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PAC產(chǎn)生的背景
目前很多現(xiàn)代化的工業(yè)應用需要更多的功能要求，如網(wǎng)絡連接、設備互用、企業(yè)數(shù)據(jù)集成等，這些都遠遠超過了傳統(tǒng)的、基于離散-邏輯控制的PLC所能提供的功能。想要基于PLC的系統(tǒng)實現(xiàn)這些功能，必須用單獨的處理器、網(wǎng)關(guān)或轉(zhuǎn)換器、運行于獨立PC的軟件中間件以及企業(yè)系統(tǒng)級的專用軟件進行綜合系統(tǒng)集成。
然而，隨著工業(yè)用機器和工廠系統(tǒng)的復雜性的增加，PLC已經(jīng)很難而且也不可能成為完成所有自動化任務?，F(xiàn)在的自動化系統(tǒng)已經(jīng)超越了PLC的功能范圍，使得工業(yè)機器領(lǐng)域的工程師必須在自動化系統(tǒng)中集成更多更先進的I/O、處理和控制策略。
新的可編程自動化控制器（PAC）硬件系統(tǒng)就是這樣一個非凡的PLC系統(tǒng)擴展方案，能夠很容易整合到PLC系統(tǒng)中，給工業(yè)機器增加更多的先進功能，并提高機器的效率。
不過PLC歷史已久，在1969年就已問世，當時PC技術(shù)尚未成形，制造現(xiàn)場的整合概念也不多，因此自動化系統(tǒng)多為單獨運作（StandAlone），1980年P(guān)C技術(shù)開始起飛，PCBased在20世紀末期開始跨入自動化領(lǐng)域，由于PC已是企業(yè)作業(yè)的標準平臺，利用PC的高相容性來將作業(yè)現(xiàn)場與企業(yè)e化系統(tǒng)整合，已成制造業(yè)系統(tǒng)建置重點之一。
PCBased在自動化應用初期被PLC陣營高度質(zhì)疑，至今市場上仍有相關(guān)疑慮，主要問題有三點：
1.穩(wěn)定性─PC作業(yè)系統(tǒng)向來給人穩(wěn)定性不足的印象，不能做為控制之用。
2.可靠性－PC使用非工業(yè)強化元件，容易發(fā)生當機的情形。
3.程式設計環(huán)境不熟悉－工廠操作員必須有能力掌控系統(tǒng)，以便進行維護或故障排除。使用階梯邏輯時，他們可以手動強迫1個線圈到達需要的狀態(tài)，并迅速修補受影響的程式碼，以便迅速控制系統(tǒng)，但是PC系統(tǒng)要求操作員學習更新、更高階的工具。
不過在整合層面的考量下，也有工程師將PLC配合PC使用，以進行資料記錄、連接至條碼掃瞄器、將資料加入資料庫，以及將資料公布至網(wǎng)站之故。這種架構(gòu)最大的問題在于，這些系統(tǒng)往往難以組裝、故障排除及維護。系統(tǒng)工程師往往必須處理整合不同廠商間的軟硬體，然而這些設備在設計時并未考量到整合面，因此在系統(tǒng)整合時會遇到相當大的問題。
PAC的五大控制特性
為解決PLC與PCBased的整合問題，美國研究機構(gòu)ARC提出了PAC架構(gòu)，PAC英文全名是AutomationResearchCorporation，中文則是可程式自動化控制器，美國國家儀器（NI）指出在ARC透過軟體功能的定義，來列出PAC的五大控制特性，包括：
1.多領(lǐng)域的功能性。在1個平臺上至少有2種功能，包括邏輯、運動、PID控制、磁碟以及處理，除了部份在I/O上做變動以配合特殊協(xié)定之需要外，邏輯、運動、處理，以及PID，都只是軟體的1個函數(shù)。
2.單一的多元化開發(fā)平臺，結(jié)合一般標簽及單一資料庫，以存取所有的參數(shù)及功能。由于PAC是為了高階應用而設計的，因此它們需要更先進的軟體。為了讓系統(tǒng)設計更有效率，軟體必須是一款單一整合軟體套件，而不是未經(jīng)處理、無法合作無間的分散式軟體工具。
3.透過處理跨越多部機器或處理元件之資料流，并配合IEC61131-3、使用者導引，以及資料管理，使之能夠完成設計的軟體工具。另外一個簡化系統(tǒng)設計的元件是高階圖形化開發(fā)工具，它能夠輕易將工程師對于過程的概念轉(zhuǎn)變成實際控制機器的程式碼。
4.反應出工業(yè)應用環(huán)境的開放、模組化架構(gòu)，從工廠中的機器配置到處理廠中的元件操作皆含括在內(nèi)。由于所有工業(yè)應用都需要大量的自訂功能，因此硬體必須提供模組化功能，工程師可以選擇適用的元件。軟體必須讓工程師能夠增加及移除模組，以設計所需的系統(tǒng)。
5.采用實質(zhì)標準做為網(wǎng)路界面、語言等，例如TCPIP、OPC&XML以及SQL查詢。對于現(xiàn)代控制系統(tǒng)而言，和企業(yè)網(wǎng)路的通訊是非常重要的。雖然PAC含有乙太網(wǎng)路連接埠，但是通訊用軟體是與機構(gòu)其它部份順利進行整合的關(guān)鍵。
PAC融合PLC與PCBased兩種技術(shù)，在PC層面，會大量應用嵌入式技術(shù)，擁有使用軟體來定義硬體的能力就是其一，PAC將采用FPGA作為控制元件，F(xiàn)PGA是消費性電子廠商用來制作客制晶片常用的電子元件，可使設備中重設組態(tài)邏輯電路，執(zhí)行多種功能，用于連接功能區(qū)塊的可程式接點，以及將資料輸入及輸出晶片的I/O區(qū)塊。只要定義可重設組態(tài)邏輯電路的功能，以及彼此之間和I/O間的連接方式，電子設計者就可以創(chuàng)造客制晶片，而不需要生產(chǎn)客制的ASIC。FPGA就像擁有1部可以重新布署內(nèi)部電路以執(zhí)行特定應用程式的電腦。
過去只有熟悉低階程式設計語言（如VHDL）的硬體設計師才能運用FPGA技術(shù)。但之后系統(tǒng)控制工程師可以利用PC軟體撰寫程式如NI的LabVIEWFPGA來建立客制控制運算法，將下載至FPGA晶片。此功能讓工程師得以將執(zhí)行上對時間極度要求的功能結(jié)合至硬體中，例如極限開關(guān)及鄰近感測器的偵測以及健康狀態(tài)監(jiān)視的應用等。由于控制程式直接在晶片中執(zhí)行，因此工程師可以迅速建立具備客制通訊協(xié)定或高速控制回路的應用程式。
有業(yè)內(nèi)人士在談到價值時表示，PAC的所有部件均按軟件和硬件集成最靈活、最方便、成本最低為出發(fā)點，因此它是跨機械自動化、電氣自動化、儀表自動化、計算機等專業(yè)的。這些特點使最終用戶獲得以下收益：設備的生命周期成本較低，資產(chǎn)的投資回報率提高，資產(chǎn)所有者總成本下降。
雖然部份PLC廠商認為，PAC仍屬于PCBased產(chǎn)品，只是換了另一種包裝，但就市場整體面來看，PAC的確已逐漸成形，包括西門子在內(nèi)的大廠，均已紛紛推出產(chǎn)品，未來嵌入式技術(shù)將會被大量應用在PAC，成為自動化系統(tǒng)的重要技術(shù)之一。
PLC和PAC的功能比較與性能分析
PAC與PLC廣泛應用于工業(yè)自動化中，兩者孰優(yōu)孰劣，下面從成本，高級功能，外形結(jié)構(gòu)，控制器，I/O和軟件等幾個方面的特征作分析。
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