plc和pac孰優(yōu)孰劣之爭(zhēng)由來已久，前一段時(shí)間在網(wǎng)絡(luò)上看到了一篇關(guān)于plc與pac發(fā)展歷程匯總的文章，覺得里面確實(shí)有不少可圈可點(diǎn)之處，但是，也有不少個(gè)人不太贊同的地方。在此，借這篇網(wǎng)絡(luò)文章的諸多內(nèi)容，闡述一下自己對(duì)“plc與pac之爭(zhēng)”的一些觀點(diǎn)！
全球化正在從根本上改變行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者如何制定商業(yè)目標(biāo)。這些目標(biāo)包括，提升工廠和設(shè)備利用率，產(chǎn)量，產(chǎn)品質(zhì)量，可用性，安全性，以及帶來績(jī)效，極大地影響自動(dòng)化的資本投資。自動(dòng)化供應(yīng)商，特別是plc和基于plc的pac供應(yīng)商在這樣的環(huán)境中發(fā)展形勢(shì)看好，這些產(chǎn)品被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，幫助企業(yè)面對(duì)提高生產(chǎn)力，降低產(chǎn)品成本，降低工廠運(yùn)營(yíng)費(fèi)用以及提高投資回報(bào)率。
pac產(chǎn)生的背景
目前很多現(xiàn)代化的工業(yè)應(yīng)用需要更多的功能要求，如網(wǎng)絡(luò)連接、設(shè)備互用、企業(yè)數(shù)據(jù)集成等，這些都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)的、基于離散-邏輯控制的plc所能提供的功能。想要基于plc的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這些功能，必須用單獨(dú)的處理器、網(wǎng)關(guān)或轉(zhuǎn)換器、運(yùn)行于獨(dú)立pc的軟件中間件以及企業(yè)系統(tǒng)級(jí)的專用軟件進(jìn)行綜合系統(tǒng)集成。
然而，隨著工業(yè)用機(jī)器和工廠系統(tǒng)的復(fù)雜性的增加，plc已經(jīng)很難而且也不可能成為完成所有自動(dòng)化任務(wù)?，F(xiàn)在的自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)超越了plc的功能范圍，使得工業(yè)機(jī)器領(lǐng)域的工程師必須在自動(dòng)化系統(tǒng)中集成更多更先進(jìn)的i/o、處理和控制策略。
新的可編程自動(dòng)化控制器（pac）硬件系統(tǒng)就是這樣一個(gè)非凡的plc系統(tǒng)擴(kuò)展方案，能夠很容易整合到plc系統(tǒng)中，給工業(yè)機(jī)器增加更多的先進(jìn)功能，并提高機(jī)器的效率。
不過plc歷史已久，在1969年就已問世，當(dāng)時(shí)pc技術(shù)尚未成形，制造現(xiàn)場(chǎng)的整合概念也不多，因此自動(dòng)化系統(tǒng)多為單獨(dú)運(yùn)作（standalone），1980年pc技術(shù)開始起飛，pcbased在20世紀(jì)末期開始跨入自動(dòng)化領(lǐng)域，由于pc已是企業(yè)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，利用pc的高相容性來將作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與企業(yè)e化系統(tǒng)整合，已成制造業(yè)系統(tǒng)建置重點(diǎn)之一。
pcbased在自動(dòng)化應(yīng)用初期被plc陣營(yíng)高度質(zhì)疑，至今市場(chǎng)上仍有相關(guān)疑慮，主要問題有三點(diǎn)：
1.穩(wěn)定性─pc作業(yè)系統(tǒng)向來給人穩(wěn)定性不足的印象，不能做為控制之用。
2.可靠性－pc使用非工業(yè)強(qiáng)化元件，容易發(fā)生當(dāng)機(jī)的情形。
3.程式設(shè)計(jì)環(huán)境不熟悉－工廠操作員必須有能力掌控系統(tǒng)，以便進(jìn)行維護(hù)或故障排除。使用階梯邏輯時(shí)，他們可以手動(dòng)強(qiáng)迫1個(gè)線圈到達(dá)需要的狀態(tài)，并迅速修補(bǔ)受影響的程式碼，以便迅速控制系統(tǒng)，但是pc系統(tǒng)要求操作員學(xué)習(xí)更新、更高階的工具。
不過在整合層面的考量下，也有工程師將plc配合pc使用，以進(jìn)行資料記錄、連接至條碼掃瞄器、將資料加入資料庫，以及將資料公布至網(wǎng)站之故。這種架構(gòu)最大的問題在于，這些系統(tǒng)往往難以組裝、故障排除及維護(hù)。系統(tǒng)工程師往往必須處理整合不同廠商間的軟硬體，然而這些設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)并未考量到整合面，因此在系統(tǒng)整合時(shí)會(huì)遇到相當(dāng)大的問題。
pac的五大控制特性
為解決plc與pcbased的整合問題，美國(guó)研究機(jī)構(gòu)arc提出了pac架構(gòu)，pac英文全名是automation research corporation，中文則是可程式自動(dòng)化控制器，美國(guó)國(guó)家儀器（ni）指出在arc透過軟體功能的定義，來列出pac的五大控制特性，包括：
1.多領(lǐng)域的功能性。在1個(gè)平臺(tái)上至少有2種功能，包括邏輯、運(yùn)動(dòng)、pid控制、磁碟以及處理，除了部份在i/o上做變動(dòng)以配合特殊協(xié)定之需要外，邏輯、運(yùn)動(dòng)、處理，以及pid，都只是軟體的1個(gè)函數(shù)。
2.單一的多元化開發(fā)平臺(tái)，結(jié)合一般標(biāo)簽及單一資料庫，以存取所有的參數(shù)及功能。由于pac是為了高階應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，因此它們需要更先進(jìn)的軟體。為了讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)更有效率，軟體必須是一款單一整合軟體套件，而不是未經(jīng)處理、無法合作無間的分散式軟體工具。
3.透過處理跨越多部機(jī)器或處理元件之資料流，并配合iec61131-3、使用者導(dǎo)引，以及資料管理，使之能夠完成設(shè)計(jì)的軟體工具。另外一個(gè)簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的元件是高階圖形化開發(fā)工具，它能夠輕易將工程師對(duì)于過程的概念轉(zhuǎn)變成實(shí)際控制機(jī)器的程式碼。
4.反應(yīng)出工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的開放、模組化架構(gòu)，從工廠中的機(jī)器配置到處理廠中的元件操作皆含括在內(nèi)。由于所有工業(yè)應(yīng)用都需要大量的自訂功能，因此硬體必須提供模組化功能，工程師可以選擇適用的元件。軟體必須讓工程師能夠增加及移除模組，以設(shè)計(jì)所需的系統(tǒng)。
5.采用實(shí)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)做為網(wǎng)路界面、語言等，例如tcpip、opc&xml以及sql查詢。對(duì)于現(xiàn)代控制系統(tǒng)而言，和企業(yè)網(wǎng)路的通訊是非常重要的。雖然pac含有乙太網(wǎng)路連接埠，但是通訊用軟體是與機(jī)構(gòu)其它部份順利進(jìn)行整合的關(guān)鍵。
pac融合plc與pcbased兩種技術(shù)，在pc層面，會(huì)大量應(yīng)用嵌入式技術(shù)，擁有使用軟體來定義硬體的能力就是其一，pac將采用fpga作為控制元件，fpga是消費(fèi)性電子廠商用來制作客制晶片常用的電子元件，可使設(shè)備中重設(shè)組態(tài)邏輯電路，執(zhí)行多種功能，用于連接功能區(qū)塊的可程式接點(diǎn)，以及將資料輸入及輸出晶片的i/o區(qū)塊。只要定義可重設(shè)組態(tài)邏輯電路的功能，以及彼此之間和i/o間的連接方式，電子設(shè)計(jì)者就可以創(chuàng)造客制晶片，而不需要生產(chǎn)客制的asic。fpga就像擁有1部可以重新布署內(nèi)部電路以執(zhí)行特定應(yīng)用程式的電腦。
過去只有熟悉低階程式設(shè)計(jì)語言（如vhdl）的硬體設(shè)計(jì)師才能運(yùn)用fpga技術(shù)。但之后系統(tǒng)控制工程師可以利用pc軟體撰寫程式如ni的labviewfpga來建立客制控制運(yùn)算法，將下載至fpga晶片。此功能讓工程師得以將執(zhí)行上對(duì)時(shí)間極度要求的功能結(jié)合至硬體中，例如極限開關(guān)及鄰近感測(cè)器的偵測(cè)以及健康狀態(tài)監(jiān)視的應(yīng)用等。由于控制程式直接在晶片中執(zhí)行，因此工程師可以迅速建立具備客制通訊協(xié)定或高速控制回路的應(yīng)用程式。
有業(yè)內(nèi)人士在談到價(jià)值時(shí)表示，pac的所有部件均按軟件和硬件集成最靈活、最方便、成本最低為出發(fā)點(diǎn)，因此它是跨機(jī)械自動(dòng)化、電氣自動(dòng)化、儀表自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等專業(yè)的。這些特點(diǎn)使最終用戶獲得以下收益：設(shè)備的生命周期成本較低，資產(chǎn)的投資回報(bào)率提高，資產(chǎn)所有者總成本下降。
雖然部份plc廠商認(rèn)為，pac仍屬于pcbased產(chǎn)品，只是換了另一種包裝，但就市場(chǎng)整體面來看，pac的確已逐漸成形，包括西門子在內(nèi)的大廠，均已紛紛推出產(chǎn)品，未來嵌入式技術(shù)將會(huì)被大量應(yīng)用在pac，成為自動(dòng)化系統(tǒng)的重要技術(shù)之一。
plc和pac的功能比較與性能分析
pac與plc廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化中，兩者孰優(yōu)孰劣，下面從成本，高級(jí)功能，外形結(jié)構(gòu)，控制器，i/o和軟件等幾個(gè)方面的特征作分析。
1、成本-哪種更經(jīng)濟(jì)
采用了單一的控制器節(jié)省了成本。它具有單一的控制器和機(jī)箱，可用于處理數(shù)字和模擬i/o，具有運(yùn)動(dòng)、視覺功能和模塊化儀器，因此不再需要花錢購買多個(gè)控制器。正因?yàn)槿绱?，如果需要控制系統(tǒng)具有多種功能，如視覺或模塊化儀器，那么采用pac將是最為經(jīng)濟(jì)的選。
2、多功能實(shí)時(shí)控制的高級(jí)功能
過程控制進(jìn)行優(yōu)化的高級(jí)控制
由于能源或材料的成本很高的，對(duì)過程控制來說，工程師往往要對(duì)pid控制算法要進(jìn)行優(yōu)化，以最大程度地減少浪費(fèi)。這些算法常常采用如模糊邏輯或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制設(shè)計(jì)技術(shù)，從而可以最大限度地降低過程控制的穩(wěn)定時(shí)間。傳統(tǒng)的plc所能實(shí)現(xiàn)的pid控制算法并沒有為特定的過程控制進(jìn)行優(yōu)化，若采用高級(jí)的控制算法不僅需要強(qiáng)大的浮點(diǎn)處理器，而且還要占用大量的內(nèi)存，但若使用pac平臺(tái)則可以滿足過程控制進(jìn)行優(yōu)化的要求。
監(jiān)控的實(shí)時(shí)分析
對(duì)機(jī)器運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控的系統(tǒng)中，需要實(shí)時(shí)采集來自模擬或數(shù)字i/o通道的數(shù)據(jù)，從而能有效地檢測(cè)故障狀態(tài)。則可能需要進(jìn)行實(shí)時(shí)的階次跟蹤和振動(dòng)分析等復(fù)雜工作才能有效地檢測(cè)機(jī)器的狀況。然而對(duì)于這些應(yīng)用，則可以使用pac的高效平臺(tái)來進(jìn)行實(shí)時(shí)地分析工作。
3、控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)連接
利用來自廠房?jī)?nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，操作人員可以在控制室內(nèi)根據(jù)所得的信息制定決策。然而，要使控制系統(tǒng)具有輸出現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的功能是很困難的。企業(yè)系統(tǒng)一般采用標(biāo)準(zhǔn)的odbc，ado和xml以獲得來自自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。plc只能通過標(biāo)準(zhǔn)的opc進(jìn)行通信，這意味著需要增加一臺(tái)pc來采用opc獲取數(shù)據(jù)并使用如odbc（開放數(shù)據(jù)厙互連）、ado（數(shù)據(jù)自動(dòng)化設(shè)計(jì)）和xml（可擴(kuò)充描述語言）這樣的標(biāo)準(zhǔn)把數(shù)據(jù)傳送給企業(yè)。為了能有效地把現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳送到erp系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)必須能直接和外部數(shù)據(jù)庫通信，據(jù)此，完全可以使用pac來完成這些工作。
網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)加密
在把控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，是需要考慮安全問題的。出于安全的利益，許多廠商選擇不把自動(dòng)化系統(tǒng)和企業(yè)數(shù)據(jù)庫相連，但是對(duì)于大多數(shù)廠商而言，連接所帶來的好處要遠(yuǎn)大于安全方面的顧慮。盡管可以對(duì)plc加鎖來防止他人入侵工廠的網(wǎng)絡(luò)，但是由于plc通過以太網(wǎng)發(fā)送非加密包，所以它并不適合用于防止黑客入侵。pac在通過網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，可以對(duì)數(shù)據(jù)加密。盡管目前這還不是需要考慮的第一因素，但是在將來它將是廠房?jī)?nèi)分布式系統(tǒng)采用pac的主要原因。
多種速度與多個(gè)循環(huán)的確定性應(yīng)用
plc只能以固定的速度運(yùn)行，而且它并不是為能以不同循環(huán)速率獨(dú)立進(jìn)行處理所設(shè)計(jì)的。但如今，復(fù)雜的控制系統(tǒng)中常需要多種速率的確定性應(yīng)用，它需要有多個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)以不同的速率運(yùn)行。這就要求能進(jìn)行并行處理，而只有在pac上運(yùn)行的操作系統(tǒng)才具有這樣的特性。
很強(qiáng)的擴(kuò)展功能
工程師很希望使用柔性的自動(dòng)化系統(tǒng)來滿足不斷更新的要求，所以他們需要控制系統(tǒng)具有模塊化、靈活性和伸縮性。plc系統(tǒng)由于受到了i/o的限制，只能在數(shù)字和運(yùn)動(dòng)方面具有伸縮性，而pac不僅具有plc的伸縮性，而且您還可以在系統(tǒng)上增加視覺，模塊化儀器或高速模擬i/o。也可以通過以太網(wǎng)來使用多個(gè)pc并根據(jù)需要增加或減少pc的數(shù)目。
更新或更換模塊方便
對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工程師而言，最大限度地減小故障時(shí)間是非常重要的。在對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行更新或更換i/o模塊時(shí)，需要能最大程度地減少更換或增加模塊的工作量。pac的模塊化特性滿足這方面的要求。
4、控制器
具備pentium4處理器與g字節(jié)容量的ram
由于采用了現(xiàn)有的硬件來構(gòu)建基于pac的系統(tǒng)，所以pac控制器可使用pentium4處理器并具備g字節(jié)容量的ram，這樣可滿足對(duì)機(jī)器高速狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控時(shí)需要高速的處理器和大容量?jī)?nèi)存的要求。
信息存儲(chǔ)功能
pac則可以根據(jù)指定的時(shí)間、方式和數(shù)據(jù)格式來記錄數(shù)據(jù)。如果無法保存和查看歷史信息，那么信息還有什么用呢？而plc傳統(tǒng)上就缺乏數(shù)據(jù)記錄的功能。
通過各種工業(yè)化的現(xiàn)場(chǎng)總線提供互聯(lián)
和plc類似，pac可以通過各種工業(yè)化的現(xiàn)場(chǎng)總線提供互聯(lián)，如foundationfietdbus，devicenet，can，modbus，ethernet，profibus，串口等。pac不僅能作為分布式i/o模塊的主控設(shè)備，而且也可以作為從屬設(shè)備添加到已有系統(tǒng)中。
5、軟件
實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
在pac平臺(tái)上可以使用如rtlinux，pharlapets，qnx和vxworks這些實(shí)時(shí)的操作系統(tǒng)（rtos）。一般來講，實(shí)時(shí)系統(tǒng)的編程很困難，但是使用如labviewrt這樣的軟件可以改變工程師開發(fā)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的方式?，F(xiàn)在工程師可以把windows上開發(fā)的程序下載到實(shí)時(shí)運(yùn)載平臺(tái)上。
hmi（人機(jī)接口）的圖像顯示
特別是在混雜和過程控制工業(yè)中，大多數(shù)控制系統(tǒng)需要一個(gè)能連接控制系統(tǒng)的人機(jī)界面。一個(gè)hmi（人機(jī)接口）由一個(gè)觸摸屏組成，它可以包含一個(gè)嵌入式控制器也可以沒有。由于基于pac的系統(tǒng)考慮到了用于i/o的相同控制器的使用，所以也就不需要添加額外的嵌入式控制器來實(shí)現(xiàn)hmi的圖像顯示。
容易的開發(fā)環(huán)境
雖然傳統(tǒng)的梯形邏輯編程非常適合于數(shù)字i/o的編程，然而對(duì)于處理模擬i/o、運(yùn)動(dòng)或視覺這種編程方式則十分麻煩。pac可以用通用的語言編寫控制程序，為您提供了很大的靈活性，這些通用語言包括c，c，visuaibasic甚至是傳統(tǒng)的梯形邏輯。
從上看出pac與plc功能之差異，其pac可執(zhí)行較多的高級(jí)任務(wù)；
實(shí)時(shí)的振動(dòng)分析、圖像處理.運(yùn)動(dòng)控制和can；
執(zhí)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的pid控制，或可調(diào)增益的pid控制.模糊邏輯；
使用內(nèi)置web服務(wù)器、ftp服務(wù)器和e-mail功能進(jìn)行通訊。
由于pac能為您增加所需的pc功能以用于高級(jí)控制，實(shí)時(shí)分析或連接企業(yè)數(shù)據(jù)庫，而且同時(shí)保持了plc的可靠性。如果您不只是需要集成數(shù)字i/o和運(yùn)動(dòng)控制，或者需要更快的計(jì)算機(jī)處理能力的話，pac可能是非常好的選擇。為此，當(dāng)今的工程師除了plc控制外，其pac不失為是一種最佳選擇，它正占領(lǐng)自動(dòng)化領(lǐng)域，而pac概念將在當(dāng)今和未來的工廠自動(dòng)化中發(fā)揮重要的作用。
未來相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)plc仍是主流
在用戶和系統(tǒng)集成商之間，對(duì)于pac的批評(píng)聲也不絕于耳。有人說，pac相對(duì)于plc來說價(jià)格高、可靠性低、可擴(kuò)展能力差；還有人認(rèn)為，pac并沒有真正針對(duì)某種迫切的或潛在的市場(chǎng)需求，因此不免曲高和寡。許多工業(yè)用戶認(rèn)為plc簡(jiǎn)單適用、價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠，大概可以滿足80%的工業(yè)控制要求。
其實(shí)早在20世紀(jì)90年代中期，plc技術(shù)就曾面臨軟plc/pc控制技術(shù)的挑戰(zhàn)，因此曾有人預(yù)言它將逐步退出工業(yè)自動(dòng)化的歷史舞臺(tái)。而事實(shí)恰恰與之相反，過去10年內(nèi)，超小型和小型plc的性能獲得了極大的提高，產(chǎn)量也大幅增長(zhǎng)。
由于純邏輯控制和順序控制還有很大的市場(chǎng)，因此有專家認(rèn)為，pac很難取plc而代之。高端plc盡管受到pc和最近幾年出現(xiàn)的pac的頻頻挑戰(zhàn)，但根據(jù)自身技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展需要，通過全面引入計(jì)算機(jī)新技術(shù)和信息技術(shù)，plc在工業(yè)控制中的核心地位依然不可動(dòng)搖。plc、pc和pac會(huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，都共處于自動(dòng)化市場(chǎng)，各有各的市場(chǎng)定向，plc仍居主要地位。
但對(duì)于pac的出現(xiàn)對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的積極意義，業(yè)內(nèi)人士也表示，pac的技術(shù)發(fā)展趨向，如統(tǒng)一的多專業(yè)開發(fā)平臺(tái)、通信技術(shù)等也會(huì)對(duì)plc的技術(shù)發(fā)展施加有益的影響。