GE Fanuc公司PACSystemsTM系列,是定位于工業(yè)領域的PAC產品。對于不同硬件平臺,PAC系統(tǒng)提供了一個同樣的控制引擎和通用的編程軟件,使用戶選擇硬件系統(tǒng)有一定靈活性。
對PAC的需求
使用PLC作為控制系統(tǒng)已有20多年的歷史,PLC為工業(yè)控制應用提供了快速可靠的解決方案,其設計滿足了工廠對于使用環(huán)境和可靠性的要求。然而,PLC建立在各廠家專有架構基礎上,其編程和程序執(zhí)行的實現(xiàn)是對于特定應用設計。因此,為實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)中各層次的數(shù)據(jù)通信需求—設備層、控制層和管理層—整個系統(tǒng)經常需整體升級。
然而,在最近幾年,很多組織已開始尋找完全不同的工廠底層設備和網絡系統(tǒng),而且把它們連接到操作和企業(yè)級的系統(tǒng)和流程。這種集成化程度預示了更多商業(yè)利益,包括:(1)更優(yōu)越的操作性能有助于公司生產更高級產品、獲得利潤和擴展業(yè)務;(2)賦予制造業(yè)更多靈活性來減少浪費和對多變的市場做出迅速回應;(3)加強和提高核心競爭力來更加清晰地定義市場和業(yè)務;(4)在任何地點設計和生產來擴展產品流程的全球化;(5)采用通用和標準化架構來降低成本;(6)使資產保值。
傳統(tǒng)控制解決方案通常較難提供所需開放性和靈活性的好處,因為大量平臺和系統(tǒng)須部署為整個企業(yè)的自動化。如在某些設備不提供這些開放性和靈活性,在這些設備和系統(tǒng)間實現(xiàn)信息交換非常困難。
因此,對于目前工業(yè)自動化的需求,傳統(tǒng)控制系統(tǒng)有一定局限性:(1)由于使用不同供應商的多種平臺,控制系統(tǒng)實施并不是一件輕松和迅速的事;對于邏輯控制、過程控制和運動控制都需不同編程;(2)當考察實施價值和新自動化控制技術時,用戶可能對采用這些技術和產品較猶豫,因為他們害怕技術會很快變得過時;(3)升級系統(tǒng)性能所帶來的好處可能并不能補償對一個已存在系統(tǒng)重新設計所花費的時間和開支;(4)現(xiàn)行自動化系統(tǒng)在容納不斷增長的數(shù)據(jù)量方面經常顯得力不從心;(5)開發(fā)數(shù)量、用戶和設計的工具和平臺會導致在定義和實施自動化平臺時大規(guī)模無可逆轉的延遲;(6)一旦實施完畢和運行,一個專門控制系統(tǒng)可能在一種應用中表現(xiàn)良好,但是想把它成功地遷移到其他應用中卻被證明是非常困難的。
考慮到這些局限性,PLC的功能在最近幾年中已經擴展了不少,它提供了更多應用靈活性和互操作性。然而,大多數(shù)PLC制造商直到現(xiàn)在并不能成功地定義和改變其控制器來適應這種革命性的變化,或試圖擴展這些工業(yè)應用基石的功能來滿足變革巨大的多種解決方案的需要。
PAC定義
由一個輕便的控制引擎支持,且對多種應用使用同一種開發(fā)工具,PAC系統(tǒng)保證了控制系統(tǒng)功能的統(tǒng)一集成,而不僅僅是一個完全無關的部件拼湊的集成。
PAC定義了幾種特征和性能:(1)多領域的功能,包括邏輯控制、運動控制、過程控制和人機界面,為統(tǒng)一平臺;(2)一個滿足多領域自動化系統(tǒng)設計和集成的通用開發(fā)平臺;(3)允許OEM廠商和最終用戶在統(tǒng)一平臺上部署多個控制應用;(4)有利于開放、模塊化控制架構來適應高度分布性自動化工廠環(huán)境;(5)對于網絡協(xié)議、語言等,使用既定事實標準來保證多供應商網絡的數(shù)據(jù)交換。
PAC與PLC的區(qū)別
雖然PAC形式與傳統(tǒng)PLC很相似,但性能卻廣泛全面得多。PAC是一種多功能控制器平臺,它包含多種用戶可按照自己意愿組合、搭配和實施的技術和產品。與其相反,PLC是一種基于專有架構的產品,僅僅具備了制造商認為必要的性能。
PAC與PLC最根本的不同在于它們的基礎不同。PLC性能依賴于專用硬件,應用程序的執(zhí)行是依靠專用硬件芯片實現(xiàn),因硬件的非通用性會導致系統(tǒng)的功能前景和開放性受到限制,由于是專用操作系統(tǒng),其實時可靠性與功能都無法與通用實時操作系統(tǒng)相比,這樣導致了PLC整體性能的專用性和封閉性。
PAC的性能是基于其輕便控制引擎,標準、通用、開放的實時操作系統(tǒng),嵌入式硬件系統(tǒng)設計以及背板總線。
PLC的用戶應用程序執(zhí)行是通過硬件實現(xiàn)的,而PAC設計了一個通用、軟件形式的控制引擎用于應用程序的執(zhí)行,控制引擎位于實時操作系統(tǒng)與應用程序之間,這個控制引擎與硬件平臺無關,可在不同平臺的PAC系統(tǒng)間移植,如圖1所示。因此對于用戶來說,同樣的應用程序不需修改即可下載到不同PAC硬件系統(tǒng)中,用戶只需根據(jù)系統(tǒng)功能需求和投資預算選擇不同性能PAC平臺。這樣,根據(jù)用戶需求的迅速擴展和變化,用戶系統(tǒng)和程序無需變化,即可無縫移植。
圖1 PAC的控制引擎位于操作系統(tǒng)與應用程序之間,與硬件無關,可以方便地移植
PAC操作系統(tǒng)采用通用實時操作系統(tǒng),如GE Fanuc的PACSystems系列產品即采用通用、成熟的 WindRiver公司VxWorksㄊ凳輩僮饗低常?AC系統(tǒng)硬件結構采用標準、通用嵌入式系統(tǒng)結構設計,這樣其處理器可使用最新的高性能CPU,如PACSystems系列產品的CPU即采用Pentium III 300/700MHz處理器。
PAC系統(tǒng)通常采用標準、開放的背板總線,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域中流行的總線標準,均可支持多CPU并行處理功能,且由于采用標準開放背板總線,使得PACSystems系列產品可支持大量第三方模塊集成到PACSystems產品中,如CPU模板、通信模板、I/O模板等,體現(xiàn)了系統(tǒng)的開放性、優(yōu)越性。一個典型例子是PACSystems系列可支持2.1G通信速率,使用光纖映射內存技術,結構如圖2所示。
圖2 影像內存技術CMX網絡可達到2.1G通信速率
PAC系統(tǒng)編程軟件為統(tǒng)一平臺,集成了多領域功能,如Cimplicity Machine Edition軟件,對于數(shù)據(jù)點Tags使用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫,且在一個工程中支持多個PAC目標編程,既適合過程控制系統(tǒng)的應用,也適合工廠生產線多設備統(tǒng)一編程。
PLC基于專有技術建立,而PAC的軟件和硬件由于采用標準通用部件,可使用COTS(商品現(xiàn)貨供應)產品和技術,這樣:(1)有助于確保系統(tǒng)的可靠性和可用性,因為可保證硬/軟件迅速、方便的維護;(2)降低了系統(tǒng)價格、減少了停機時間,因為隨時可得到現(xiàn)貨;(3)提高了開放性、靈活性、可擴展性。










