算機(jī)建構(gòu)成網(wǎng)絡(luò),來執(zhí)行簡單文字處理、或是電子表格,發(fā)展出的軟件每套的授權(quán)費(fèi)用都超過10,000美元,內(nèi)存與儲(chǔ)存裝置極其昂貴,而且數(shù)量非常缺乏。之后Apple、IBM、及多家制造商發(fā)展出簡單便宜的“個(gè)人計(jì)算機(jī)”。到了90年代末,PC 已經(jīng)成為全世界商業(yè)及制造業(yè)計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)配備。 后期:可編程自動(dòng)化控制器 PAC   隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的價(jià)格越來越便宜、內(nèi)存及處理器的能力越來越強(qiáng),可靠度變得越來越重要。到了 2000 年初,這些研究發(fā)展成一種稱為 PAC (Programmable Automation Controller) 的可編程自動(dòng)化控制器。ARC Advisory Group 的Craig Resnick是這個(gè)名詞的創(chuàng)造者,也就是以個(gè)人計(jì)算機(jī)式的架構(gòu),來取代梯形圖邏輯可程序的PLC。他在 2002 年寫到,PAC 包括:在單一平臺(tái)上可執(zhí)行邏輯、運(yùn)動(dòng)、制程控制功能,只需單一開發(fā)工具、單一數(shù)據(jù)庫及相同的卷標(biāo)(tag)即可滿足不同的應(yīng)用需求。也能提供跨機(jī)臺(tái)或跨制程單元的軟件工具,以開放式、模塊化的架構(gòu),采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口、程序語言,不同廠商的系統(tǒng)也能彼此交換數(shù)據(jù)。 可編程自動(dòng)化控制器 PAC 要運(yùn)用在哪里?   相較于傳統(tǒng)的PLC舊式設(shè)計(jì),PAC 優(yōu)點(diǎn)包括:可連結(jié)一般網(wǎng)絡(luò),提供與無線網(wǎng)絡(luò)及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)(Fieldbus)的連結(jié)性;支持多種通訊協(xié)議;具備高運(yùn)算效能的CPU;可使用商用的操作系統(tǒng),如:DOS、Linux、Windows CE等;提供超大的內(nèi)存與數(shù)據(jù)儲(chǔ)存空間;可用單一平臺(tái)同時(shí)進(jìn)行控制SCADA / HMI;提供更高性能的控制算法;可進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理;可開發(fā)客制化的控制函數(shù)庫;可進(jìn)行復(fù)雜的過程控制模擬。事實(shí)上,在以前或現(xiàn)在凡是使用到硬接線繼電器、模擬控制器、或 PLC 的各種應(yīng)用,PAC 都能派上用場。當(dāng)然,有少數(shù)幾個(gè)例外,譬如需要非??焖龠\(yùn)動(dòng)的控制、或是安全裝置系統(tǒng)(SIS)。 嵌入式運(yùn)算大變革   PAC的誕生是「嵌入式運(yùn)算」普及化的結(jié)果,所謂「嵌入式運(yùn)算」的普及化也就是幾乎每臺(tái)裝置都內(nèi)建處理器。事實(shí)上,PAC就是專為工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用所設(shè)計(jì)的嵌入式控制器。   因此,隨著嵌入式運(yùn)算市場持續(xù)成長,不僅帶動(dòng)PAC市場的蓬勃發(fā)展,同時(shí),嵌入式運(yùn)算的最新技術(shù)也能夠應(yīng)用在PAC嵌入式控制器上。選擇使PAC 與選擇PLC、或選用桌上型計(jì)算機(jī)的PC,在操作使用上非常類似,首先您必須選取硬件及操作系統(tǒng),接著還需要選取搭配的外圍裝置;最后選取 PAC 所要執(zhí)行的應(yīng)用程序。PAC勝過PLC的最大優(yōu)點(diǎn)在于,大部份的程序設(shè)計(jì)師精通使用這些高級(jí)語言來編寫程序,懂得使用梯形圖的就相對少多了。 因此,使用 Windows 操作系統(tǒng)的PAC,讓使用者及機(jī)械制造商可以受益于龐大的程序代碼數(shù)據(jù)庫。 使用 PAC,您可挑選操作系統(tǒng) (OS)   PAC 皆內(nèi)建 DOS 或 Windows 操作系統(tǒng),或是提供 Linux OS。 雖然 DOS 現(xiàn)在已經(jīng)不再流行,但還是具備其它操作系統(tǒng)所沒有的一些優(yōu)點(diǎn)。 首先,DOS 并不像 Windows 與 Linux 需要經(jīng)常更新,因此 DOS 式 PAC 撰寫的程序代碼不會(huì)過時(shí)、或是因?yàn)楦屡c修補(bǔ)而有潛在性的毀損。 當(dāng)然,DOS 也更具成本效益,讓終端使用者或機(jī)械制造商以較低的功率要求操作,散熱的要求也相對降低, 使用 DOS 式的 PAC 更容易達(dá)到無風(fēng)扇 PAC 操作。   另一方面,Windows CE 的PAC 在應(yīng)用、外圍裝置、網(wǎng)絡(luò)通訊上,能將大多數(shù)的 Windows 功能發(fā)揮得淋漓盡致。 Windows操作系統(tǒng)能讓使用者將觸控式面板或平板監(jiān)視器連接到控制器的 VGA 接口上, 事實(shí)上,PAC 通常都建構(gòu)成復(fù)合式單元,將顯示器及控制器整合在同一個(gè)箱體內(nèi)。   使用者將面板軟件安裝至控制器中,可使用較為低價(jià)的平面面板取代觸控式面板。讓以 Windows CE 作為 PAC 的操作系統(tǒng),也能夠使用一些 DOS 辦不到的特殊模塊,例如:透過以太網(wǎng)絡(luò)及 USB 進(jìn)行連接。   有了硬件以后,接下來就是軟件。PAC 系統(tǒng)有三種軟件類型, 首先是操作系統(tǒng),如前所述; 接下來是編程軟件;最后是能在 PAC 上執(zhí)行的應(yīng)用軟件程序。   多數(shù)熟悉PLC 的人員都慣用梯形圖、或 IEC61131-3 的其中一種程序語言。 而多數(shù)熟悉個(gè)人計(jì)算機(jī)的人員則習(xí)慣以更高級(jí)的程序語言來編輯程序,例如 Visual Basic、C++、Visual C等。PAC能夠兼容梯形圖、結(jié)構(gòu)文本、或 FBD 的 PLC 中心程序語言,并能馬上用來作為 SCADA 系統(tǒng)內(nèi)的“遠(yuǎn)程監(jiān)控單元”(remote terminal unit, RTU),甚至可以執(zhí)行人機(jī)接口 (HMI)系統(tǒng),并在分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中,當(dāng)作點(diǎn)對點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)。   內(nèi)嵌Windows CE 系統(tǒng)的PAC 設(shè)計(jì),搭配使用工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換器,便可以很容易地整合到標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)絡(luò)中。   使用Windows式PAC的其它優(yōu)點(diǎn),還包括在負(fù)責(zé)操作制造過程控制器的同一臺(tái)機(jī)械上,執(zhí)行現(xiàn)有的程序及應(yīng)用程序的能力。以PAC整合控制數(shù)據(jù)歷程及HMI相當(dāng)容易,傳統(tǒng)式的PLC設(shè)計(jì)要做到這點(diǎn)就有些困難了。在過去這十年,PAC已經(jīng)用實(shí)力證明,可借助市場現(xiàn)有的軟硬件,達(dá)到更耐用、更可靠且功能強(qiáng)大并廣為市場接受。   如需詳細(xì)信息請洽當(dāng)?shù)亟?jīng)銷商或撥打免費(fèi)售前電話800-810-0345(400-810-0345手機(jī))咨詢研華銷售代表,亦可登錄研華官方網(wǎng)http://www.advantech.com.cn/eAutomation獲取詳細(xì)資料。
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