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PLC 与 PAC,该如何选择?

作者:Jeff Payne2013.07.13阅读 3768

    虽然可编程逻辑控制器(PLC)已经存在了超过40年,但是最近的发展仍旧为PLC的能力带来了巨大的提升,使PLC和可编程自动化控制器(PAC)之间的差异越来越不明显。这两类产品之间存在什么样的差异?在为特定应用选择最优方案的时候,用户是否应该清楚PLC和PAC之间的性能差异? 
  介绍一点背景知识能够让我们更好地讨论这个问题。PLC诞生于二十世纪六十年代,用来替代继电器系统。从概念上来讲,PLC与继电器很类似控制工程网版权所有,采用梯形图逻辑,而梯形图逻辑正是模拟工程师的布线图,可以替代实际的继电器和计时器以及两者之间的连线。早期的PLC要求使用专用的端子进行编程,而且内存空间很有限,还不支持远程I/O。
  到了二十世纪八十年代,基于PC的软件被引入到PLC编程中,编程的速度越来越快,更多的功能也被加入其中。从那时开始,很多新技术开始应用在PLC上,极大地扩展了其应用能力。
  对于自动化市场来说,PAC是新兴之物,这个术语由一家市场研究公司ARC于2001年首创。那时,对于PAC和PLC之间的区别大家各执一词,有些用户认为PAC仅仅是一种市场推销说辞,意味着更加高级的PLC,而另一些用户认为在PLC和PAC之间是有一些本质区别的。无论如何,与其定义PAC是由什么组成的,倒不如让用户明白这两者分别更加适合于哪些应用领域。

    明确用户需求
  大多数供应商的产品线都包括多种PLC和PAC,针对具体应用选择合适的产品往往并不轻松。
  一般而言,PLC特别适用于机器控制,简单迅速。这些PLC共同的特点是:简单的程序执行扫描,有限的内存,擅长于分布式I/O的开/关控制。
  另一方面,PAC更加针对于复杂的自动化系统架构,包含一定数量的PC软件应用程序,如人机界面(HMI)功能、资产管理、历史数据、APC(先进过程控制)等等。PAC也比较适合于具有繁复要求的过程控制应用场合,例如PAC更加适用于控制模拟I/O和相关的控制功能。PAC在编程方面提供更加灵活的选择,更大的内存空间、更好的协同工作能力以及更多的功能。
  因此,如果项目采用的是擅长于离散开-关控制的梯形图逻辑架构,那么如果要扩展此PLC,使其获得一些原本不具备的能力--例如增加模拟控制能力--那么通常是比较困难的。对于老式或者低端的PLC,为了实现一些超出PLC能力范围的功能,就通常需要添置额外的硬件板卡,这些功能包括,但不仅限于此,多重网络部件,大规模的过程控制以及复杂的数据处理。
  为了应对对于PLC功能的更多需求,生产商相应增加了一些性能和能力。例如控制工程网版权所有,老式PLC仅能处理相对较少的几个PID回路www.cechina.cn,一般是16个,但是新型的PLC能够处理上千个回路。与老式PLC相比,新型PLC通常具有多个通讯端口和大的多的内存(见图1)。


图1  PLC系统架构。新型的PLC提供了更多的通讯选择,通常通过添加板卡实现。资料来源:AutomationDirect公司。

  另一方面,PAC具有更加开放式的架构,而且其模块式的设计更加便于与其他设备、网络和企业系统实现通讯和协同作业。因为使用了诸如以太网、OPC、SQL等标准协议和通讯技术,可以轻松的将其应用于不同网络和设备的通讯、监视和控制。
  PAC为不同的应用领域,如运动、离散和过程控制提供了单一的平台。而且PAC的模块化设计,简化了系统扩展,使得增加或移除传感器或其它设备更容易,并且一般不需要拆除接线。这种模块化设计,使得增加I/O点并对成千上万的I/O点进行有效的监控变得非常容易,这是PLC做不到的。
  PLC和PAC之间的另一个关键差异就是PAC提供了标签编程能力。使用PAC,可以使用唯一的标签名数据库进行程序开发,使用一套软件包就可以对多种模型进行编程。标签或者描述名可以与功能特性关联,进而与特定I/O或者内存地址关联。这使PAC编程非常灵活,也易于扩展到大型系统。

  选择权在你手中
  对于简单的应用,例如控制一台简单的机器,PLC比PAC更加合适。同样,对于主要采用离散I/O的应用场合,PLC也比较合适--除非还有额外的要求,例如大量的数据处理和操控要求。
  如果项目应用包括对于大量模拟I/O点的监视和控制,那么PAC是更好的选择。如果项目覆盖整个工厂或者车间,这时通常都需要对大量的分布式I/O进行操作,包括大量的循环控制--对此,PAC比PLC更加合适。
  困难在于当项目不算很简单也不算很复杂时,这种场合高端PLC和低端PAC都能够胜任。通常最后的决定性因素并不是特定的应用需求。这些因素包括但不仅限于,两者的既往应用经验、价格、本地支持程度以及预期的未来增长和变化。
  一旦在PLC或者PAC之间做出了最终的抉择,用户通常有很多产品可选,哪怕仅仅考虑一个供应商也是如此。因为PLC和PAC一般是根据系统的规模设计的,这意味着从较少的I/O点到大型的系统,都有一系列的控制器型号可供选择,当然,随着功能特性的增加www.cechina.cn,I/O数量和价格也会相应的增加。


表1   与PLC相比PAC所具有的优势

    功能差异
  PLC和PAC之间的分界线已经不那么清晰了,但是由于PAC具有更多的功能和性能空间(表1),所以仍旧有一些应用场合钟情于PAC。如下是一些实例:
  ●从编程角度来讲,PLC的程序空间和地址是固定的。而PAC允许标签命名,用户可以在编程的过程中对数据类型进行定义。这确保了极大的灵活性,特别是在进行系统扩展的时候。
  ●很多高端PLC具有非常优秀的执行速度,而PAC则提供了更多的I/O容量和用户内存空间www.cechina.cn,适用于更加大型的工程和更大规模的系统。如果系统覆盖了工厂的多个区域,那么这种优势通常会使PAC成为更合适的选择。
  ●高级PLC增加了通讯和数据处理功能,而PAC则提供更多的内嵌功能,例如USB数据存取端口、用来浏览系统数据和数据记录文件的网络服务器以及用来实现用户界面和诊断功能(图2)的LCD显示器。
  ●PAC能够与SQL以及其它的数据库紧密的集成在一起。因为它们还具有其它优势,如适用于高精度测量、具有标准16位分辨率的模拟量,所以他们一般仍会成为过程应用的选择。
  现代PLC和PAC有很多相同的特性,在很多应用中都可以通用。
  对于特定的应用和公司,最终的选择,取决于各种各样的因素,包括功能需求、扩展计划,公司/供应商关系以及特定自动化平台的既往使用经验。


图2 PAC系统架构。与PLC相比,PAC提供更多内置的能力,例如USB数据存取、先进过程控制以及多个以太网和串行通讯端口。


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