多年來，可編程邏輯控制器（PLC）給OEM 廠商和最終用戶提供了高可靠性的控制系統(tǒng)。然而，為了實(shí)現(xiàn)越來越多功能和不斷提高控制系統(tǒng)在工廠網(wǎng)絡(luò)上的通訊性能，PLC 的工程師們不得不考慮進(jìn)行硬件和軟件的更新?lián)Q代不斷地進(jìn)行硬件的重新設(shè)計(jì)和軟件的重新編程。現(xiàn)在，一種全新概念的控制系統(tǒng)，可編程自動(dòng)化控制器PAC 的出現(xiàn)，極大地提高了控制系統(tǒng)的靈活性、開放性和整體性能。PAC 可以使客戶不需重新設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)，就可以不斷獲得越升的系統(tǒng)性能。在PAC 控制器中的操作系統(tǒng)之上設(shè)計(jì)了一個(gè)通用的、適合于多平臺(tái)的（包括硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)平臺(tái)），便于移植用戶應(yīng)用程序的、輕便的控制引擎（control engine ），這樣保證使用PAC 系統(tǒng)的用戶可以使其編制的應(yīng)用程序獲得最大的應(yīng)用收益，并且還可以不斷地方便的優(yōu)化其自動(dòng)化平臺(tái)。

GE Fanuc 公司最新推出的革命性的新產(chǎn)品-PACSystems 系列,定位于工業(yè)領(lǐng)域的PAC產(chǎn)品,即能夠滿足用戶對(duì)系統(tǒng)性能的不斷提升的需要,而無需不斷地進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的更新?lián)Q代。對(duì)于不同的硬件平臺(tái)，PAC 系統(tǒng)提供了一個(gè)同樣的控制引擎和通用的編程軟件，使用戶選擇硬件系統(tǒng)有很大的靈活性。

對(duì)PAC 的需求
使用PLC 作為控制系統(tǒng)已經(jīng)有二十多年的歷史，PLC 為工業(yè)控制應(yīng)用提供了快速和可靠的解決方案，其設(shè)計(jì)滿足了工廠對(duì)于使用環(huán)境和可靠性的要求。然而，過去人們很少關(guān)注到，實(shí)際上這些PLC 控制器都是建立在各廠家專有架構(gòu)的基礎(chǔ)上，其編程和程序執(zhí)行的實(shí)現(xiàn)也是對(duì)于特定的應(yīng)用設(shè)計(jì)的。因此，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)中各層次的數(shù)據(jù)通訊需求---設(shè)備層控制層和管理層---整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)常需要整體的升級(jí)。然而，在最近幾年，很多組織已經(jīng)開始尋找不同的工廠底層設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而且把它們連接到操作和企業(yè)級(jí)的系統(tǒng)和流程。這種集在化的程度預(yù)示了更多的商業(yè)利益，包括：
·更優(yōu)越的操作性能有助于公司生產(chǎn)更高級(jí)的產(chǎn)品獲得利潤和擴(kuò)展業(yè)務(wù)
·賦予制造業(yè)更多的靈活性業(yè)養(yǎng)浪費(fèi)和對(duì)多變的市場做出迅速回應(yīng)
·加強(qiáng)和提高核心競爭力業(yè)更加清晰的定義市場和業(yè)務(wù)
·在任何地點(diǎn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)來擴(kuò)展產(chǎn)品流程和全球化
·采用通用和標(biāo)準(zhǔn)化的架構(gòu)來降低成本
·使資產(chǎn)保值來保持利益

傳統(tǒng)的控制解決方案通常較難提供所需的開放性和靈活性的好處，因?yàn)榇罅康钠脚_(tái)和系統(tǒng)必須部署為整個(gè)企業(yè)的自動(dòng)化。如果在某些設(shè)備不提供這些開放性和靈活性，在這些設(shè)備和系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)住處交換就是一件非常困難的工作。因此，對(duì)于目前的工業(yè)自動(dòng)化的需求，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)有以下一些局限性：
·由于使用了不同供應(yīng)商的多種平臺(tái)，控制系統(tǒng)實(shí)施并不是一件輕松和迅速的事；對(duì)于邏輯控制、過程控制和運(yùn)動(dòng)控制都有需要不同的編程；
·當(dāng)考察實(shí)施價(jià)值和新的自動(dòng)化控制技術(shù)時(shí)，用戶可能對(duì)采用這些技術(shù)和產(chǎn)品比較猶豫，因?yàn)樗麄兒ε录夹g(shù)會(huì)很快變得過時(shí)；
·升級(jí)系統(tǒng)性能所帶來的好處可能并不能補(bǔ)償對(duì)一個(gè)已存在的系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)所花費(fèi)的時(shí)間和開支；
·現(xiàn)行的自動(dòng)化系統(tǒng)在容納不斷增長的數(shù)據(jù)量方面經(jīng)常顯得力不從心；
·開發(fā)的數(shù)量、用戶和設(shè)計(jì)的工具和平臺(tái)導(dǎo)致在定義和實(shí)施自動(dòng)化平臺(tái)時(shí)大規(guī)模無可逆轉(zhuǎn)的延遲；
·一旦實(shí)施完畢和運(yùn)行，一個(gè)專門的控制系統(tǒng)可能在一種應(yīng)用中表現(xiàn)良好，但是想把它成功的遷移到其它的應(yīng)用中卻被證明是非常困難的。

考慮到這些局限性，PLC 的功能在最近幾年中已經(jīng)擴(kuò)展了不少，它提供了更多的應(yīng)用靈活性和互操作性。然而大多數(shù)PLC 制造商直到現(xiàn)在并不能成功的定義和改變他們的控制器來適應(yīng)這種革命性的變化，或者試圖擴(kuò)展這些工業(yè)應(yīng)用基石的功能，來滿足變革巨大的多種解決方案的需要。


PAC 的定義
由一個(gè)輕便的控制引擎支持，并且多種應(yīng)用使用的一種開發(fā)工具，PAC 系統(tǒng)保證了控制系統(tǒng)各功能真的統(tǒng)一集成，而不僅僅是一個(gè)完全無關(guān)的部件的拼湊的集成。PAC 定義了以下幾種特征和性能：
·多領(lǐng)域的功能包括邏輯控制運(yùn)動(dòng)控制過程控制和人機(jī)界面在統(tǒng)一平臺(tái)；
·一個(gè)滿足多領(lǐng)域自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成的通用開發(fā)平臺(tái)；
·允許OEM 廠商和最終用戶在統(tǒng)一平臺(tái)上部署多個(gè)控制應(yīng)用；
·有利于開放模塊化的控制架構(gòu)來適應(yīng)高度分布性的自動(dòng)化工廠環(huán)境；
·對(duì)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議語言等等使用既定的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)來保證多供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換。

PAC 與PLC 的區(qū)別
雖然PAC 形式與傳統(tǒng)的PLC 很相似，但PAC 系統(tǒng)的性能卻廣泛全面的多。PAC 是一種多功能控制器平臺(tái)，它包含了多種用戶可以按照自己意愿組合、搭配和實(shí)施的技術(shù)和產(chǎn)品。但與其相反，PLC 是一種基于專有架構(gòu)的產(chǎn)品，僅僅具備了制造商認(rèn)為必要的性能。

PAC 與PLC 最根本的不同在于它們的基礎(chǔ)不同。PLC 的性能倚賴于專用的硬件，PLC
的應(yīng)用程序的招待是依靠專用的硬件芯片來實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于PLC 的功能的改進(jìn)，如增加運(yùn)動(dòng)控制、過程控制或通訊功能，都需要使用不同的硬件，即使對(duì)于同一PLC 廠家，這種專用的硬件很難移植到不同性能的PLC 中，而且傳統(tǒng)的PLC 廠家的硬件結(jié)構(gòu)體系都是專有的高計(jì)，甚至于處理器芯片都是專用的芯片，這樣就導(dǎo)致了隨著PLC 功能需求的不斷提高，PLC的硬件體系變得越來越復(fù)雜，而且由于硬件的非通用性會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的功能前景和開放性受到很大的限制，這是為什么PLC 的CPU 的性能通常比PC 機(jī)的CPU 要落后得多的原因；另外PLC 的操作系統(tǒng)通常都是各PLC 廠家的專用操作系統(tǒng)，與目前流行的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不兼容，由于是專用的操作系統(tǒng)，其實(shí)時(shí)可靠性與功能都無法與通用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)相比，這要就導(dǎo)致了PLC 的整體性能的專用性和封閉性。

PAC 的性能是基于它的輕便控制引擎和標(biāo)準(zhǔn)的、通用的、開放的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、嵌入式硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及背板總線。PAC 的杰出輕便控制引擎是非常杰出的特點(diǎn)，在PAC 之前的PLC 等控制系統(tǒng)，用戶應(yīng)用程序的招待是通過硬件實(shí)現(xiàn)的，在PAC 設(shè)計(jì)了一個(gè)通用的、軟件形式的控制引擎用于應(yīng)用程序的執(zhí)行，控制引擎?zhèn)冇趯?shí)時(shí)操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序之間，這個(gè)控制引擎與硬件平臺(tái)無關(guān)，可以在不同平臺(tái)的PAC 系統(tǒng)間移植，因此對(duì)于用戶來說，同樣的應(yīng)用程序不需根據(jù)系統(tǒng)的功能需求和投資預(yù)算選擇不同性能的PAC 平臺(tái)。這樣，根據(jù)用戶需要的迅速的擴(kuò)展和變化，用戶的系統(tǒng)和程序無需變化，即可無縫移植。

PAC 的操作系統(tǒng)采用通用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，如GE Fanuc 的PACSystems 系列產(chǎn)品即采用通用的、成熟的WindRiver 公司的Vx Works 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，其可靠性已經(jīng)得到全球大量的應(yīng)用的證實(shí)，如美國火星探測器“奮進(jìn)號(hào)”和“勇氣號(hào)”所采有的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)即為Vx Works。 PAC 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)的，通用的嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣其處理器可以使用最新的高性能CPU， 如GE Fanuc 的PACSystems 系列產(chǎn)品的CPU 即采用了Pentium 300/700MHz 處理器而且即將推出Pentium M 處理器的CPU。

PAC 系統(tǒng)的背板總線通常采用標(biāo)準(zhǔn)的、開放的背板總線，如GE Fanuc 的PACSystems
系列的RX7i 采用了VME64 總線；RX3i 采用了cPCI 總線，這兩種總線是目前嵌入式控制領(lǐng)域中最流行的總線標(biāo)準(zhǔn)，均可以支持多CPU 并行處理功能，而且由于采用了標(biāo)準(zhǔn)的開放的背板總線，使得GE Fanuc 的PACSystems 系列的產(chǎn)品可以支持大量的第三方模塊集成到PACSystems 產(chǎn)品中，如CPU 模板、通訊模板、I/O 模板等，體現(xiàn)了開放性的優(yōu)越性。一個(gè)典型的例子是PACSystems 系列可以支持2.1G 的通訊速率。PAC 系統(tǒng)的編程軟件為統(tǒng)一平臺(tái)，集成了多領(lǐng)域的功能——包括邏輯控制，運(yùn)動(dòng)控制、過程控制和人機(jī)界面等各功能，對(duì)于數(shù)據(jù)點(diǎn)Tags 使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，并且在一個(gè)工程中支持多個(gè)PAC 目標(biāo)編程，既適合于過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用，也適合于工廠生產(chǎn)線多設(shè)備統(tǒng)一編程。PLC 基于專有技術(shù)建立，而PAC 的軟件和硬件由于采用了標(biāo)準(zhǔn)的通用的部件，可以使用COTS （商品現(xiàn)貨供應(yīng)）產(chǎn)品和技術(shù)，這樣：
·有助于確保系統(tǒng)的可靠性和可用性因?yàn)榭梢员ＷC硬件和軟件的迅速和方便的維
護(hù)；
·降低了系統(tǒng)價(jià)格和減少了停機(jī)時(shí)間因?yàn)榭梢噪S時(shí)得到現(xiàn)貨；
·提高了開放性靈活性和可擴(kuò)展性。

PAC 與PC Control 的區(qū)別
同樣作為可以利用最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)的高性能控制系統(tǒng)，PAC 與PC Control 也有著本質(zhì)的區(qū)別。PAC 使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，所有系統(tǒng)硬件/軟件功能的控制引擎和應(yīng)用程序負(fù)責(zé)，是真正的實(shí)時(shí)的，確定性的控制系統(tǒng)。PC Control 使用普通的商業(yè)操作系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制功能屬于操作系統(tǒng)任務(wù)的一部分，所有系統(tǒng)的硬件/軟件功能的控制屬于操作系統(tǒng)的一部分，屬于非實(shí)時(shí)、非確定性的控制系統(tǒng)。

PAC 的優(yōu)點(diǎn)
PAC 的控制解決方案，例如GE Fanuc 的PACSystems，實(shí)現(xiàn)了工廠和OEM 廠商都需
要的優(yōu)點(diǎn)：
·提高了生產(chǎn)率和操作效率：一個(gè)通用的輕便控制引擎和綜合工程開發(fā)平臺(tái)允許快速的開發(fā)、實(shí)施和遷移；并且，由于它的開放性和靈活性，確保了真正的控制匯集點(diǎn)和與操作以及企業(yè)級(jí)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的無縫集成，優(yōu)化了工廠的流程。
·降低了操作成本：使用通用、標(biāo)準(zhǔn)的架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)，降低了操作成本，讓工程師們能夠?yàn)橐粋€(gè)體現(xiàn)成本效益、使用現(xiàn)貨供應(yīng)的平臺(tái)選擇不同的系統(tǒng)部件，而不是專有的產(chǎn)品和技術(shù)；只要求用戶在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境上培訓(xùn)，而不是幾種；并且為用戶提供了一個(gè)無縫遷移路徑，保護(hù)了用戶在I/O 和應(yīng)用開發(fā)方面的投資。
·使用戶對(duì)他們的控制系統(tǒng)擁有更多的控制力：PAC-Systems 使用戶擁有了更多的靈活性來選擇適合每種特殊應(yīng)用的硬件和編程語言，以他們自己的時(shí)間表來規(guī)劃升
級(jí)，并且可以在任何地方設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)品。


GE Fanuc 公司的PACSystems 解決方案
最新的GE Fanuc 公司的PACSystems 產(chǎn)品系列，作為世界上第一代PAC 產(chǎn)品，其出
色的性能和結(jié)構(gòu)贏得了包括控制工程等雜志的多項(xiàng)大獎(jiǎng)（如圖3 ）。PACSystems 以基于標(biāo)準(zhǔn)嵌入式的商品化運(yùn)行系統(tǒng)架構(gòu)的控制引擎為特征，使引擎對(duì)多種平臺(tái)來說都十分輕便靈活，并使得用戶可以選擇適合特殊應(yīng)用的硬件和編程語言。系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)的通信機(jī)制如以太網(wǎng)、Profibus、DeviceNet 和智能網(wǎng)支持分布式的I/O。

PAC-Systems 的編程開發(fā)使用GE Fanuc 公司的CIMPLICITY Machine Edition 軟件。
這個(gè)開發(fā)軟件為開發(fā)、配置和診斷提供了通用的工程開發(fā)環(huán)境。用戶可以通過方便使用的基于Windows 的軟件開發(fā)控制軟件，并把它應(yīng)用到他們的控制系統(tǒng)中。標(biāo)記式開發(fā)語言、可重用代碼庫和用于改善在線故障分析的測試編輯環(huán)境，這些都說明CIMPLICITY Machine Edition 軟件是一種可以增加設(shè)計(jì)靈活性和改善工程效率和生產(chǎn)率的用戶友好的開發(fā)環(huán)境。GE Fanuc 公司的PACSystems 產(chǎn)品線由以下控制器組成，它們每一個(gè)都提供了不同的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：
·基于VME64 的RX7i 提供了所有標(biāo)準(zhǔn)VME 模塊，包括90-70 系列I/O 和VMIC 模
塊；
·RX3i，提供了高速PCI 總線數(shù)據(jù)傳輸率和更廣泛的擴(kuò)展功能來支持90-30 系列I/O
模塊；
·工業(yè)PC，一個(gè)全集成的顯示屏面和完全的工業(yè)PC；
·PCI 總線和VME 總線的可插拔卡為多種設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)接口。


RX7i 和RX3i
GE Fanuc 公司的PACSystems 系列產(chǎn)品目前RX7i 和RX3i 兩個(gè)系列。高性能的RX7i，2003 年4 月面世。它擁有4 倍于已有PLC 底板的速度和10MB 的可用來編程和文件存儲(chǔ)的內(nèi)存，PACSystems RX7i 是基于VME64，的支持各種標(biāo)準(zhǔn)VME模塊（包括90-70 系列I/O 和多CPU 結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行并行運(yùn)算處理），包含業(yè)界領(lǐng)先的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，使用Intel Pentium 300MHz 或700MHzCPU,內(nèi)置PMC 子板的10/100MHz以太網(wǎng)卡，并且通過光纖影像內(nèi)存技術(shù)支持冗余系統(tǒng)。RX3i，2004 年中面世，使用PCI 總線底板來支持高速PCI 數(shù)據(jù)傳輸率。支持標(biāo)準(zhǔn)底板使第三方可以方便的開發(fā)I/O、 通信、動(dòng)作控制、可視和其它模塊。第三方可以從GE Fanuc公司購買一個(gè)開發(fā)工具箱來修改配合RX3i 使用的標(biāo)準(zhǔn)的PCI 總線卡。RX3i 底板也可匹配90-30 系列I/O 模塊。目前的RX3i 模塊使用或者Intel Pentium 處理器。


遠(yuǎn)景展望
在可以預(yù)見的未來幾年內(nèi)，開放型、標(biāo)準(zhǔn)化、可移植性等特征對(duì)于用戶越來越重要，
并且由于對(duì)最新嵌入式系統(tǒng)和軟件技術(shù)的快速融合，PAC 系統(tǒng)會(huì)逐步取代PLC 系統(tǒng)成為控制系統(tǒng)的主流產(chǎn)品，在廣泛的領(lǐng)域內(nèi)給用戶提供最領(lǐng)先的技術(shù)，GE Fanuc 公司計(jì)劃引入附加PACSystems 模塊。除了發(fā)布工業(yè)PC 以及PCI 總線和VME 總線的可插拔卡之外，對(duì)產(chǎn)品線的支持將會(huì)包括控制器、對(duì)RX3i的中斷支持和其它功能。