从PLC到PAC--名称变化的背后

从PLC到PAC--名称变化的背后

ARC咨询公司的一份报告中提到，自动化技术领域出现了一种新的发展趋势，即高端PLC的功能正在接近小型DCS和SCADA系统的功能，而可编程自动化控制器（PAC）这一新兴的技术的出现，改变了PLC市场格局。与PLC相比，PAC产品具有更强的通信能力、更大的存储容量和更快的CPU速度，从而使PLC成为一种通用的自动化平台组件。

三菱认为其Q系列PLC产品已经站在了PLC技术演进的最前沿

罗克韦尔自动化英国公司的控制与信息市场部经理Glenn Bates先生非常认同ARC的这一报告，同样认为PAC这样的多功能控制器平台是未来的发展趋势。“大约3年前，要同时实现逻辑控制、运动控制和过程控制任务还必须配置三类独立的控制器，即PLC、运动控制器和DCS。而今天，用户可以在一个统一的控制平台上实现顺序逻辑控制、传动控制、运动控制和过程控制，罗克韦尔自动化的ControlLogix就是这样的一种控制平台”，Bates先生说道。

ARC的报告还对PAC的定义还进行了如下的细分阐述：

●在一种平台上实现逻辑控制、传动控制、运动控制和过程控制等多种功能。
●具有公用对象标记和统一数据库的多学科开发平台。
●控制软件允许用户根据多个设备或多个过程单元之间的过程流进行控制设计。
●具有开放和模块化的结构，无论是工厂的机械设计还是过程行业的单元运行，都能满足其生产过程特点。
●网络接口和编程语言等都采用事实上的工业标准，能够实现不同供应商的自动化系统之间的数据交换，有利于实现多种产品的网络化集成。

“所有这些分类定义都可以用来描述ControlLogix平台”，Bates先生说道。

技术的演进

那么，PAC是如何从PLC演进而来的呢？三菱电机的控制系统专家Jeremy Shinton为我们作了解释。在千禧年来临时，曾有许多人预言标准PC将逐渐肩负起整个机械控制功能，控制终端都将运行标准的Windows操作系统，控制工程师们通过一些指令即可大大简化控制操作。PLC和控制系统中的很多其他组件都将被软件所取代。

事实上， PLC近几年的发展似乎仍然停滞不前，而PC则在很多领域突飞猛进。因此，将这两种力量合二为一就成为顺利成章的事情，PLC继续存在的时间将屈指可数。

“对那些一直习惯使用PLC的人来说，这种技术变化可能会让他们在一段时间内感到很不习惯”，Shinton说道，“但我们都知道，任何博学者都有智所不及的地方。当专业的分析师们正在向使用PLC的机械制造商们大谈PAC的时候，似乎尚未注意到很多厂级控制系统的设计人员正在更深入地使用着PLC。PLC的坚固可靠性比传统的SCADA系统更具有说服力，在过程领域中，新一代PLC控制器正受到越来越多的工程师的喜爱。”

在认为PC将代替PLC、PLC即将消亡的理论中，最明显的问题在于，PC容易发生系统崩溃。直到今天，我们仍不得不经常面对PC系统的失败，大家都明白PC更适合干什么样的工作，在什么场合下才应该寻求PC的帮助。

过程控制和机械控制都对时间响应要求非常严格。例如，一条生产线上的机械设备，可能需要在1秒钟之内执行一系列的功能，如开门、关闸、计数、驱动执行机构、质量监控、打标、互锁安全设施、打包和进行外包装等，每一个功能都紧跟其他几个相关的功能。数据处理的速度可能要求每秒完成10～100条指令，而且指令顺序不得有丝毫偏差。

的确，PC完全能够在1秒钟内处理成千上万条指令，但如何保证指令的有序进行却是个难题。相反，无论是硬接线的PLC还是联网的PLC，都能够实现正确的指令操作。PLC的程序扫描方式是可预测、可重复的，并且控制在一个固定的时间帧范围内；而PC在执行指令的时候，则可能受到PC操作系统同步运行的其他任务的干扰。

这种情况就是所谓的控制“确定性”问题。事实上，如果你摒弃PC用户友好的图形化终端界面，完全只运行MS-DOS操作系统，PC也可以具有确定性。但PC吸引人的地方正在于它那友好的图形终端界面，这正是二者的矛盾之处。

“追溯到20世纪90年代中期，当时PLC的发展前景相当乐观。但是你必须更多地看到它在过程控制领域的应用前景，而不是机械控制领域”，Shinton说道，“因此，一种新的PLC开始在制造商那里出现，它与PC一样智能化，与PC一样用户友好，同时又具有完全的确定性和可靠性。从很多地方来看，这种PLC几乎没有采用任何新的技术，只是引入了其他技术的优势并将其整合到一个传统的控制器架构中。”

与老式PLC的单处理器和固定配置相比，新型PLC的典型特征就是多处理器和高度模块化的结构。这些模块中，既有PLC离散控制功能模块，也有运动控制模块、模拟量监控模块、安全互锁模块，以及压力、流量和温度控制等，甚至还具有PC操作模块。所有模块只需简单地挂在一个背板上就能如期运行起来。

通过PC模块，可以很方便地将IT的功能集成到新型PLC中，如Web服务器的电子邮件功能、存储管理服务功能和FTP功能等。最重要的是，PC模块是一个固体装置，没有一般PC上带有的机械硬驱动元件、风扇或其他脆弱的移动设备，因而它具有与PLC类似的物理坚固性。

三菱电机推出的Q系列PLC代表了这一PLC技术演进的成果。这种新型PLC最初主要源自用PLC进行过程控制的需要，因为过程控制中对确定性和易配置性的要求非常高。对于重构一个现有的控制系统来说，用PLC比用DCS更容易实现，这也是用这种新型PLC最初给我们带来的感觉。

机械控制工程师们现在对这一新的PLC技术越来越有信心。事实上，新技术的名称已经变成了可编程自动控制器（PAC）。同时，名称的变化也意味着PAC现在仍然在不断吸收新的技术，还需要进一步与现有的、已存在多年的主流机械控制系统PLC区分开来。

引人注目的变化

对GE Fanuc公司而言，PAC技术的演变已经大大改变了他们所生产的控制器产品。“这不是高端或低端控制产品的问题，而是无论应用规模的大小，将所有用户需要的功能结合到一个平台上的问题”，GE Fanuc自动化方案部AEB&市场经理Marcel van Helten说道。

在GE Fanuc公司的PACSystems控制产品中，过程控制（相当于DCS功能）、离散控制、运动控制和人机界面（HMI）功能都合并到一个平台上，通过一种语言进行编程，实现了多个硬件平台的便捷互操作，并真正实现了多种控制选择的集成。

“为了实现上述目标，必须使用能够快速执行离散操作指令的处理器、具有足够的内存处理控制环路，以及能够有效地完成布尔运算和浮点运算”，van Helten先生认为，“PAC要能支持运动控制器以及像HART协议的总线I/O接口。”为此，GE Fanuc公司基于现有的Intel技术开发了开放的高端控制技术，这些Intel技术正应用于今天的PC中，但还达不到工业环境所要求的坚固性。van Helten还说，Intel技术的采用让PAC获得更快的处理器速度，而且获得比旧式PLC更大的内存容量。

名称变化的背后

“ARC咨询公司指出的发展趋势，包括大型PLC的功能正在接近小型DCS和SCADA系统，以及PAC控制器技术的兴起，其实都无法改变PLC的市场”，这是来自施耐德电气Jez Palmer先生的看法。他认为，PLC市场只会随着PLC产品本身的功能和柔性程度而改变，而不会因为我们对它的称呼而有所变化。

Palmer相信，任何行业在称呼现有的先进PLC产品或者将来的PLC产品的时候，主要考虑的还是一个语义上的问题。他说，“PLC的功能和角色在不断地发生变化，制造商和开发者们只是简单地想以这种方式来概括这些变化而已。”对PLC而言，重要的是关心控制系统的不同组件是如何运行并如何实现互操作的，这取决于PLC的功能和通讯两个方面。

对HMI来说，常常因具有平板智能而被称为“类SCADA”系统；而先进的SCADA系统也常因为具备强大的输出特征被描绘成“近DCS”系统。其实这些都不重要，。重要的是，如何通过这些不同的设备令最终用户的应用受益。

出于对用户利益的考虑，施耐德电气提出了两大技术方案。第一个是透明就绪方案，即在所有的施耐德自动化设备（包括PLC）上增加以太网通信接口和嵌入web服务器，利用以太网技术将所有自动化设备联网，并利用标准的Web浏览器完成这些设备的寻址；另一个技术方案就是Unity平台，一个软硬件一体化的控制平台，使PLC及其编程和集成功能更为简单、灵活和强大。“不管Unity是否最终成为一个PAC，集成的SCADA功能、自动化的可视功能或任何其他相关功能现在都能完全由系统设计者控制”，Palmer介绍道。事实上，Unity也是施耐德电气提出的协同自动化概念的基础。