作为工控领域的率先产品,可编程自动化控制器(PAC)具有全面优越的性能,本文从控制功能、模块化结构、开放网络、标准数据和智能I/O 几个方面描述了开发成熟的PAC产品应具备的特征,并指出了以PAC为核心的自动化集成架构的前景。
可编程自动化控制器(PAC)是覆盖工业常规控制的通用型控制产品,是近年来领先工控产品制造业公司推出的新型控制器,旨在取代可编程序控制器(PLC)并扩充其功能的代表性产品。产品融合了当今优越的计算机技术和成熟的网络技术,与传统的可编程控制器相比,在控制功能、硬件结构、通信模式、数据形式和I/O管理上都有着本质的区别,作为先进的可编程自动化控制器,应该具备以下特征。
广泛的控制功能
面对一个完整的工艺过程进行控制,往往不仅仅是顺序时序逻辑控制,还包括了简单的过程控制、精确执行的运动控制和伺服驱动。在传统产品中,要将这些分离的控制系统整合在一起,表达工艺过程的完整信息,必须完成各个系统之间的通信,这在封闭网络协议和数据形式自立的局面下www.cechina.cn,是极其困难有时甚至是无奈的。为此,各个控制产品制造厂家在硬接口和软接口上,做了大量的工作,但也限于合作伙伴和常规网络之间,综合同一工艺过程的所有控制系统的所有数据交流于一体控制工程网版权所有,几乎是不可能的。
可编程自动化控制器涵盖了工控系统几乎所有的控制——时序逻辑控制、过程控制、运动控制和伺服驱动控制。时序逻辑沿用了可编程控制器PLC的优势,不但有更为精密的计时控制和多维数组处理功能,还增强了通信指令和信息处理指令;由于使用了结构化数据,过程控制的功能块组态和参数调试,可以跟小型的DCS系统相似;运动控制通过内建的指令,将传统运动控制的复杂的组态过程演变为简单的逻辑梯形图编程,极有效的缩短了开发和调试时间,使更多的工程技术人员能掌握运用;伺服驱动将传统产品的控制器与驱动器的通信连接关系转为驱动器中内嵌的控制功能,不但可以通过特定的功能块组态驱动控制模式,还可编制梯形图时序逻辑,极大地提高了驱动性能和本地逻辑处理能力。最重要的是,可编程自动化控制器将这些控制功能集成在一起,共同使用一套I/O模块,共同使用一套数据库,共同面对外部设备访问,这使得满足通用型的控制系统达到了完美的境地。
可编程自动化控制器不仅仅是控制功能全面的优势,基于优越的操作系统,控制器可以轻而易举地将标准化编程注入其内。如满足适合批处理控制的ISA S88.01设备和配方模块和适合机器控制的PackML方案,可以用简单组态的方式建立起标准模式,实现标准化编程,这给解读程序和维护系统带来了极大的便利。系统还允许创建用户自定义指令,不但能满足大量重复使用或标准化运用,对于专用系统开发商控制工程网版权所有,可以封装自定义指令的内容,以保护自己的知识产权,
相比传统PLC单一的程序结构和有限的中断调用,PAC的程序文件的结构灵活多变,多任务的执行安排,使定时中断调用和事件中断调用可多次响应并优先有序;编程语言的多样化可根据控制需求或控制目的选用;外联计算机编程语言例程,更是给开发人员提供了广阔的应用。
模块化的结构
这里提到的模块化的结构并非传统产品意义上的硬件模块化,传统产品的I/O模块组合在一个框架中,通过控制器或适配器建立对外的通信,框架内所有模块别无选择地成为同一个I/O组块,并以框架为单位通信。可编程自动化控制器的模块化结构是指每一个模块都是独立的设备,这个系列的所有的模块,不管是控制器模块、通信模块或I/O模块,都可作为通信的独立单元,都具有发送和接受信息的能力。
由于每个模块都是带有CPU的智能模块,具有处理数据和管理通信能力,位于框架的所有的模块,除了获取必需的供电,就是通过框架背板,与外部取得通信连接。所有的模块(即使是控制器模块)的插放槽位,是不受到任何限制的,同一个框架插放多个控制器或多个通信模块,也是允许的。
只要在控制器中进行组态,明确通信模块和I/O模块的从属关系,建立与它们的通信连接,指定与它们的数据交换关系控制工程网版权所有,或通过背板,或通过网络,都可自由地进行交流。这样说来,位于同一框架的模块,或许它们之间有着紧密的通信关系,或许它们毫不相干,它们之所以位于同一框架,完全取决于它们所需驻留的物理位置。
同时,可编程自动化控制器的面板上不再建造复杂的通信口,只保留了一个简单的编程口,所有的通信口都做成独立的不同类型网络的通信模块,与I/O模块一样插放在框架上,通过背板跟控制器建立通信连接,并作为控制器的通信通路,延伸到网络。这样,转换网络类型只需更换通信模块,扩展网络也只需增加通信模块,系统结构变更和拓展的实现变得非常容易。
毫无疑问,这从根本上改变了控制器与I/O模块的关系,摒弃了传统产品控制器主从式的轮询I/O扫描方式www.cechina.cn,所有的I/O模块以通信的方式与控制器交换I/O信息,将传统的被