當今的自動化技術(shù)發(fā)展迅速，正處于一個快速變革的時代。從半導(dǎo)體到消費類電子產(chǎn)品、再到汽車和航空制造業(yè)、以及輕工業(yè)和物流行業(yè)等多種不同的工業(yè)領(lǐng)域都面臨著日益激烈的全球競爭壓力，他們需要進一步降低成本、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，并能夠迅速完成產(chǎn)品的更新?lián)Q代。而采用最新的自動化技術(shù)正是解決這一系列問題的有效手段。

1、PAC控制技術(shù)產(chǎn)生的背景

自20世紀70年代，PLC取代了原有的繼電器控制系統(tǒng)以來，被廣泛地使用到各種控制系統(tǒng)中，成為自動化領(lǐng)域中極具競爭力的控制工具。其優(yōu)勢為：高可靠性和穩(wěn)定性。但傳統(tǒng)PLC的體系結(jié)構(gòu)是封閉的，各PLC廠家的硬件體系互不兼容，編程語言及指令系統(tǒng)也各異，當用戶選擇了一種PLC產(chǎn)品后，必須選擇與其相應(yīng)的控制規(guī)程，并且學(xué)習(xí)特定的編程語言。盡管如此，PLC還是在很多工業(yè)應(yīng)用中被使用。據(jù)來自ARC、聯(lián)合開發(fā)公司（VDC）以及網(wǎng)上PLC培訓(xùn)資源PLC．net的專家估計，80％的PLC用于小型應(yīng)用（1～128I／O）；78％的PLC的I／O是數(shù)字的；80％的PLC應(yīng)用問題可由20條梯形邏輯指令集來解決。但是，如果要在工程中開發(fā)剩余的20％的應(yīng)用時，我們就不得不突破PLC的限制了。

20世紀90年代，隨著計算機技術(shù)的不斷提高與發(fā)展，人們開始考慮使用PC機來進行系統(tǒng)控制，以求通過PC來滿足剩余的20％的應(yīng)用，給用戶帶來更多的選擇。在許多工程應(yīng)用中，PC機已能實現(xiàn)原來PLC的控制功能。并且具有更強的數(shù)據(jù)處理能力、強大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能以及能夠執(zhí)行比較復(fù)雜的控制算法和其近乎無限制的存儲容量等優(yōu)勢。但是基于PC的自動化控制也有其不足之處，其設(shè)備的可靠性、實時性和穩(wěn)定性都較差，而這3個方面正是在工業(yè)現(xiàn)場經(jīng)常需要克服的問題。

2、PAC控制技術(shù)的特點及其優(yōu)勢

由于PC和PLC都有其各自的優(yōu)缺點，因此，人們開發(fā)出了新的控制器來解決20％的應(yīng)用，并把PLC和PC的特性最佳地結(jié)合在一起。市場調(diào)查公司ARC咨詢機構(gòu)首次采用了PAC或可編程自動化控制器這一術(shù)語，它定義了一種新類型的控制器，該控制器是由一個輕便的控制引擎作為支持，并且提供了多種功能的開發(fā)工具。這種控制器結(jié)合了PC的處理器、RAM和軟件的優(yōu)勢，以及PLC固有的可靠性、堅固性和分布特性。在ARC的“可編程邏輯控制器世界概覽”研究中，ARC提出了PAC的5個重要特點。分別為：①多功能性，在一個平臺上至少有兩個邏輯、運動、PID控制、驅(qū)動和處理功能；②單一的多功能開發(fā)平臺使用通用的標記和單個數(shù)據(jù)庫來訪問所有的參數(shù)和功能；③通過結(jié)合IEC61131—3，用戶向?qū)Ш蛿?shù)據(jù)管理，軟件工具能設(shè)計出在跨越多個機器和處理單元的處理流程；④開放的，模塊化結(jié)構(gòu)能解決從工廠機器布置到加工車間中單元操作的工業(yè)應(yīng)用；⑤采用既定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和程序語言標準來保障用戶的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換，如TCP／IP，OPC．XML和SQL查詢語言。

與傳統(tǒng)的控制技術(shù)相比，PAC技術(shù)主要具有以下優(yōu)點。

1）采用單一的控制器。PAC具有單一的控制器，可用于處理數(shù)字和模擬I／O，具有運動視覺功能和模塊化儀器，因此當用戶需要視覺等功能時就不必購買其他控制器了。

2）高級控制。高級控制如模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制技術(shù)不僅需要強大的浮點處理器，而且還需要占用大量的內(nèi)存，PAC平臺就可以滿足這些條件。

3）實時分析。PAC可以實時地采集來自模擬或數(shù)字I／O通道的數(shù)據(jù)，并且對這些數(shù)據(jù)進行實時的分析，從而能有效地檢測故障狀態(tài)。如進行階次跟蹤和振動分析來檢測機器的運行狀況。

4）安全性。PLC在通過以太網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)包是非加密的，所以它并不適合用于防止黑客入侵。而PAC發(fā)送的數(shù)據(jù)包是可以加密的。雖然這并不是目前最需要考慮的因素，但是未來安全性必然會成為一個重要的方面。

5）多種速度的確定性應(yīng)用。PLC只能以固定的速度運行，所以它不能以不同的速率來獨立完成各任務(wù)。而PAC上運行的操作系統(tǒng)就具有這樣的特性，它可以進行并行處理。

6）靈活的記憶功能。PAC有一個模塊，可升級的記憶功能，允許用戶執(zhí)行系統(tǒng)以滿足當前的應(yīng)用要求，以及可在將來進行一定的擴展。而PLC只有固定的記憶容量。

7）機器視覺。由于受到數(shù)據(jù)傳輸速率的限制，PLC平臺上不能提供視覺功能。PAC的機器視覺可以檢測出利用傳統(tǒng)的方法很難測量出來的產(chǎn)品缺陷和錯誤。

8）提高生產(chǎn)率。一個通用的輕便控制引擎和綜合工程開發(fā)的平臺允許快速開發(fā)、實施和遷移項目工程；并且，由于它的開放性和靈活性，確保了控制點和操作以及企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的無縫連接，優(yōu)化了工廠的流程，提高了生產(chǎn)效率。

9）降低了操作成本。由于使用了通用標準架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)，使用戶能夠從成本的角度出發(fā)來選擇不同的系統(tǒng)部件，而不是專有的產(chǎn)品和技術(shù)；只要求用戶在統(tǒng)一的平臺和開發(fā)環(huán)境下培訓(xùn)，而不需要學(xué)習(xí)多種專用環(huán)境；為用戶提供了一個無縫的遷移路徑，保護了用戶在I／O和應(yīng)用開發(fā)方面的投資。

3、PAC控制技術(shù)的解決方案及主要產(chǎn)品

從定義可以看出PAC其實是一個系統(tǒng)的概念。它包括了兩部分內(nèi)容：一體化的軟件平臺和基于開放式模塊化結(jié)構(gòu)的硬件平臺。PAC技術(shù)的解決方案也圍繞這兩個方面展開。

一般來說，有兩種提供PAC軟件的方式：基于PLC控制的軟件和基于PC控制的軟件。

1）基于PLC控制的軟件方案。絕大多數(shù)PLC廠商通過在已有的掃描式架構(gòu)中增加新的功能來建立PAC軟件，這些新功能包括以太網(wǎng)通信，運動控制和高級算法。通常他們會保留PLC熟悉的編程方式以及在邏輯和控制方面固有的特點。因此這種PAC軟件通常是為了適合特殊類型的應(yīng)用而設(shè)計的。

2）基于PC控制的軟件方案。在PC方面，主要的解決方案是通過采用實時操作系統(tǒng)（RTOS）如來自美國WindRiver公司的Vx Works來實現(xiàn)的。實時操作系統(tǒng)能夠控制系統(tǒng)的各個層面，從I／O讀寫速率到控制器上各個線程的優(yōu)先級。并且為了使用戶能更為容易地開發(fā)出可靠的控制程序，生產(chǎn)廠商增加了抽象層和I／O讀寫架構(gòu)。因而這種靈活的軟件非常適合于定制控制，數(shù)據(jù)記錄和通信等方面的應(yīng)用。

硬件方面的解決方案主要是依靠先進的CPU技術(shù)和開放式的設(shè)計（如：工業(yè)以太網(wǎng)）。根據(jù)摩爾定律，最新的CPU在其體積更小、功耗更低的情況下數(shù)據(jù)處理能力卻變的更強。從而使用戶在獲得更為穩(wěn)定、可靠的CPU的同時還獲得了出眾的計算能力。也使得制造廠商有可能去選擇標準的嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，擺脫傳統(tǒng)PLC因采用專有的硬件結(jié)構(gòu)體系所帶來的局限，使系統(tǒng)具有更為豐富的功能前景。所謂開放就是在產(chǎn)品設(shè)計、元器件選擇、網(wǎng)絡(luò)通信、操作系統(tǒng)、監(jiān)控及顯示等方面都采用國際標準或大家公認的工業(yè)標準。時刻想到標準化就能使不同廠家的產(chǎn)品兼容、互換、并且能連接在同一個網(wǎng)絡(luò)中運行。像工業(yè)以太網(wǎng)就是這樣的標準。以太網(wǎng)（Ethernet）自1975年問世以來，至今市場占有率已高達80％，毫無疑問是當今LAN（局域網(wǎng)）領(lǐng)域中首屈一指的網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)可以分為很多等級，一般簡單的控制系統(tǒng)沒有必要采用以太網(wǎng)，但對復(fù)雜的系統(tǒng)是很有用的，操作方便，而且能直觀地看到各處的圖像。