可编程自动化控制器PAC控制方案的优势与要求研究.doc
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1、可编程自动化控制器PAC控制方案的优势与要求研究一、概念PAC(可编程自动化控制器)的概念是由ARC咨询集团的高级研究员Craig Resnick提出的,在谈到创造这个新名词的意义时,他认为,“PLC在市场相当活跃,而且发展良好,具很强的生命力。然而,PLC也正在许多方面不断改变,不断增加其魅力。自动化供应商正不断致力于PLC的开发,以迎合市场与用户需求。功能的增强促使新一代系统浮出水面。PAC基于开放的工业标准、具多领域功能、通用的开放平台以及高性能。ARC创造了这个词,以帮助用户定义应用需要,帮助制造商在谈到其产品时能更清晰。”PAC的概念定义为:控制引擎的集中,涵盖PLC用户的多种需要,
2、以及制造业厂商对信息的需求。PAC包括PLC的主要功能和扩大的控制能力,以及PC-based控制中基于对象的、开放数据格式和网络连接等功能。它是将最佳的PLC,DCS和PC技术融合在一个统一的、多功能的单元上,并用于满足现代工业应用中愈来愈多的复杂要求。实施一个现代化的工业应用会引出一系列问题,有时甚至是艰巨的复杂要求。比如,众所周知,典型的控制系统必须接收传感器和激励发出的信号,但对于许多现代应用,这仅仅是一个开始。先进的控制功能、网络连通性、设备的互操作性及企业数据整合都是工业应用中所越来越强调的。这些现代化的要求大大超出了传统基于离散逻辑的可编程逻辑控制器(PLC)对I/O信号的控制。大
3、多数PLC使用梯形逻辑编程,它起源于用来描述控制系统内布局和连接的离散物理继电器及定时器的接线图。对于这一模式的偏离或需要扩展的应用,梯形逻辑编程有些力不从心。例如,数学上的复杂应用,如PID回路控制应用于温度控制包括浮点算法等。为了执行这些计算, PLC往往须增加独立和单独编程的硬件卡。使用PLC来满足应用中的网络连通、设备互操作、企业数据整合等要求时可能会遇到问题。这些类型的任务往往更适合PC来处理。为了在PLC的应用中提供这些功能,需要在独立PC中运行更多的处理器、网关或转换器、“中间件”软件,且企业系统中的特殊软件必须经常与系统进行整合。另一方面,一台用于工业环境下的PC能提供大量的现
4、代应用功能,尤其是那些需要联网和数据通讯功能的。如同将PLC扩容至完成PC的任务,但是,工业用PC需要执行类似PLC的任务如机器或过程控制,同样需要扩展。例如,一台PC所使用的操作系统大多并不是高性能、确定性工业应用的最佳选择。附加I/O扩展卡或特殊扩展可能需要融入PC的操作系统中以提供高性能、确定性或类确定性操作。二、基本要求1多域功能(逻辑、运动、驱动和过程)这个概念支持多种I/O类型。逻辑、运动和其他功能的集成是不断增长的复杂控制方法的要求。2单一的多学科开发平台单一的开发环境必须能支持各种I/O和控制方案。3用于设计贯穿多个机器或处理单元的应用程序的软件工具这个软件工具必须能适应分布式
5、操作。4一组de facto网络和语言标准这个技术必须利用高投入技术。5开放式、模块化体系结构设计和技术标准与规范必须是在实现中开放的、模块化的和可结合的。进入PAC随着现代工业应用需求范围扩大,自动化生产商已经做出积极回应,一项融合PLC类似确定性机器的工业控制设备或拥有灵活配置的过程控制,使企业能基于PC系统进行优势整合的设备诞生。这个设备即被定义为可编程自动化控制器,或者叫PAC。来自ARC咨询公司的工业分析家Craig Resnick在2002年首创了“PAC”的定义。ARC创造这一新名词基于2个原因:帮助自动化硬件用户更好地确定他们的应用需求;给予自动化硬件商一个更明确的概念用于帮助
6、他们阐述产品功能。合并PLC和PC技术用于工业控制的想法之前已出现过,但是只有通过如前述的“添加”的方法来实现,其中附加的中间件、处理器与一个或多个PLC协同工作。一个PAC,拥有先进的功能,需要纳入设计中。例如,执行功能包括计数、闭锁、PID回路控制、数据采集及传输,一个典型的PLC控制系统需要更多的、价格较昂贵的过程硬件。一个PAC则内置了以上所有功能。PAC的瞩目之处在于模块化的设计和架构,同样使用开放式的架构提供扩展性和设备及商用系统的互联性。特别的是,PAC冠以高效处理及I/O扫描的特点,并以多种方式使其能够融入企业的商用系统。根据ARC,可编程自动化控制器必须符合下列要求:1.在多
7、领域中的单一平台上操作包括逻辑、运动、驱动和过程控制2.采用一个单一的开发平台,使用通用的标签和一个单一的数据库用于不同门类的任务开发3.无缝集成控制器硬件和软件4.使用软件工具进行编程能设计控制程序以支持跨越多个机器或设备的“流程”5.在开放、模块化的架构中进行操作反映了工业应用中从设备布局到过程中的单元操作6.采用事实上的标准网络接口,语言和协议,使数据交换成为网络化的多供应商系统的一部分7.提供高效的处理和I/O扫描PAC的优点PAC控制解决方案,如PACSystems可实现工厂和OEM厂商都需要的优点:(1)提高生产率和操作效率: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
8、施和迁移;且由于它的开放性和灵活性,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)降低操作成本:使用通用、标准架构和网络,降低了操作成本,让工程师们能为一个体现成本效益、使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;只要求用户在一个统一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路径,保护在I/O和应用开发方面的投资。(3)使用户对其控制系统拥有更多控制力:使用户拥有更多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,并且可在任何地方设计、制造产品。的弱势:虽然PLC业界已经注意到了这一趋势,并通过将PC技术应用于PL
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