研華公司工業(yè)自動(dòng)化事業(yè)群
PAC就是專為工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用所設(shè)計(jì)的嵌入式控制器，可進(jìn)行邏輯、動(dòng)作、流程控制以及視訊工作，但30年前，這項(xiàng)科技還屬于少部分國(guó)家及企業(yè)所擁有，它如何從昂貴的PLC到成為惠及大眾的技術(shù)？
30年前，多數(shù)的工業(yè)制造過(guò)程不是通過(guò)硬接線的繼電器邏輯控制，就是為模擬循環(huán)控制器所控制；那個(gè)時(shí)期，航天飛機(jī)里三部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存還不到100 KB，卻必須在這樣的內(nèi)存空間中執(zhí)行整套復(fù)雜的程序；同理可證，在30 年前，根本沒(méi)有個(gè)人計(jì)算機(jī) (PC)。
在過(guò)去這30年，我們一路披荊斬棘從硬接線繼電器走過(guò)模擬控制器，而計(jì)算機(jī)的進(jìn)化與改變，早已超越70年代所能想象的境界。
初期：可編成邏輯控制器 PLC
在70年代，當(dāng)時(shí)的微處理器速度慢、價(jià)格昂貴，且容易故障，內(nèi)存更是貴得嚇人。Bedford Associates的Richard Morley（后來(lái)推出「模塊化數(shù)字控制器」，MODICON）及 Allen-Bradley的Otto Struger 所面對(duì)的挑戰(zhàn)，是如何在汽車產(chǎn)業(yè)中推出一項(xiàng)稱為「可編成邏輯控制器」（Programmable Logic Controller，PLC）的裝置，來(lái)試圖消弭重新設(shè)計(jì)與重新連接硬接線繼電器邏輯所衍生的相關(guān)成本。由于汽車產(chǎn)業(yè)在導(dǎo)入PLC時(shí)省下驚人的成本，使得此裝置開(kāi)始大受歡迎。
中期：個(gè)人計(jì)算機(jī) PC
在30年前，辦公室的計(jì)算工作全靠微型計(jì)算機(jī)及大型計(jì)算機(jī)主機(jī)系統(tǒng)完成。多數(shù)計(jì)算機(jī)都是獨(dú)立的，但有些人開(kāi)始試驗(yàn)將幾臺(tái)計(jì)算機(jī)建構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，來(lái)執(zhí)行簡(jiǎn)單文字處理、或是電子表格，發(fā)展出的軟件每套的授權(quán)費(fèi)用都超過(guò)10,000美元，內(nèi)存與儲(chǔ)存裝置極其昂貴，而且數(shù)量非常缺乏。之后Apple、IBM、及多家制造商發(fā)展出簡(jiǎn)單便宜的“個(gè)人計(jì)算機(jī)”。到了90年代末，PC 已經(jīng)成為全世界商業(yè)及制造業(yè)計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)配備。
隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的價(jià)格越來(lái)越便宜、內(nèi)存及處理器的能力越來(lái)越強(qiáng)，可靠度變得越來(lái)越重要。到了 2000 年初，這些研究發(fā)展成一種稱為 PAC (Programmable Automation Controller) 的可編程自動(dòng)化控制器。ARC Advisory Group 的Craig Resnick是這個(gè)名詞的創(chuàng)造者，也就是以個(gè)人計(jì)算機(jī)式的架構(gòu)，來(lái)取代梯形圖邏輯可程序的PLC。他在 2002 年寫(xiě)到，PAC 包括：在單一平臺(tái)上可執(zhí)行邏輯、運(yùn)動(dòng)、制程控制功能，只需單一開(kāi)發(fā)工具、單一數(shù)據(jù)庫(kù)及相同的卷標(biāo)(tag)即可滿足不同的應(yīng)用需求。也能提供跨機(jī)臺(tái)或跨制程單元的軟件工具，以開(kāi)放式、模塊化的架構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口、程序語(yǔ)言，不同廠商的系統(tǒng)也能彼此交換數(shù)據(jù)。
相較于傳統(tǒng)的PLC舊式設(shè)計(jì)，PAC 優(yōu)點(diǎn)包括：可連結(jié)一般網(wǎng)絡(luò)，提供與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)(Fieldbus)的連結(jié)性；支持多種通訊協(xié)議；具備高運(yùn)算效能的CPU；可使用商用的操作系統(tǒng)，如:DOS、Linux、Windows CE等；提供超大的內(nèi)存與數(shù)據(jù)儲(chǔ)存空間；可用單一平臺(tái)同時(shí)進(jìn)行控制SCADA / HMI；提供更高性能的控制算法；可進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理；可開(kāi)發(fā)客制化的控制函數(shù)庫(kù)；可進(jìn)行復(fù)雜的過(guò)程控制模擬。事實(shí)上，在以前或現(xiàn)在凡是使用到硬接線繼電器、模擬控制器、或 PLC 的各種應(yīng)用，PAC 都能派上用場(chǎng)。當(dāng)然，有少數(shù)幾個(gè)例外，譬如需要非常快速運(yùn)動(dòng)的控制、或是安全裝置系統(tǒng)（SIS）。
嵌入式運(yùn)算大變革
PAC的誕生是「嵌入式運(yùn)算」普及化的結(jié)果，所謂「嵌入式運(yùn)算」的普及化也就是幾乎每臺(tái)裝置都內(nèi)建處理器。事實(shí)上，PAC就是專為工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用所設(shè)計(jì)的嵌入式控制器。
因此，隨著嵌入式運(yùn)算市場(chǎng)持續(xù)成長(zhǎng)，不僅帶動(dòng)PAC市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，同時(shí)，嵌入式運(yùn)算的最新技術(shù)也能夠應(yīng)用在PAC嵌入式控制器上。選擇使PAC 與選擇PLC、或選用桌上型計(jì)算機(jī)的PC，在操作使用上非常類似，首先您必須選取硬件及操作系統(tǒng)，接著還需要選取搭配的外圍裝置；最后選取 PAC 所要執(zhí)行的應(yīng)用程序。PAC勝過(guò)PLC的最大優(yōu)點(diǎn)在于，大部份的程序設(shè)計(jì)師精通使用這些高級(jí)語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序，懂得使用梯形圖的就相對(duì)少多了。 因此，使用 Windows 操作系統(tǒng)的PAC，讓使用者及機(jī)械制造商可以受益于龐大的程序代碼數(shù)據(jù)庫(kù)。
使用 PAC，您可挑選操作系統(tǒng) (OS)
PAC 皆內(nèi)建 DOS 或 Windows 操作系統(tǒng)，或是提供 Linux OS。 雖然 DOS 現(xiàn)在已經(jīng)不再流行，但還是具備其它操作系統(tǒng)所沒(méi)有的一些優(yōu)點(diǎn)。 首先，DOS 并不像 Windows 與 Linux 需要經(jīng)常更新，因此 DOS 式 PAC 撰寫(xiě)的程序代碼不會(huì)過(guò)時(shí)、或是因?yàn)楦屡c修補(bǔ)而有潛在性的毀損。 當(dāng)然，DOS 也更具成本效益，讓終端使用者或機(jī)械制造商以較低的功率要求操作，散熱的要求也相對(duì)降低， 使用 DOS 式的 PAC 更容易達(dá)到無(wú)風(fēng)扇 PAC 操作。
另一方面，Windows CE 的PAC 在應(yīng)用、外圍裝置、網(wǎng)絡(luò)通訊上，能將大多數(shù)的 Windows 功能發(fā)揮得淋漓盡致。 Windows操作系統(tǒng)能讓使用者將觸控式面板或平板監(jiān)視器連接到控制器的 VGA 接口上， 事實(shí)上，PAC 通常都建構(gòu)成復(fù)合式單元，將顯示器及控制器整合在同一個(gè)箱體內(nèi)。
使用者將面板軟件安裝至控制器中，可使用較為低價(jià)的平面面板取代觸控式面板。讓以 Windows CE 作為 PAC 的操作系統(tǒng)，也能夠使用一些 DOS 辦不到的特殊模塊，例如：透過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)及 USB 進(jìn)行連接。
有了硬件以后，接下來(lái)就是軟件。PAC 系統(tǒng)有三種軟件類型， 首先是操作系統(tǒng)，如前所述； 接下來(lái)是編程軟件；最后是能在 PAC 上執(zhí)行的應(yīng)用軟件程序。
多數(shù)熟悉PLC 的人員都慣用梯形圖、或 IEC61131-3 的其中一種程序語(yǔ)言。 而多數(shù)熟悉個(gè)人計(jì)算機(jī)的人員則習(xí)慣以更高級(jí)的程序語(yǔ)言來(lái)編輯程序，例如 Visual Basic、C++、Visual C等。PAC能夠兼容梯形圖、結(jié)構(gòu)文本、或 FBD 的 PLC 中心程序語(yǔ)言，并能馬上用來(lái)作為 SCADA 系統(tǒng)內(nèi)的“遠(yuǎn)程監(jiān)控單元”(remote terminal unit, RTU)，甚至可以執(zhí)行人機(jī)接口 (HMI)系統(tǒng)，并在分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，當(dāng)作點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)。
內(nèi)嵌Windows CE 系統(tǒng)的PAC 設(shè)計(jì)，搭配使用工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換器，便可以很容易地整合到標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)絡(luò)中。
使用Windows式PAC的其它優(yōu)點(diǎn)，還包括在負(fù)責(zé)操作制造過(guò)程控制器的同一臺(tái)機(jī)械上，執(zhí)行現(xiàn)有的程序及應(yīng)用程序的能力。以PAC整合控制數(shù)據(jù)歷程及HMI相當(dāng)容易，傳統(tǒng)式的PLC設(shè)計(jì)要做到這點(diǎn)就有些困難了。在過(guò)去這十年，PAC已經(jīng)用實(shí)力證明，可借助市場(chǎng)現(xiàn)有的軟硬件，達(dá)到更耐用、更可靠且功能強(qiáng)大并廣為市場(chǎng)接受。
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