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     计算机技术在工业控制中的应用已逾三十年，并衍生出三大主流控制类产品：PLC、DCS、PC。早期的PLC使用薄片式CPU，如AMD2901，只限于进行数字控制。为了使PLC更可靠和易于编程，它采用严格的控制架构和简单的指令集，对大多数PLC采用梯形逻辑编程，这种编程语言模仿了原始继电器框图。为了满足不断增长的机器和工业控制系统开发需要，处于领先地位的自动化厂商们已经开发出新一代的工业控制器,即可编程自动化控制器(PAC)。在一种开放灵活的软件构架下，PAC将PLC的稳定性和PC的多功能相结合。使用这些控制器，您可以开发高级应用系统，它不仅包括高级控制、通信、数据记录和信号处理等软件特性，还包括一个稳定的控制器以提供逻辑、运动、过程控制和视觉等高级功能。

        PAC系统作为一种多功能的控制平台，用户可以根据系统的需要，组合和搭配相关的技术和产品以实现功能的侧重，因为基于同一发展平台进行开发，所以采用PAC系统保证了控制系统各功能模块具有统一性，而不仅是一个完全无关的部件拼凑成的集合体。PAC系统具备以下一些主要的特征和性能：

（1）       提供通用发展平台和单一数据库，以满足多领域自动化系统设计和集成的需求。

（2）       一个轻便的控制引擎，可以实现多领域的功能，包括：逻辑控制、过程控制、运动控制和人机界面等。

（3）       允许用户根据系统实施的要求在同一平台上运行多个不同功能的应用程序，并根据控制系统的设计要求，在各程序间进行系统资源的分配。

（4）        采用开放的模块化的硬件架构以实现不同功能的自由组合与搭配，减少系统升级带来的开销。

（5）       支持IEC-61158现场总线规范，可以实现基于现场总线的高度分散性的工厂自动化环境。

（6）       支持事实上的工业以太网标准，可以与工厂的EMS、ERP系统轻易集成。

（7）使用既定的网络协议，程序语言标准来保障用户的投资及多供应商网络的数据交换。

        虽然PAC 形式与传统的PLC 很相似，但PAC 系统的性能却广泛全面的多。PA是一种多功能控制器平台，它包含了多种用户可以按照自己意愿组合、搭配和实施的技术和产品。但与其相反，PLC 是一种基于专有架构的产品，仅仅具备了制造商认为必要的性能。
        PAC 与PLC 最根本的不同在于它们的基础不同。PLC 的性能倚赖于专用的硬件，PLC的应用程序是依靠专用的硬件芯片来实现的，对于PLC 的功能的改进，如增加运动控制、过程控制或通讯功能，都需要使用不同的硬件，即使对于同一PLC 厂家，这种专用的硬件很难移植到不同性能的PLC 中，而且传统的PLC 厂家的硬件结构体系都是专有的设计，甚至于处理器芯片都是专用的芯片，这样就导致了随着PLC 功能需求的不断提高，PLC的硬件体系变得越来越复杂，而且由于硬件的非通用性会导致系统的功能前景和开放性受到很大的限制，这是为什么PLC 的CPU 的性能通常比PC 机的CPU 要落后得多的原因；另外PLC 的操作系统通常都是各PLC 厂家的专用操作系统，与目前流行的实时操作系统不兼容，由于是专用的操作系统，其实可靠性与功能都无法与通用的实时操作系统相比，这就导致了PLC 的整体性能的专用性和封闭性。
        PAC 的性能是基于它的轻便控制引擎和标准的、通用的、开放的实时操作系统、嵌入式硬件系统设计以及背板总线。
        PAC 的轻便控制引擎是非常杰出的特点，在PAC 之前的PLC 等控制系统，用户应用程序的招待是通过硬件实现的， PAC 设计了一个通用的、软件形式的控制引擎用于应用程序的执行，控制引擎在实时操作系统与应用程序之间，这个控制引擎与硬件平台无关，可以在不同平台的PAC 系统间移植，因此对于用户来说，同样的应用程序不需根据系统的功能需求和投资预算选择不同性能的PAC 平台。这样，根据用户需要的迅速的扩展和变化，用户的系统和程序无需变化，即可无缝移植。
        PAC 的操作系统采用通用的实时操作系统，如GE Fanuc 的PACSystems 系列产品即采用通用的、成熟的WindRiver 公司的Vx Works 实时操作系统，其可靠性已经得到全球大量的应用的证实。 PAC 系统的硬件结构采用标准的，通用的嵌入式系统结构设计，这样其处理器可以使用最新的高性能CPU， 如GE Fanuc 的PACSystems 系列产品的CPU 即采用了Pentium 300/700MHz 处理器，而且即将推出Pentium M 处理器的CPU。
        PAC 系统的背板总线通常采用标准的、开放的背板总线，如GE Fanuc PACSystems系列的RX7i 采用了VME64 总线；RX3i 采用了CPCI 总线，这两种总线是目前嵌入式控制领域中最流行的总线标准，均可以支持多CPU 并行处理功能，而且由于采用了标准的开放的背板总线，使得GE Fanuc 的PACSystems 系列的产品可以支持大量的第三方模块集成到PACSystems 产品中，如CPU 模板、通讯模板、I/O 模板等，体现了开放性的优越性。一个典型的例子是PACSystems 系列可以支持2.1G 的通讯速率，使用GE Fanuc 的先进的光纤映射内存技术。

        PAC 系统的编程软件为统一平台，集成了多领域的功能――包括逻辑控制，运动控制、过程控制和人机界面等各功能，对于数据点Tags 使用统一的数据库，并且在一个工程中支持多个PAC 目标编程，既适合于过程控制系统的应用，也适合于工厂生产线多设备统一编程。

       容易的开发环境。虽然PLC采用传统的梯形逻辑编程非常适合于数字I/O的编程，然而对于处理模拟I/O，运动或视觉这种编程方式则十分麻烦。PAC可以用通用的语言编写控制程序，为您提供了很大的灵活性，这些通用语言包括C，C++，Visual Basic，LabVIEW甚至是传统的梯形逻辑。
    PLC 基于专有技术建立，而PAC 的软件和硬件由于采用了标准的通用的部件，可以使用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，因为可以保证硬件和软件的迅速和方便的维护；
  （2）降低了系统价格和减少了停机时间因为可以随时得到现货；
  （3）提高了开放性、灵活性和可扩展性。
3、PAC 与PC 的区别
        同样作为可以利用最先进的计算机技术的高性能控制系统，PAC 与PC也有着本质的区别。PAC 使用实时操作系统，所有系统硬件/软件功能的控制引擎和应用程序，是真正的实时的、确定性的控制系统。PC 使用普通的商业操作系统，系统的控制功能属于操作系统任务的一部分，所有系统的硬件/软件功能的控制属于操作系统的一部分，属于非实时、非确定性的控制系统。

 

PC主要面临二大问题： 
   

（1）、稳定性：通常PC的通用操作系统不能提供用于控制足够的稳定性。安装基于PC

控制的设备会迫使处理系统崩溃和未预料到的重启。 
   

（2）、可靠性：由于PC带有旋转的磁性硬盘和非工业性牢固的部件，如电源，这使得它更容易出现故障。 

   

而PAC有助于确保系统的可靠性和可用性和稳定性。
   

4、PAC 的优点
  （1）提高了生产率和操作效率：一个通用的轻便控制引擎和综合工程开发平台允许快速的开发、实施和迁移；并且，由于它的开放性和灵活性，确保了真正的控制汇集点和与操作以及企业级的业务系统的无缝集成，优化了工厂的流程。
（2）降低了操作成本：使用通用、标准的架构和网络，降低了操作成本，让人们能够为一个体现成本效益、使用现货供应的平台选择不同的系统部件，而不是专有的产品和技术；只要求用户在一个统一的平台和开发环境上培训，而不是几种；并且为用户提供了一个无缝迁移路径，保护了用户在I/O 和应用开发方面的投资。
（3）使用户对他们的控制系统拥有更多的控制力：PAC-Systems 使用户拥有了更多的灵活性来选择适合每种特殊应用的硬件和编程语言，以他们自己的时间表来规划升级，并且可以在任何地方设计和制造产品。

       PAC的产生受益于近年来在嵌入式系统领域的发展与进步。在硬件方面，有重意义的包括：嵌入式硬件系统设计，其中具有代表意义的是CPU技术的发展；现场总线技术的发展；工业以太网的广泛应用。在软件方面则包括：嵌入式实时操作系统；软逻辑编程技术；嵌入式组态软件的发展等。试分别说明如下：
       跟随摩尔定律的发展，最新的高性能CPU在获得更高的处理能力的同时，其体积更小、功耗更低，从而在出众的计算能力以及工业用户最为关心的稳定性和可靠性方面获得平衡，使制造厂商有可能去选择通用的标准的嵌入式系统结构进行设计，摆脱传统PLC因采用专有的硬件结构体系带来的局限，使系统具备更为丰富的功能前景和开放性。

        在现有面世的PAC系统中，被广泛采用的是低功耗、高性能的SOC (System On Chip) 核心处理器。这里面既有采用CISC架构的CPU，如Mobile Pentium系列CPU，也有采用RISC架构的CPU，如ARM系列、SHx系列等，当然也有使用MIPS CPU的。综合比较而言，由于RISC CPU在应用于工业控制系统时所具备的综合优势，采用RISC CPU的系统占据了目前市场所供应的控制系统的多数。

        在CPU技术发展的同时，移动存储技术方面也有很大的进展，从而使最新的系统可以在付出有限成本的同时，获得大容量的数据存储空间，以适应新的自动化应用对不断增长的数据量的要求，同时又可以避免因为使用机械式硬盘带来的系统崩溃的风险。

       目前已有多个厂家提供符合PAC定义的特征与性能的产品，其中有代表性的有：通用电气发那科(GE Fanuc)公司的PACSystems&Ocirc、RX3i/7i；美国国家仪器有限公司(NI)的Compact FieldPoint；Beckoff公司的CX1000；ICPDAS泓格科技的WinCon/LinCon等。其中GE Fanuc公司的PACSystems&Ocirc、 RX3i/7i的CPU采用了Pentium III 300/700MHz处理器，操作系统为WindRiver的Vx Works，RX3i为VME64总线，RX7i为CompactPCI总线；NI公司的Compact FieldPoint的CPU即将升级到Pentium IV-M 2.5GHz处理器，其特色在于整合了测试测量领域中应用非常广泛的开发平台LabView；Beckoff公司 的CX1000的CPU为Pentium MMX 266MHz处理器；操作系统为Windows CE net或Embedded Windows XP；ICPDAS泓格科技的WinCon/LinCon的CPU为Strong-Arm 206MHz处理器。

        新一代工业控制系统PAC已经在我国机械、冶金、水处理、轻工、电力、环保、交通等行业的自动化控制中得到了应用，效果良好。

        可编程自动化控制器(PAC)作为新一代的工业控制器，代表着可编程自动化控制发展的未来。在可以预见的几年内，对标准性、开放性、可互操作性、可移植性的要求将是用户至为关心的自动化产品的重要特征，作为融汇了PC和PLC的优点的PAC系统必将逐步取代PLC 系统成为控制系统的主流产品，在工业自动化控制中的应用将会越来越广泛。