為什麼需要使用PAC
PAC 這個概念的提出是針對PLC而來。作為一種快速和可靠的解決方案
，PLC的設計滿足了工廠對於使用環境和可靠性的需求
，而且其編程方式也非常適合機電工程師的思維習慣，故PLC自問世以來在自動化控製係統領域獨領風騷已經有20多年的曆史了。目前的PLC已經不僅局限於在邏輯控製的應用
，一些新一代的大中型PLC已經具備了比較強大的浮點數據運算能力和較為豐富完備的通信界麵，可以完成今日的係統化與複雜化的自動控製技術。
在當前的自動化應用裏，對自動化控製係統已經提出了更高的要求
，圖1列出了這些要求所帶來的變化。
雖然PLC業界已經注意到了這一趨勢，並通過將PC技術應用於PLC產品，直接提供OPC Server、WEB Server及IEEE標準通信接口等，以提供更高的應用靈活性。但是受限於傳統PLC專屬式的設計，其操作性和靈活性很差（即使對於同一品牌的PLC），並不能完全滿足用戶的要求：
●傳統的PLC均不能提供主動的事件通知

，係統的集中監視管理有賴於服務器主機的主動定時查詢。
●因為在實時信息上的欠缺，要實現跨PLC的事件處理比較困難，且速度延遲，效果不佳。
●無法提供本地直接處理的預約控製
，預約控製完全有賴於服務器主機的集中處理，所以係統當機時，立刻停止。
●係統的建構由於采用了不同供應商的多種平台，為整合各種不同的專用總線，係統之銜接有賴於第三方提供的OPC Server或Gateway，故其實施並不是一件輕鬆和容易的事情。
●係統升級將必須付出重新設計的成本和時間，其不可預見成本太高。
●梯形圖程序的設計是基於個案進行，每一專案均無法完全複製應用
，無法實現標準化，從而工程設計費用無法降低。
●現行自動化係統的數據容量太小，在適應新的應用需求時顯得力不從心。
●無法實現實時同步遠程的數據傳輸，與PDA、手機的連接比較困難。
● 需要通過PC或第三方設備來實現基於WEB的遠程數據發布。

什麼是PAC雖然從外形上來看，PAC與傳統的PLC非常相似，但究其實質
，PAC係xi統tong的de性xing能neng卻que廣guang泛fan得de多duo。作zuo為wei一yi種zhong多duo功gong能neng的de控kong製zhi平ping台tai

，用yong戶hu可ke以yi根gen據ju係xi統tong的de需xu要yao，組zu合he和he搭da配pei相xiang關guan的de技ji術shu和he產chan品pin以yi實shi現xian功gong能neng的de側ce重zhong。因yin為wei基ji於yu同tong一yi發fa展zhan平ping台tai進jin行xing開kai發fa，所suo以yi采cai用yongPAC係統保證了控製係統各功能模塊具有統一性，而不僅是一個完全無關的部件拚湊成的集合體。綜合業界專家的意見，所謂PAC係統應該具備以下一些主要的特征和性能（圖2）：
(1) 提供通用發展平台和單一數據庫，以滿足多領域自動化係統設計和集成的需求。
(2) 一個輕便的控製引擎

，可以實現多領域的功能，包括：邏輯控製、過程控製、運動控製和人機界麵等。
(3) 允yun許xu用yong戶hu根gen據ju係xi統tong實shi施shi的de要yao求qiu在zai同tong一yi平ping台tai上shang運yun行xing多duo個ge不bu同tong功gong能neng的de應ying用yong程cheng序xu
，並bing根gen據ju控kong製zhi係xi統tong的de設she計ji要yao求qiu，在zai各ge程cheng序xu間jian進jin行xing係xi統tong資zi源yuan的de分fen配pei。
(4) 采用開放的模塊化的硬件架構以實現不同功能的自由組合與搭配
，減少係統升級帶來的開銷。
(5) 支持IEC-61158現場總線規範
，可以實現基於現場總線的高度分散性的工廠自動化環境。
(6) 支持事實上的工業以太網標準，可以與工廠的EMS、ERP係統輕易集成。
(7) 使用既定的網絡協議、程序語言標準來保障用戶的投資及多供應商網絡的數據交換。

PAC係統的關鍵技術
PAC的產生受益於近年來在嵌入式係統領域的發展與進步。在硬件方麵，有重要意義的包括：嵌入式硬件係統設計
，其中具有代表意義的是CPU技術的發展；現場總線技術的發展
；工業以太網的廣泛應用。在軟件方麵則包括：嵌入式實時操作係統
；軟邏輯編程技術；嵌入式組態軟件的發展等。試分別說明如下：
(1) 跟隨摩爾定律的發展，最新的高性能CPU在獲得更高的處理能力的同時，其體積更小
、功(gong)耗(hao)更(geng)低(di)，從(cong)而(er)在(zai)出(chu)眾(zhong)的(de)計(ji)算(suan)能(neng)力(li)以(yi)及(ji)工(gong)業(ye)用(yong)戶(hu)最(zui)為(wei)關(guan)心(xin)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)方(fang)麵(mian)獲(huo)得(de)平(ping)衡(heng)，使(shi)製(zhi)造(zao)廠(chang)商(shang)有(you)可(ke)能(neng)去(qu)選(xuan)擇(ze)通(tong)用(yong)的(de)標(biao)準(zhun)的(de)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)結(jie)構(gou)進(jin)行(xing)設(she)計(ji)
，擺(bai)脫(tuo)傳(chuan)統(tong)PLC因采用專有的硬件結構體係帶來的局限，使係統具備更為豐富的功能前景和開放性。在現有麵世的PAC係統中，被廣泛采用的是低功耗
、高性能的SOC (System On Chip) 核心處理器。這裏麵既有采用CISC架構的CPU，如Mobile Pentium係列CPU，也有采用RISC架構的CPU
，如ARM係列、SHx係列等
，當然也有使用MIPS CPU的。綜合比較而言，由於RISC CPU在應用於工業控製係統時所具備的綜合優勢，采用RISC CPU的係統占據了目前市場所供應的控製係統的多數。
(2) 經過14年的紛爭
，最後IEC的現場總線標準化組織經投票，接納了8種現場總線成為IEC61158現場總線標準。IEC61158現場總線標準的最終塵埃落定
，使在工業控製在設備層和傳感器層有了可以遵循的標準。但是由於這8zhongxianchangzongxiancaiyongdetongxinxieyiwanquanbutong，yinci，yaoshixianzhexiezongxiandejianronghehucaozuoshishifenkunnande。qikenengdechulushicaiyongyijingshitongyongdeguojibiaozhunEthernet、TCP/IP等協議

，並使其符合工業應用的要求
，而且這種方案最容易被很多國家的用戶、集成商、OEM及製造商接受和歡迎。
(3) 通用的嵌入式實時操作係統獲得了長足的發展
，並獲得了廣泛的應用。傳統的美國風河公司的Vx Works、PSOS操作係統在高端領域還是有很高的占有率

；另一引人注目的趨勢是微軟公司的Windows CE在推出.net版本以後，有效解決了硬實時的問題，並以其低廉的價格和廣泛的客戶群獲得了用戶的青睞；作為開放源碼的代表
，Linux操作係統也推出了其嵌入式版本
，並以其在成本
、開放性、安全性上麵的優勢
，獲得一些特殊應用客戶及中小製造商的歡迎。
(4) 符合IEC-61131-3標準的軟邏輯編程語言的發展，有效的整合了傳統PLC在編程技術上的積累，使廣大的機電工程師可以在基於PC的係統上使用其熟悉的編程方式實現其控製邏輯。另一方麵在PAC係統上，工程師也可以使用高階語言實現複雜的算法或通信編程。
(5) 在人機界麵的部分，一些軟邏輯開發工具均同時提供HMI開發套件。如果有更進一步的需求

，一些專業的SCADA/HMI軟件廠商也提供針對嵌入式係統開發的套裝軟件。

目前主流的PAC係統
目前已有多個廠家提供符合PAC定義的特征與性能的產品，其中有代表性的有：GE Fanuc的PACSystemsTM RX3i/7i、NI的Compact FieldPoint
、Beckoff 的CX1000、ICPDAS的WinCon/LinCon等。
其中GE Fanuc的PACSystemsTM RX3i/7i的CPU采用了Pentium III 300/700MHz處理器，操作係統為風河公司的Vx Works
，RX3i為VME64總線，RX7i為CompactPCI總線；NI的Compact FieldPoint的CPU即將升級到Pentium IV-M 2.5GHz處理器
，其特色在於整合了測試測量領域中應用非常廣泛的開發平台LabView；Beckoff 的CX1000的CPU為Pentium MMX 266MHz處理器

；操作係統為Windows CE .net或Embedded Windows XP；ICPDAS的WinCon/LinCon的CPU為StrongRAM 206MHz處理器，WinCon的操作係統為Windows CE .net；LinCon的操作係統為Embedded Linux。
圖3是ICPDAS（泓格）的WinCon，我們就以此為例來說明目前新一代PAC可以完成的功能及其特點：
(1) I/O模塊 WinCon支持的I/O模塊分成三類：串行式連接、Ethernet網絡連接、並行式（Build in I/O）連接等。此三種架構的I/O Module都有適用的場合，對應所規劃的信號響應速度
，選擇所需的種類。
另外WinCon的網絡I/O將陸續支援CAN(Control Area Network) 總線與泓格自有的FRNet
，透過Modbus/RTU、CANOpen


、DeviceNet等通信規約
，可以與泓格的I-7000

、I-8000及其他廠牌的CAN I/O相連接
，而FRNet則是沿用了PLC架構的優點，采用Token Ring的方式，無需軟件協議，在固定的時間內可以掃描所有的I/O點，再透過Dual-Port RAM的方式與主控製層做溝通。
(２) Soft PLC 提供ISaGRAF、Micro Trace Mode等Soft Logic PLC的軟件包，可以完全執行PLC的梯形圖程序功能。使用方式就是先於PC上編輯設計梯形圖應用程序，然後下載至WinCon-8000執行。也就是可以當作一台PLC來使用，而且還有以下幾點PLC所不能做到的功能
，如此架構可以產生PLC Plus的效果。
(3) SCADA係統 提供Embedded View、Indusoft Web Studio、AdAstrA Embedded HMI等套裝監控係統。由於WinCon上提供的是執行版本，先在PC上設計所要的監控畫麵


，然後下載至WinCon上執行。這些監控係統也具備各種PLC的通信模塊以及OPC Client的驅動程序，所以除了與WinCon本身的I/O模塊通信外，還很容易地與其他PLC通信。
(4) OPC和Modbus支援 WinCon提供OPC以及Modbus等兩種數據通信方式，可以與外部係統做I/O信號值的數據交換。這些通信方式為工控業界的兩大通信標準，所以係統整合也可以實現標準化。舉例來說：以前任何一個程序要與PLC相連以讀寫相關信號點
，必須自行設計通信驅動程序，但是對於各種PLC不同的通信方式及信號安排都需熟悉，係統設計門坎非常的高。如今隻要依據以上兩種通信標準
，市麵上有許多組件可以使用。
(5) SQL數據庫 標準的關係型數據庫

，與Windows SQL Server同一等級。一般控製係統因為受限於硬件的架構，隻能專注於信號點的處理
，而無法做大量數據的處理。但是PC軟(ruan)硬(ying)件(jian)係(xi)統(tong)的(de)發(fa)展(zhan)

，使(shi)得(de)此(ci)方(fang)麵(mian)的(de)基(ji)礎(chu)係(xi)統(tong)健(jian)全(quan)，而(er)且(qie)價(jia)格(ge)更(geng)便(bian)宜(yi)，因(yin)此(ci)大(da)量(liang)資(zi)料(liao)的(de)儲(chu)存(cun)及(ji)處(chu)理(li)變(bian)成(cheng)可(ke)能(neng)
，可(ke)以(yi)擴(kuo)展(zhan)許(xu)多(duo)新(xin)的(de)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)。當(dang)數(shu)據(ju)越(yue)詳(xiang)細(xi)，活(huo)用(yong)數(shu)據(ju)的(de)機(ji)會(hui)越(yue)多(duo)，就(jiu)會(hui)創(chuang)造(zao)許(xu)多(duo)新(xin)的(de)功(gong)能(neng)；信息越透明就會使得控製更為精確，同時也降低人為的錯誤率，並且延伸出許多新的應用。
(6) 網絡聯機iPush 此功能打開一扇網絡方便門
，使得應用係統使用者不用知道背後複雜的網絡處理程序。以往如果設計網絡係統，就必須知道TCP/IP、Socket、網絡通信規約7層架構等技術知識
，然後設計網絡通信程序，又要考慮通信量
、通信速度、Socket API使用
、通信Timing的掌握等高級的程序設計技巧。同時通信的形式又有多種選擇，如短信、語音通知、影像傳輸
、E-mail、Message、主動廣播、多數或單獨通知、通信頻率、單向或雙向通信等不同方式。最後接收端的選擇也是多樣性，例如：監控係統、OPC Server、Excel
、PDA、手機、Internet瀏覽器等。如今以上的一切都交給iPush就可以了。
(7) 開發工具應用 如果要自行開發程序
，有Visual Basic .NET
、Visual C#
、Embedded Visual C++等多種工具。同時也有多種接口API以作為整合設計用。例如：控製I/O的DLL、iPush組件、SCADA System API、SQL Server API、Modbus Protocol DLL、OPC接jie口kou等deng。也ye就jiu是shi可ke以yi由you各ge種zhong功gong能neng層ceng麵mian得de到dao所suo要yao的de連lian接jie接jie口kou，如ru此ci形xing成cheng一yi個ge完wan全quan的de整zheng合he係xi統tong，無wu論lun從cong哪na一yi方fang麵mian切qie入ru都dou可ke以yi得de到dao滿man意yi的de整zheng合he性xing。所suo以yi使shi用yong者zhe可ke以yi放fang心xin去qu設she計ji特te有you功gong能neng的de程cheng序xu

，然ran後hou整zheng合he至zhi原yuan有you套tao裝zhuang係xi統tong
，變bian成cheng一yi個ge新xin的de應ying用yong係xi統tong。

遠景展望
在可以預見的幾年內，對標準性
、開放性、可互操作性
、可移植性的要求將是用戶至為關心的自動化產品的重要特征，作為融彙了IPC和PLC的優點的PACxitongbijiangchengweikongzhixitongdezhuliu。zidonghuagongyingshangzaizuijinjinianjianghuituichugengduoshihegelingyugexinghuayingyongdekongzhiqijixindegongneng，yimanzushichangguangfanhebuduanzengchangdexuqiu。

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