可编程自动化控制器PAC

1、.：.；可编程自动化控制器PACGE Fanuc公司 李宁2005-8-30 如今关于PAC的定义还不确切，PAC与PLC和PC的区别又是什么呢？希望经过本文可以使您对PAC有了一个初步的了解。 多年来，可编程逻辑控制器(PLC)为OEM厂商和最终用户提供了高可靠性控制系统。然而，为实现越来越多的功能和不断提高网络通讯性能，PLC工程师们不得不思索进展系统硬/软件的更新换代，不断进展硬/软件的重新设计。如今，一种全新概念的控制系统，可编程自动化控制器(PAC)的出现，提高了控制系统的灵敏性、开放性和整体性能。PAC可使客户无需重新设计整个系统，就可不断获得递升的系统性能。在PAC操作系统上设计

2、了一个通用、适宜于多平台(包括硬件平台和操作系统平台)、便于移植用户运用程序、轻便的控制引擎， 这样保证运用PAC系统的用户可使其编制的运用程序获得较大运用收益，且还能不断优化其自动化平台。 GE Fanuc公司PACSystemsTM系列，是定位于工业领域的PAC产品。对于不同硬件平台，PAC系统提供了一个同样的控制引擎和通用的编程软件，运用户选择硬件系统有一定灵敏性。 对PAC的需求 运用PLC作为控制系统已有20多年的历史，PLC为工业控制运用提供了快速可靠的处理方案，其设计满足了工厂对于运用环境和可靠性的要求。然而，PLC建立在各厂家专有架构根底上，其编程和程序执行的实现是对于特定运用

3、设计。因此，为实现工业企业中各层次的数据通讯需求设备层、控制层和管理层整个系统经常需整体晋级。 然而，在最近几年，很多组织已开场寻觅完全不同的工厂底层设备和网络系统，而且把它们衔接到操作和企业级的系统和流程。这种集成化程度预示了更多商业利益，包括：(1)更优越的操作性能有助于公司消费更高级产品、获得利润和扩展业务；(2)赋予制造业更多灵敏性来减少浪费和对多变的市场做出迅速回应；(3)加强和提高中心竞争力来更加明晰地定义市场和业务；(4)在任何地点设计和消费来扩展产品流程的全球化；(5)采用通用和规范化架构来降低本钱；(6)使资产保值。 传统控制处理方案通常较难提供所需开放性和灵敏性的益处，由于

4、大量平台和系统须部署为整个企业的自动化。如在某些设备不提供这些开放性和灵敏性，在这些设备和系统间实现信息交换非常困难。 因此，对于目前工业自动化的需求，传统控制系统有一定局限性：(1)由于运用不同供应商的多种平台，控制系统实施并不是一件轻松和迅速的事；对于逻辑控制、过程控制和运动控制都需不同编程；(2)当调查实施价值和新自动化控制技术时，用户能够对采用这些技术和产品较犹疑，由于他们害怕技术会很快变得过时；(3)晋级系统性能所带来的益处能够并不能补偿对一个已存在系统重新设计所破费的时间和开支；(4)现行自动化系统在包容不断增长的数据量方面经常显得力不从心；(5)开发数量、用户和设计的工具和平台会

5、导致在定义和实施自动化平台时大规模无可逆转的延迟；(6)一旦实施终了和运转，一个专门控制系统能够在一种运用中表现良好，但是想把它胜利地迁移到其他运用中却被证明是非常困难的。 思索到这些局限性，PLC的功能在最近几年中曾经扩展了不少，它提供了更多运用灵敏性和互操作性。然而，大多数PLC制造商直到如今并不能胜利地定义和改动其控制器来顺应这种革命性的变化，或试图扩展这些工业运用基石的功能来满足变革宏大的多种处理方案的需求。 PAC定义 由一个轻便的控制引擎支持，且对多种运用运用同一种开发工具，PAC系统保证了控制系统功能的一致集成，而不仅仅是一个完全无关的部件拼凑的集成。 PAC定义了几种特征和性能

6、：(1)多领域的功能，包括逻辑控制、运动控制、过程控制和人机界面，为一致平台；(2)一个满足多领域自动化系统设计和集成的通用开发平台；(3)允许OEM厂商和最终用户在一致平台上部署多个控制运用；(4)有利于开放、模块化控制架构来顺应高度分布性自动化工厂环境；(5)对于网络协议、言语等，运用既定现实规范来保证多供应商网络的数据交换。 PAC与PLC的区别 虽然PAC方式与传统PLC很类似，但性能却广泛全面得多。PAC是一种多功能控制器平台，它包含多种用户可按照本人志愿组合、搭配和实施的技术和产品。与其相反，PLC是一种基于专有架构的产品，仅仅具备了制造商以为必要的性能。 PAC与PLC最根本的不

7、同在于它们的根底不同。PLC性能依赖于公用硬件，运用程序的执行是依托公用硬件芯片实现，因硬件的非通用性会导致系统的功能前景和开放性遭到限制，由于是公用操作系统，其实时可靠性与功能都无法与通用实时操作系统相比，这样导致了PLC整体性能的公用性和封锁性。 PAC的性能是基于其轻便控制引擎，规范、通用、开放的实时操作系统，嵌入式硬件系统设计以及背板总线。 PLC的用户运用程序执行是经过硬件实现的，而PAC设计了一个通用、软件方式的控制引擎用于运用程序的执行，控制引擎位于实时操作系统与运用程序之间，这个控制引擎与硬件平台无关，可在不同平台的PAC系统间移植，如图1所示。因此对于用户来说，同样的运用程序

8、不需修正即可下载到不同PAC硬件系统中，用户只需根据系统功能需求和投资预算选择不同性能PAC平台。这样，根据用户需求的迅速扩展和变化，用户系统和程序无需变化，即可无缝移植。图1 PAC的控制引擎位于操作系统与运用程序之间，与硬件无关，可以方便地移植 PAC操作系统采用通用实时操作系统，如GE Fanuc的PACSystems系列产品即采用通用、成熟的 WindRiver公司VxWorks凳辈僮飨低常?AC系统硬件构造采用规范、通用嵌入式系统构造设计，这样其处置器可运用最新的高性能CPU，如PACSystems系列产品的CPU即采用Pentium III 300/700MHz处置器。 PAC系统

9、通常采用规范、开放的背板总线，如PACSystems系列RX7i采用VME64总线；RX3i采用cPCI总线，这两种总线是目前嵌入式控制领域中流行的总线规范，均可支持多CPU并行处置功能，且由于采用规范开放背板总线，使得PACSystems系列产品可支持大量第三方模块集成到PACSystems产品中，如CPU模板、通讯模板、I/O模板等，表达了系统的开放性、优越性。一个典型例子是PACSystems系列可支持2.1G通讯速率，运用光纤映射内存技术，构造如图2所示。图2 影像内存技术CMX网络可到达2.1G通讯速率 PAC系统编程软件为一致平台，集成了多领域功能，如Cimplicity Mach

10、ine Edition软件，对于数据点Tags运用一致数据库，且在一个工程中支持多个PAC目的编程，既适宜过程控制系统的运用，也适宜工厂消费线多设备一致编程。 PLC基于专有技术建立，而PAC的软件和硬件由于采用规范通用部件，可运用COTS(商品现货供应)产品和技术，这样：(1)有助于确保系统的可靠性和可用性，由于可保证硬/软件迅速、方便的维护；(2)降低了系统价钱、减少了停机时间，由于随时可得到现货；(3)提高了开放性、灵敏性、可扩展性。 PAC与PC Control的区别 同样，作为可利用先进计算机技术高性能控制系统，PAC与PC Control也有着本质区别。 PAC运用实时操作系统，一

11、切系统硬/软件功能控制由控制引擎和运用程序担任，是实时、确定性控制系统。 PC Control运用普通商业操作系统，系统控制功能属于操作系统义务的一部分，一切系统硬/软件功能控制属于操作系统的一部分，属于非实时、非确定性控制系统。 PAC的优点 PAC控制处理方案，如PACSystems可实现工厂和OEM厂商都需求的优点： (1)提高消费率和操作效率：一个通用轻便控制引擎和综合工程开发平台允许快速地开发、实施和迁移；且由于它的开放性和灵敏性，确保了控制、操作、企业级业务系统的无缝集成，优化了工厂流程。 (2)降低操作本钱：运用通用、规范架构和网络，降低了操作本钱，让工程师们能为一个表达本钱效益

12、、运用现货供应的平台选择不同系统部件，而不是专有产品和技术；只需求用户在一个一致平台和开发环境上培训，而不是几种；且为用户提供了一个无缝迁移途径，维护在I/O和运用开发方面的投资。 (3)运用户对其控制系统拥有更多控制力：运用户拥有更多灵敏性来选择适宜每种特殊运用的硬件和编程言语，以他们本人的时间表来规划晋级，并且可在任何地方设计、制造产品。 PACSystems处理方案 GE Fanuc公司PACSystems产品系列，作为世界上第一代PAC产品，其性能和构造博得了多项大奖。PACSystems以一个基于规范嵌入式商品化运转系统架构的控制引擎为特征，使引擎对多种平台都非常轻便灵敏，并运用户可

13、选择适宜特殊运用的硬件和编程言语。系统经过规范通讯机制如以太网、Profibus、DeviceNet和智能网支持分布式I/O。 PACSystems编程开发运用Cimplicity Machine Edition软件。这个开发软件为开发、配置和诊断提供了通用工程开发环境。用户可经过基于Windows的软件开发控制软件，并把它运用到控制系统中。标志式开发言语、可重用代码库和用于改善在线缺点分析的测试编辑环境。图3 CIMPLICITY Machine Edition软件为机器级的编程、监控和数据采集和缺点分析提供了一个一致、集成的开发环境 PACSystems产品线组成： (1)基于VME64的

14、RX7i，提供一切规范VME模块，包括90TM-70系列I/O和VMIC模块； (2)RX3i，提供高速PCI总线数据传输速率和更广泛的扩展功能支持90-30系列I/O模块； (3)工业PC，一个选集成的显示屏面和完全的工业PC； (4)PCI总线和VME总线的可插拔卡为多种设备提供规范接口。 RX7i和RX3i PACSystems系列产品目前有RX7i和RX3i两个系列。 高性能RX7i(见图4)，2003年4月面世。它拥有4倍于已有PLC底板的速度和10MB的可用来编程和文件存储的内存，RX7i基于VME64，支持各种规范VME模块(包括90TM-70系列I/O和多CPU构造，可进展并行运算处置)，包含嵌入式系统技术，运用Pentium III 300或700MHz CPU，内置PMC子板的10/100MHz以太网卡，并经过光纤影像内存技术支持冗余系统。图4 PACSystem RX7i提供4倍于已有PLC底板的速度 RX3i(见图5)于2004年面世，运用PCI总线底板支持高速PCI数据传输速率。支持规范底板使第三方可方便地开发I/O、通讯、动作控制、可视和其他模