從PLC到PAC--名稱變化的背后

從PLC到PAC--名稱變化的背后

ARC咨詢公司的一份報(bào)告中提到，自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了一種新的發(fā)展趨勢(shì)，即高端PLC的功能正在接近小型DCS和SCADA系統(tǒng)的功能，而可編程自動(dòng)化控制器（PAC）這一新興的技術(shù)的出現(xiàn)，改變了PLC市場(chǎng)格局。與PLC相比，PAC產(chǎn)品具有更強(qiáng)的通信能力、更大的存儲(chǔ)容量和更快的CPU速度，從而使PLC成為一種通用的自動(dòng)化平臺(tái)組件。

三菱認(rèn)為其Q系列PLC產(chǎn)品已經(jīng)站在了PLC技術(shù)演進(jìn)的最前沿

羅克韋爾自動(dòng)化英國(guó)公司的控制與信息市場(chǎng)部經(jīng)理Glenn Bates先生非常認(rèn)同ARC的這一報(bào)告，同樣認(rèn)為PAC這樣的多功能控制器平臺(tái)是未來的發(fā)展趨勢(shì)。“大約3年前，要同時(shí)實(shí)現(xiàn)邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制和過程控制任務(wù)還必須配置三類獨(dú)立的控制器，即PLC、運(yùn)動(dòng)控制器和DCS。而今天，用戶可以在一個(gè)統(tǒng)一的控制平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)順序邏輯控制、傳動(dòng)控制、運(yùn)動(dòng)控制和過程控制，羅克韋爾自動(dòng)化的ControlLogix就是這樣的一種控制平臺(tái)”，Bates先生說道。

ARC的報(bào)告還對(duì)PAC的定義還進(jìn)行了如下的細(xì)分闡述：

●在一種平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)邏輯控制、傳動(dòng)控制、運(yùn)動(dòng)控制和過程控制等多種功能。
●具有公用對(duì)象標(biāo)記和統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的多學(xué)科開發(fā)平臺(tái)。
●控制軟件允許用戶根據(jù)多個(gè)設(shè)備或多個(gè)過程單元之間的過程流進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。
●具有開放和模塊化的結(jié)構(gòu)，無論是工廠的機(jī)械設(shè)計(jì)還是過程行業(yè)的單元運(yùn)行，都能滿足其生產(chǎn)過程特點(diǎn)。
●網(wǎng)絡(luò)接口和編程語言等都采用事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同供應(yīng)商的自動(dòng)化系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，有利于實(shí)現(xiàn)多種產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)化集成。

“所有這些分類定義都可以用來描述ControlLogix平臺(tái)”，Bates先生說道。

技術(shù)的演進(jìn)

那么，PAC是如何從PLC演進(jìn)而來的呢？三菱電機(jī)的控制系統(tǒng)專家Jeremy Shinton為我們作了解釋。在千禧年來臨時(shí)，曾有許多人預(yù)言標(biāo)準(zhǔn)PC將逐漸肩負(fù)起整個(gè)機(jī)械控制功能，控制終端都將運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的Windows操作系統(tǒng)，控制工程師們通過一些指令即可大大簡(jiǎn)化控制操作。PLC和控制系統(tǒng)中的很多其他組件都將被軟件所取代。

事實(shí)上， PLC近幾年的發(fā)展似乎仍然停滯不前，而PC則在很多領(lǐng)域突飛猛進(jìn)。因此，將這兩種力量合二為一就成為順利成章的事情，PLC繼續(xù)存在的時(shí)間將屈指可數(shù)。

“對(duì)那些一直習(xí)慣使用PLC的人來說，這種技術(shù)變化可能會(huì)讓他們?cè)谝欢螘r(shí)間內(nèi)感到很不習(xí)慣”，Shinton說道，“但我們都知道，任何博學(xué)者都有智所不及的地方。當(dāng)專業(yè)的分析師們正在向使用PLC的機(jī)械制造商們大談PAC的時(shí)候，似乎尚未注意到很多廠級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員正在更深入地使用著PLC。PLC的堅(jiān)固可靠性比傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)更具有說服力，在過程領(lǐng)域中，新一代PLC控制器正受到越來越多的工程師的喜愛?！?

在認(rèn)為PC將代替PLC、PLC即將消亡的理論中，最明顯的問題在于，PC容易發(fā)生系統(tǒng)崩潰。直到今天，我們?nèi)圆坏貌唤?jīng)常面對(duì)PC系統(tǒng)的失敗，大家都明白PC更適合干什么樣的工作，在什么場(chǎng)合下才應(yīng)該尋求PC的幫助。

過程控制和機(jī)械控制都對(duì)時(shí)間響應(yīng)要求非常嚴(yán)格。例如，一條生產(chǎn)線上的機(jī)械設(shè)備，可能需要在1秒鐘之內(nèi)執(zhí)行一系列的功能，如開門、關(guān)閘、計(jì)數(shù)、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、質(zhì)量監(jiān)控、打標(biāo)、互鎖安全設(shè)施、打包和進(jìn)行外包裝等，每一個(gè)功能都緊跟其他幾個(gè)相關(guān)的功能。數(shù)據(jù)處理的速度可能要求每秒完成10～100條指令，而且指令順序不得有絲毫偏差。

的確，PC完全能夠在1秒鐘內(nèi)處理成千上萬條指令，但如何保證指令的有序進(jìn)行卻是個(gè)難題。相反，無論是硬接線的PLC還是聯(lián)網(wǎng)的PLC，都能夠?qū)崿F(xiàn)正確的指令操作。PLC的程序掃描方式是可預(yù)測(cè)、可重復(fù)的，并且控制在一個(gè)固定的時(shí)間幀范圍內(nèi)；而PC在執(zhí)行指令的時(shí)候，則可能受到PC操作系統(tǒng)同步運(yùn)行的其他任務(wù)的干擾。

這種情況就是所謂的控制“確定性”問題。事實(shí)上，如果你摒棄PC用戶友好的圖形化終端界面，完全只運(yùn)行MS-DOS操作系統(tǒng)，PC也可以具有確定性。但PC吸引人的地方正在于它那友好的圖形終端界面，這正是二者的矛盾之處。

“追溯到20世紀(jì)90年代中期，當(dāng)時(shí)PLC的發(fā)展前景相當(dāng)樂觀。但是你必須更多地看到它在過程控制領(lǐng)域的應(yīng)用前景，而不是機(jī)械控制領(lǐng)域”，Shinton說道，“因此，一種新的PLC開始在制造商那里出現(xiàn)，它與PC一樣智能化，與PC一樣用戶友好，同時(shí)又具有完全的確定性和可靠性。從很多地方來看，這種PLC幾乎沒有采用任何新的技術(shù)，只是引入了其他技術(shù)的優(yōu)勢(shì)并將其整合到一個(gè)傳統(tǒng)的控制器架構(gòu)中。”

與老式PLC的單處理器和固定配置相比，新型PLC的典型特征就是多處理器和高度模塊化的結(jié)構(gòu)。這些模塊中，既有PLC離散控制功能模塊，也有運(yùn)動(dòng)控制模塊、模擬量監(jiān)控模塊、安全互鎖模塊，以及壓力、流量和溫度控制等，甚至還具有PC操作模塊。所有模塊只需簡(jiǎn)單地掛在一個(gè)背板上就能如期運(yùn)行起來。

通過PC模塊，可以很方便地將IT的功能集成到新型PLC中，如Web服務(wù)器的電子郵件功能、存儲(chǔ)管理服務(wù)功能和FTP功能等。最重要的是，PC模塊是一個(gè)固體裝置，沒有一般PC上帶有的機(jī)械硬驅(qū)動(dòng)元件、風(fēng)扇或其他脆弱的移動(dòng)設(shè)備，因而它具有與PLC類似的物理堅(jiān)固性。

三菱電機(jī)推出的Q系列PLC代表了這一PLC技術(shù)演進(jìn)的成果。這種新型PLC最初主要源自用PLC進(jìn)行過程控制的需要，因?yàn)檫^程控制中對(duì)確定性和易配置性的要求非常高。對(duì)于重構(gòu)一個(gè)現(xiàn)有的控制系統(tǒng)來說，用PLC比用DCS更容易實(shí)現(xiàn)，這也是用這種新型PLC最初給我們帶來的感覺。

機(jī)械控制工程師們現(xiàn)在對(duì)這一新的PLC技術(shù)越來越有信心。事實(shí)上，新技術(shù)的名稱已經(jīng)變成了可編程自動(dòng)控制器（PAC）。同時(shí)，名稱的變化也意味著PAC現(xiàn)在仍然在不斷吸收新的技術(shù)，還需要進(jìn)一步與現(xiàn)有的、已存在多年的主流機(jī)械控制系統(tǒng)PLC區(qū)分開來。

引人注目的變化

對(duì)GE Fanuc公司而言，PAC技術(shù)的演變已經(jīng)大大改變了他們所生產(chǎn)的控制器產(chǎn)品?！斑@不是高端或低端控制產(chǎn)品的問題，而是無論應(yīng)用規(guī)模的大小，將所有用戶需要的功能結(jié)合到一個(gè)平臺(tái)上的問題”，GE Fanuc自動(dòng)化方案部AEB&市場(chǎng)經(jīng)理Marcel van Helten說道。

在GE Fanuc公司的PACSystems控制產(chǎn)品中，過程控制（相當(dāng)于DCS功能）、離散控制、運(yùn)動(dòng)控制和人機(jī)界面（HMI）功能都合并到一個(gè)平臺(tái)上，通過一種語言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)硬件平臺(tái)的便捷互操作，并真正實(shí)現(xiàn)了多種控制選擇的集成。

“為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，必須使用能夠快速執(zhí)行離散操作指令的處理器、具有足夠的內(nèi)存處理控制環(huán)路，以及能夠有效地完成布爾運(yùn)算和浮點(diǎn)運(yùn)算”，van Helten先生認(rèn)為，“PAC要能支持運(yùn)動(dòng)控制器以及像HART協(xié)議的總線I/O接口?！睘榇?，GE Fanuc公司基于現(xiàn)有的Intel技術(shù)開發(fā)了開放的高端控制技術(shù)，這些Intel技術(shù)正應(yīng)用于今天的PC中，但還達(dá)不到工業(yè)環(huán)境所要求的堅(jiān)固性。van Helten還說，Intel技術(shù)的采用讓PAC獲得更快的處理器速度，而且獲得比舊式PLC更大的內(nèi)存容量。

名稱變化的背后

“ARC咨詢公司指出的發(fā)展趨勢(shì)，包括大型PLC的功能正在接近小型DCS和SCADA系統(tǒng)，以及PAC控制器技術(shù)的興起，其實(shí)都無法改變PLC的市場(chǎng)”，這是來自施耐德電氣Jez Palmer先生的看法。他認(rèn)為，PLC市場(chǎng)只會(huì)隨著PLC產(chǎn)品本身的功能和柔性程度而改變，而不會(huì)因?yàn)槲覀儗?duì)它的稱呼而有所變化。

Palmer相信，任何行業(yè)在稱呼現(xiàn)有的先進(jìn)PLC產(chǎn)品或者將來的PLC產(chǎn)品的時(shí)候，主要考慮的還是一個(gè)語義上的問題。他說，“PLC的功能和角色在不斷地發(fā)生變化，制造商和開發(fā)者們只是簡(jiǎn)單地想以這種方式來概括這些變化而已?！睂?duì)PLC而言，重要的是關(guān)心控制系統(tǒng)的不同組件是如何運(yùn)行并如何實(shí)現(xiàn)互操作的，這取決于PLC的功能和通訊兩個(gè)方面。

對(duì)HMI來說，常常因具有平板智能而被稱為“類SCADA”系統(tǒng)；而先進(jìn)的SCADA系統(tǒng)也常因?yàn)榫邆鋸?qiáng)大的輸出特征被描繪成“近DCS”系統(tǒng)。其實(shí)這些都不重要，。重要的是，如何通過這些不同的設(shè)備令最終用戶的應(yīng)用受益。

出于對(duì)用戶利益的考慮，施耐德電氣提出了兩大技術(shù)方案。第一個(gè)是透明就緒方案，即在所有的施耐德自動(dòng)化設(shè)備（包括PLC）上增加以太網(wǎng)通信接口和嵌入web服務(wù)器，利用以太網(wǎng)技術(shù)將所有自動(dòng)化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，并利用標(biāo)準(zhǔn)的Web瀏覽器完成這些設(shè)備的尋址；另一個(gè)技術(shù)方案就是Unity平臺(tái)，一個(gè)軟硬件一體化的控制平臺(tái)，使PLC及其編程和集成功能更為簡(jiǎn)單、靈活和強(qiáng)大。“不管Unity是否最終成為一個(gè)PAC，集成的SCADA功能、自動(dòng)化的可視功能或任何其他相關(guān)功能現(xiàn)在都能完全由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者控制”，Palmer介紹道。事實(shí)上，Unity也是施耐德電氣提出的協(xié)同自動(dòng)化概念的基礎(chǔ)。