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PAC產(chǎn)生的背景
目前很多現(xiàn)代化的工業(yè)應(yīng)用需要更多的功能要求，如網(wǎng)絡(luò)連接、設(shè)備互用、企業(yè)數(shù)據(jù)集成等，這些都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)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(shí)現(xiàn)這些功能，必須用單獨(dú)的處理器、網(wǎng)關(guān)或轉(zhuǎn)換器、運(yùn)行于獨(dú)立PC的軟件中間件以及企業(yè)系統(tǒng)級(jí)的專用軟件進(jìn)行綜合系統(tǒng)集成。
然而，隨著工業(yè)用機(jī)器和工廠系統(tǒng)的復(fù)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(dòng)化任務(wù)?，F(xiàn)在的自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)超越了PLC的功能范圍，使得工業(yè)機(jī)器領(lǐng)域的工程師必須在自動(dòng)化系統(tǒng)中集成更多更先進(jìn)的I/O、處理和控制策略。
新的可編程自動(dòng)化控制器（PAC）硬件系統(tǒng)就是這樣一個(gè)非凡的PLC系統(tǒng)擴(kuò)展方案，能夠很容易整合到PLC系統(tǒng)中，給工業(yè)機(jī)器增加更多的先進(jìn)功能，并提高機(jī)器的效率。
不過(guò)PLC歷史已久，在1969年就已問(wèn)世，當(dāng)時(shí)PC技術(shù)尚未成形，制造現(xiàn)場(chǎng)的整合概念也不多，因此自動(dòng)化系統(tǒng)多為單獨(dú)運(yùn)作（StandAlone），1980年P(guān)C技術(shù)開(kāi)始起飛，PCBased在20世紀(jì)末期開(kāi)始跨入自動(dòng)化領(lǐng)域，由于PC已是企業(yè)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，利用PC的高相容性來(lái)將作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與企業(yè)e化系統(tǒng)整合，已成制造業(yè)系統(tǒng)建置重點(diǎn)之一。
PCBased在自動(dòng)化應(yīng)用初期被PLC陣營(yíng)高度質(zhì)疑，至今市場(chǎng)上仍有相關(guān)疑慮，主要問(wèn)題有三點(diǎn)：
1.穩(wěn)定性─PC作業(yè)系統(tǒng)向來(lái)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(qiáng)化元件，容易發(fā)生當(dāng)機(jī)的情形。
3.程式設(shè)計(jì)環(huán)境不熟悉－工廠操作員必須有能力掌控系統(tǒng)，以便進(jìn)行維護(hù)或故障排除。使用階梯邏輯時(shí)，他們可以手動(dòng)強(qiáng)迫1個(gè)線圈到達(dá)需要的狀態(tài)，并迅速修補(bǔ)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(xué)習(xí)更新、更高階的工具。
不過(guò)在整合層面的考量下，也有工程師將PLC配合PC使用，以進(jìn)行資料記錄、連接至條碼掃瞄器、將資料加入資料庫(kù)，以及將資料公布至網(wǎng)站之故。這種架構(gòu)最大的問(wèn)題在于，這些系統(tǒng)往往難以組裝、故障排除及維護(hù)。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(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)并未考量到整合面，因此在系統(tǒng)整合時(shí)會(huì)遇到相當(dāng)大的問(wèn)題。
PAC的五大控制特性
為解決PLC與PCBased的整合問(wèn)題，美國(guó)研究機(jī)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(dòng)化控制器，美國(guó)國(guó)家儀器（NI）指出在ARC透過(guò)軟體功能的定義，來(lái)列出PAC的五大控制特性，包括：
1.多領(lǐng)域的功能性。在1個(gè)平臺(tái)上至少有2種功能，包括邏輯、運(yùn)動(dòng)、PID控制、磁碟以及處理，除了部份在I/O上做變動(dòng)以配合特殊協(xié)定之需要外，邏輯、運(yùn)動(dòng)、處理，以及PID，都只是軟體的1個(gè)函數(shù)。
2.單一的多元化開(kāi)發(fā)平臺(tái)，結(jié)合一般標(biāo)簽及單一資料庫(kù)，以存取所有的參數(shù)及功能。由于PAC是為了高階應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，因此它們需要更先進(jìn)的軟體。為了讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(wú)法合作無(wú)間的分散式軟體工具。
3.透過(guò)處理跨越多部機(jī)器或處理元件之資料流，并配合IEC61131-3、使用者導(dǎo)引，以及資料管理，使之能夠完成設(shè)計(jì)的軟體工具。另外一個(gè)簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的元件是高階圖形化開(kāi)發(fā)工具，它能夠輕易將工程師對(duì)于過(guò)程的概念轉(zhuǎn)變成實(shí)際控制機(jī)器的程式碼。
4.反應(yīng)出工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的開(kāi)放、模組化架構(gòu)，從工廠中的機(jī)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(yīng)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(shè)計(jì)所需的系統(tǒng)。
5.采用實(shí)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)做為網(wǎng)路界面、語(yǔ)言等，例如TCPIP、OPC&XML以及SQL查詢。對(duì)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(jī)構(gòu)其它部份順利進(jìn)行整合的關(guān)鍵。
PAC融合PLC與PCBased兩種技術(shù)，在PC層面，會(huì)大量應(yīng)用嵌入式技術(shù)，擁有使用軟體來(lái)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(fèi)性電子廠商用來(lái)制作客制晶片常用的電子元件，可使設(shè)備中重設(shè)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(diǎn)，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(shè)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(shè)計(jì)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(yīng)用程式的電腦。
過(guò)去只有熟悉低階程式設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如VHDL）的硬體設(shè)計(jì)師才能運(yùn)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(xiě)程式如NI的LabVIEWFPGA來(lái)建立客制控制運(yùn)算法，將下載至FPGA晶片。此功能讓工程師得以將執(zhí)行上對(duì)時(shí)間極度要求的功能結(jié)合至硬體中，例如極限開(kāi)關(guān)及鄰近感測(cè)器的偵測(cè)以及健康狀態(tài)監(jiān)視的應(yīng)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(yīng)用程式。
有業(yè)內(nèi)人士在談到價(jià)值時(shí)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(diǎn)，因此它是跨機(jī)械自動(dòng)化、電氣自動(dòng)化、儀表自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等專業(yè)的。這些特點(diǎn)使最終用戶獲得以下收益：設(shè)備的生命周期成本較低，資產(chǎn)的投資回報(bào)率提高，資產(chǎn)所有者總成本下降。
雖然部份PLC廠商認(rèn)為，PAC仍屬于PCBased產(chǎn)品，只是換了另一種包裝，但就市場(chǎng)整體面來(lái)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(lái)嵌入式技術(shù)將會(huì)被大量應(yīng)用在PAC，成為自動(dòng)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(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化中，兩者孰優(yōu)孰劣，下面從成本，高級(jí)功能，外形結(jié)構(gòu)，控制器，I/O和軟件等幾個(gè)方面的特征作分析。
北京精誠(chéng)智和教育科技有限公司11年來(lái)舉辦的企業(yè)內(nèi)訓(xùn)課程有：
西門子PLC企業(yè)內(nèi)訓(xùn)|羅克韋爾AB PLC|施耐德PLC|GE PLC|西門子PCS7|中低、高壓變頻器企業(yè)內(nèi)訓(xùn)|自動(dòng)化儀表|在線分析儀表|DCS集散控制系列|繼電保護(hù)及整定計(jì)算企業(yè)內(nèi)訓(xùn)|高壓電氣試驗(yàn)|發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)|設(shè)備潤(rùn)滑與油脂點(diǎn)檢|設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)|WINCC, IFIX,博圖軟件TIA, POTRAL V13,RSViewse,InTouch等工業(yè)組態(tài)軟件|SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)）|自動(dòng)化系統(tǒng)集成|工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信|現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)|液壓傳動(dòng)技術(shù)|壓縮機(jī)設(shè)備|管理人員能力提升|員工職業(yè)化塑造與責(zé)任感提升|班組長(zhǎng)管理能力提升，金牌班組長(zhǎng)|生產(chǎn)主管管理能力提升企業(yè)內(nèi)訓(xùn)課程
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