現(xiàn)在登陸任何工業(yè)控制論壇，您都會(huì)看到有關(guān)基于PC控制和可編程邏輯控制器（PLC）控制的優(yōu)缺點(diǎn)。近來，您可以也會(huì)看到某些有關(guān)PAC的討論以及這樣的問題，“PAC是什么？”為了理解PAC，您需要回顧一下工業(yè)控制的歷史。
在60年代，工程師已使用大型的機(jī)械繼電器模塊進(jìn)行工業(yè)控制。這些系統(tǒng)非常復(fù)雜，難于修理并容易出現(xiàn)故障。到了六十年代末期，Bedford Associates推出了被稱為模塊化數(shù)字控制器(MODICON)的新系統(tǒng)，它使用一個(gè)CPU來執(zhí)行數(shù)字邏輯并有數(shù)字輸入和輸出接口。我們可以把這個(gè)系統(tǒng)當(dāng)作工業(yè)應(yīng)用的第一個(gè)“虛擬儀器”。MODICON 084是第一個(gè)PLC。這種新的PLC能有效地執(zhí)行數(shù)字操作和數(shù)字控制，并且在七十年代中期得到了普遍的應(yīng)用。早期的PLC使用薄片式CPU，如AMD2901，只限于進(jìn)行數(shù)字控制。為了使PLC更可靠和易于編程，它采用嚴(yán)格的控制架構(gòu)和簡單的指令集。工程師對大多數(shù)PLC采用梯形邏輯編程，這種編程語言模仿了60年的原始繼電器框圖。
滿足應(yīng)用需要的“80-20”原則
PLC演變到了可以使用模擬I/O，網(wǎng)絡(luò)通信和新的編程標(biāo)準(zhǔn)如IEC 61131-3的階段。然而，工程師所開發(fā)的工業(yè)應(yīng)用的80%是使用數(shù)字I/O，少量模擬I/O數(shù)和簡單的編程技巧。來自ARC，VDC和的專家估計(jì)：
80%的PLC用于小型應(yīng)用（1到128 I/O ）
78%的PLC I/O是數(shù)字的
80%的PLC應(yīng)用問題可由20條梯形邏輯指令集來解決
這就是為什么PLC還使用原始的AMD 2901 CPU以及為什么像Keyence這樣的公司只提供梯形邏輯編程方式。
盡管80%的應(yīng)用使用簡單的數(shù)字和模擬控制，但是如果工程師要開發(fā)其它20%的應(yīng)用就必須突破PLC的限制。在八十年代和九十年代，這些20%的用戶考慮使用PC來進(jìn)行工業(yè)控制，這樣能得到無比的靈活性和使用高效的軟件和高級硬件。然而，基于PC的工業(yè)控制有以下弱點(diǎn)：
穩(wěn)定性——通用的操作系統(tǒng)常常不夠穩(wěn)定并且生產(chǎn)線會(huì)受到系統(tǒng)崩潰和無法預(yù)料的重啟的影響。
可靠性——由于磁性硬盤的旋轉(zhuǎn)和有電源這樣的堅(jiān)固程度不到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的部件，PC容易發(fā)生故障。
不熟悉的編程環(huán)境——當(dāng)系統(tǒng)停止時(shí)，工廠的操作人員需要恢復(fù)系統(tǒng)。對于梯形邏輯，操作人員能知道采用人工方法啟動(dòng)一個(gè)線圈或者補(bǔ)充代碼來快速恢復(fù)一個(gè)系統(tǒng)。但是使用PC系統(tǒng)，操作人員需要學(xué)習(xí)新工具。
開發(fā)出更好的控制器
由于PC或PLC解決方案不是很全面，對于復(fù)雜的應(yīng)用工程師常常要和控制廠商密切合作來開發(fā)出新產(chǎn)品。這些重要的用戶要求產(chǎn)品能結(jié)合高級的功能和可靠性，并且他們?yōu)镻LC和PC控制公司如Rockwell，Siemens，GE Fanuc，Beckhoff和NI提供開發(fā)產(chǎn)品的指導(dǎo)。由此而開發(fā)出的新控制器是為解決20%應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，它把PLC和PC的特性最佳地結(jié)合在一起。工業(yè)分析家ARC稱這些設(shè)備為可編程自動(dòng)控制器或PAC。在他們的“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)：
多種功能，在一個(gè)平臺上至少有兩個(gè)邏輯，運(yùn)動(dòng)，PID控制，驅(qū)動(dòng)和處理功能
單一的多功能開發(fā)平臺采用通用的標(biāo)記和單個(gè)數(shù)據(jù)庫來訪問所有的參數(shù)和功能
軟件工具允許通過多臺機(jī)器或處理單元處理流程來進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以結(jié)合IEC 61131-3，用戶手冊和數(shù)據(jù)管理
開放的，模塊化結(jié)構(gòu)反映了從工廠機(jī)器布置到加工車間中單元操作的工業(yè)應(yīng)用
采用實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口、語言等，如TCP/IP，OPC，XML和SQL查詢
NI PAC
NI的PAC平臺基于NI LabVIEW 技術(shù)，包括LabVIEW實(shí)時(shí)和LabVIEW FPGA。通過LabVIEW RT和LabVIEW FPGA，工程師可以使用LabVIEW 開發(fā)定制的測控系統(tǒng)并把它們部署到可靠的運(yùn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的嵌入式平臺或嵌入到芯片中。PAC被設(shè)計(jì)用來滿足：
圖形化——由于LabVIEW 的程序開發(fā)人員能熟練地開發(fā)用戶界面，所以您可以很容易使控制系統(tǒng)具有圖形和HMI。
測量（高速數(shù)據(jù)采集，視覺和運(yùn)動(dòng)）—NI有包括視覺采集的豐富的高速I/O的開發(fā)歷史，因此您可以在標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)中結(jié)合如振動(dòng)或機(jī)器視覺這樣的測量功能。
處理能力——在某些應(yīng)用中，您需要有專門的控制算法，高級的信號處理或數(shù)據(jù)記錄功能。使用LabVIEW，您可以使用NI或第三方工具來開發(fā)定制的控制代碼，實(shí)現(xiàn)如聯(lián)合時(shí)頻域分析這樣的信號處理功能，以及本地或遠(yuǎn)程記錄數(shù)據(jù)的功能。
平臺——使用LabVIEW，您可以建立可運(yùn)行于各種平臺的代碼，這些平臺包括PC，嵌入式控制器，F(xiàn)PGA芯片或手持式PDA。
通信——使用LabVIEW，您利用如OPC和SQL這樣的工具來把數(shù)據(jù)傳送給企業(yè)將變得很容易
NI提供四種PAC硬件平臺：
PXI對工業(yè)化PC做了改善，具有實(shí)時(shí)OS，標(biāo)準(zhǔn)的散熱，可選的不旋轉(zhuǎn)固態(tài)硬盤和內(nèi)置的模塊間同步。PXI標(biāo)準(zhǔn)要求所有的機(jī)箱能為每個(gè)模塊插槽提供25W的空氣流制冷，這樣甚至在使用高功率繼電器，高速PXI或CompactPCI卡時(shí)不會(huì)使工作系統(tǒng)過熱或者縮短壽命。PXI也提供了能嚴(yán)格同步各個(gè)模塊的功能，因此工程師可以為高速控制應(yīng)用設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)，視覺和I/O系統(tǒng)，這些應(yīng)用包括產(chǎn)品包裝和半導(dǎo)體器件處理。
Compact FieldPoint 使用工業(yè)級的部件來抗強(qiáng)沖擊和振動(dòng)，其工作溫度范圍為-40 oC 到 70 oC，并且具有Class 1 Division II和Lloyd’s認(rèn)證。它也采用傳導(dǎo)式制冷來代替旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇，由于不使用活動(dòng)部件而提高了可靠性。由于有運(yùn)行實(shí)時(shí)OS的浮點(diǎn)處理器，Compact FieldPoint系統(tǒng)具有PC功能，用于記錄數(shù)據(jù)的CompactFlash驅(qū)動(dòng)和用于通信的以太網(wǎng)口。
Compact Vision系統(tǒng)是為機(jī)器視覺而專門設(shè)計(jì)的堅(jiān)固的控制器。它使用IEEE標(biāo)準(zhǔn)1394 FireWire接口，可以在視覺應(yīng)用中和16臺攝像機(jī)通信。Compact Vision系統(tǒng)也采用不活動(dòng)的部件和傳導(dǎo)式制冷，因此您可以把系統(tǒng)固定在機(jī)器附近。它提供29個(gè)內(nèi)置的數(shù)字I/O通路，這些通路可由LabVIEW RT或使用LabVIEW FPGA的嵌入式FPGA來直接控制。
CompactRIO是新型的可重設(shè)置的嵌入式系統(tǒng)，它基于LabVIEW FPGA和LabVIEW 實(shí)時(shí)技術(shù)。CompactRIO系統(tǒng)采用具有3百萬門的FPGA芯片來控制模塊化的數(shù)字和模擬I/O。這些FPGA芯片可以運(yùn)行嵌入在芯片里的代碼，它的數(shù)字循環(huán)的速率高達(dá)1MHz，模擬循環(huán)的速率為150 kHz。FPGA可以把信息傳回到
運(yùn)行LabVIEW RT的浮點(diǎn)處理器以進(jìn)行高級計(jì)算，數(shù)據(jù)記錄和通信。由于有金屬外殼和傳導(dǎo)式制冷，該控制器非常適合用于嚴(yán)酷的環(huán)境。
那些需要開發(fā)“20%”應(yīng)用的工程師現(xiàn)在可以突破工業(yè)控制器技術(shù)的限制，PAC生產(chǎn)商提供了能最好地結(jié)合PC功能和PLC可靠性的一組硬件平臺。新的工具，如LabVIEW RT，可以使OS，F(xiàn)PGA和DSP編程變得更容易，為工業(yè)工程師提供了新選擇。
（轉(zhuǎn)載）
