嵌入式在工控领域的突破
作者:研华公司　　

　　由于近几年来嵌入式运算技术的突破，PC-based控制器克服了PC架构原有的弱点，进一步达到制作PAC工艺的水平：
　　　　系统稳定性：在控制的应用中，PC的通用操作系统通常不能完全满足稳定性要求，例如实时性功能，操作系统崩溃和未预料到的重启等。如今嵌入式操作系统提供了良好的解决方案，例如Windows CE在实时性能上的表现，可满足对实时性能要求较高的应用；Embedded XP则提供了模块化的缩小版Windows XP，透过适当的编程，可以实现在操作系统蓝屏时，控制程序仍正常运行无误；
　　　　Embedded XP SP2的EWF功能，则提供了不预期重启时对操作系统的保护，不正常的关机动作将不会再对系统造成伤害。
　　　　组件可靠性：PC的风扇和硬盘是最常需要维护的组件。目前低功耗CPU及无风扇设计工艺已经日趋成熟，固态电子存储单元像工规Compact Flash卡可达-40 ~ +85°C操作温度，容量已达2GB以上，其它组件如Ethernet芯片在市场上也已经有可支持-40 ~ +85°C操作温度，所以无风扇及无硬盘设计已经可以实现。
　　　　标准的编程环境：工厂操作人员需要具备在维护和排除故障时恢复系统的能力。使用梯形逻辑，他们可以手动迫使线圈恢复到理想状态，并能快速修补受影响的代码以快速恢复系统，高阶编程语言对工厂操作人员来讲太难学习。如今，IEC-61131-3标准提供了五种PLC编程语言，几乎可以涵盖全世界所有 PLC使用者，三种图型化语言可以混合使用，大大节省了开发控制程序之编程时间，使用IEC-61131-3标准语言编程之成功案例亦不断增加，全世界PLC制造商及用户接受此标准的速度正快速增加中。
　　



　　开放性的自动化架构：开放性架构的优势可从使用Ethernet TCP/IP, Internet与IT standards充分被突显出来。对于目前的生产制造系统，能和企业的网络通信, 并将企业内的数据整合发挥至极致是非常关键的。OPC、XML和SQL查询语言都是常被使用的技术，这些技术实现了较快速地更新实际数据(不是备份数据)，而且节省了频宽，因为不再用轮询方式，而是根据事件触发来数据传送。

何谓PAC（可编程自动化控制器）？[第5讲]——PAC相关专业词汇字典
作者:研华公司　

　　固态电子存储单元
　　主要不像硬盘具有机械装置，完全的半导体化，主要由控制单元（Controller）和存储单元（Fash-IC）组成，具有不怕震动，操作温度范围宽，没有运转噪音和低功耗。缺点是单位元存储价格昂贵，一般用在特殊场合，主要是工业控制和嵌入式产品。目前适合工业控制外包装形式主要由CF 卡和DOM（泛指IDE电子硬盘）
　　
　　IEC61131-3国际编程标准
　　IEC61131国际标准包含8部分。其中Part3：可编程语言。IEC61131-3是IEC61131-1中最重要、最具代表性的部分。是第一个为工业自动化控制系统的软件设计提供标准化编程语言的国际标准，它得到了世界范围的众多厂商的支持，但又独立于任何一家公司。该国际标准的制定，是IEC工作组在合理地吸收、借鉴世界范围的各可编程控器PLCs厂家的技术、编程语言、方言等的基础之上，形成的一套新的国际编程语言标准。IEC61131-3国际标准随着可编程控器PLCs技术、编程语言等的不断进步也在改善了工业控制系统在编程软件的开发效率；并对系统集成商和系统工程师的编程带来相当的方便，提供未来在工控异的发展舞台。目前同样也适用于过程控制领域、分散型控制系统、基于控制系统的软逻辑、SCADA等。IEC61131-3国际标准正在受到越来越多的国内外公司、厂商的重视和采用。
　　　　 IEC61131-3国际标准将成为整个控制领域的重要依循，它并不局限于PLC市场，还适用于运动控制市场，视觉辨识，分散控制系统和SCADA等。扩大在市场的适用性。
　　
　　软逻辑
　　是一种基于基于PC开发结构的控制系统，它具有硬PLC在功能、可靠性、速度、故障查找等方面的特点，利用软件技术可以将标准的工业PC转换成全功能的PLC。软逻辑SoftLogic同包含了PC和PLC的DI/O控制、AI/O控制、数学运算、数值处理、网络通信等功能，通过一个多任务控制内核，提供强大的指令集、快速而准确的扫描周期、可靠的操作和可连接各种I/O系统的及网络的开放式结构。所以，软件PLC提供了与硬PLC同样的功能，同时又提供了PC环境的各种优点。
　　
　　Just-in-time
　　Just in time (准时制) 是持续地解决问题的一种管理哲学。是一种以需求即时满足，完美质量和零浪费为目标的生产管理方法。Just in time一般采用拉动方式，根据生产需要按时按量地组织零部件的生产和装配，上游工序由下游工序拉动。
　　
　　SPC
　　SPC是Statistical process Control.（统计制程管制），是利用统计的原理与方法针对制程上的变异加以分析和管制的方法，多数情况下作为一种质量提高的重要手段。
　　
　　6个Sigma　　
　　 　　6 Sigma在统计学中，是希腊字符，代表标准差，用来对变异进行测量。对于任何企业来说，过程变异都是他们最大的敌人之一，因为过多的过程变异会导致产品和服务无法满足客户要求，为企业带来损失。大多数企业的运作过程都保持在3至4个Sigma的水平，也就是说在100万个造成缺陷机会中，存在6,200至68,000个缺陷。相对而言，保持6 Sigma运作的企业，在100万个造成缺陷的机会中，只有不到3.4个缺陷。
　　　　 6 Sigma系统方法的基本目标是建立并实施以测量为依据的战略，通过实施6 Sigma改善项目，改善制程，减少变异。这一目标要通过两套6 Sigma系统方法来完成： DMAIC和DMADV。6 Sigma DMAIC过程（D-定义、M-测量、A-分析、I-改善和C-控制）主要针对不能满足要求的过程，对其进行突破性改善。6 Sigma DMADV过程（D-定义、M-测量、A-分析、D-设计和V-验证）主要针对新产品和过程的开发，使得新产品和过程的绩效达到6 Sigma的水平。
　　　　 以上的这两个过程都是由6 Sigma绿带和黑带负责实施，由6 Sigma黑带导师负责监督执行。
　　

何谓PAC（可编程自动化控制器）？[第4讲]——PAC的特征
在工业自动化系统中使用 PLC 和 PC ，并不是只选其一就能胜任。在当今或未来的工厂中， PLC 和 PC 都有其特有的优点。在很多情况下，控制过程同时包含了离散和过程控制，因而 PLC 和 PC 将并肩工作。
　　　　这意味着什么？意味着 PLC 在成熟、在完善，在向着新一代 PLC 发展。当问到， "PLC 和 PC 在工业控制中谁更出色？" 时，合理的回答是，都优秀。有了 PAC ，PC-based 的灵活、多功能性和速度与 PLC 的耐用、高可靠性就能完美结合在一起。
　　
　　总结PAC的产品优势，相对PLC和PC Based的产品如下：
　　# 单一控制器支持多领域之功能
　　Multi-domain functionality on single platform
　　- Factory Automation: Discrete
　　- Facility Management: Hybrid
　　- Environmental Monitoring: Continuous
　　- Machine Automation: Motion Control
　　



　　# 具有多样化的外型而且共享同ㄧ个开发工具
　　Single developing tool for various form factors
　　- Just needs to do one-time design and then easily leverage the control know-how into different control platforms to meet versatile automation projects needs
　　
　　
　　 # 支持IEC-61131-3标准语言
　　遵循IEC61131-3标准，编程语言彼此可以相互转换，共有5种编程方式：
　　LD/FBC/SFC/ST/IL
　　- Ladder Diagram
　　- Function Block
　　- Sequential Function Chart
　　- Structure Text
　　- Instruction List
　　- Cross languages for three graphical languages
　　
　　
　　 # 多种速度的确定性应用
　　复杂的控制系统中常需要多种速率的确定性应用，它需要有多个循环，每个循环以不同的速率运行。这就要求能进行并行处理，在PAC上运行的操作系统具有这样的特性
　　
　　
　　 # VGA显示功能
　　多数PAC系统带有VGA显示功能，可以不需要添加额外的HMI，仅需接上Display，可有效节省成本。
　　
　　
　　 # 软逻辑与人机接口可无缝连接
　　Seamless integration between SoftLogic and HMI Software
　　- SoftLogic creates single tagging database
　　- HMI share the same tagging database
　　
　　
　　 # 利用网络及IT产业技术以传递信息
　　Utilization of Ethernet, Internet and IT standards
　　- Ethernet TCP/IP
　　- FTP
　　- Web Server
　　- Email Alarm
　　- SQL
　　- OPC
　　- XML
　　
　　
　　 # 采用公认的通讯标准来交换数据
　　Multi-vendor data exchange by utilizing de-facto standard
　　- Modbus
　　- Profibus
　　- DeviceNet
　　
　　
　　 # 控制器采用开放及模块化架构
　　Open and modular architecture
　　- Flexible for upgrade and maintenance
　　- Easy to expand local and remote I/O modules
　　
　　
　　 # 存储功能
　　PAC可以根据您指定的时间、方式和数据格式来记录数据。
　　
　　
　　 # 能执行较复杂控制功能
　　复杂的控制算法不仅需要强大的浮点处理器，而且还要占用大量的内存，使用PAC平台则可以满足这些条件。
　　　　开发软件不仅提供PID功能块，也允许客户自行编程，开发专属的功能方块，实现复杂的算法如模糊逻辑或神经网络等控制设计技术。
　　　　研华科技的 PAC 四大解决方案包含开放型 PAC 系统、紧凑型 PAC 系统、灵活型 PAC 系统和强固型 PAC 系统。不但可以让您领略到研华 23 年来所取得的进步，而且向您展示研华自动化产品最新的产品和创新性技术。提供满足不同行业客户的个性化需求，包括近年来中国重点发展的电力能源、交通运输、环境监控以及机械设备等行业 PAC 解决方案，该系列解决方案将融合 ADAM-5550 、 UNO-2100 、 UNO-3000 和 MIC-3000 系列优秀产品，可以提供双 以太网接口、双 USB ，多个 RS-232/RS-485 端口等丰富的通讯接口和 CF 卡接口，以满足不同客户的复杂系统整合需求。研华 PAC 解决方案采用高性能 CPU 和坚固 的 I/O 的设计，完全满足要求高运算能力和高可靠性的应用需求。
　　　　 此外， ADAM-5550 、 UNO-2100 和 UNO-3000 系列还采用了针对关键和恶劣环境的坚固机械和无风扇设计 。

何谓PAC（可编程自动化控制器）？[第1讲]——何谓PAC
　随着嵌入式计算技术的卓越性能和软逻辑控制器在工业控制领域的成熟应用，让以往人们对于PC-Based技术不稳定的徧见开始产生很大改变，并促成了所谓的可编程自动化控制器（PAC）在工业自动控制的愈加普及。此内容将协助读者了解更多有关PAC的特点与定位，还有针对PLC所改进的特色。
　　



　　PLC发展至今已经是非常成熟的控制器, 根据调研机构的估计, 超过70%的PLC应用是低于128点且单纯是数字I/O, 而且工程师只需利用数字I/O和少量的模拟I/O数以及简单的编程技巧就可完成80%的工业应用，所以近年来PLC的趋势是朝向低成本简单的PLC，促进了低成本微型PLC的成长。然而, 虽然一方面80%的应用需要使用简单的低成本控制器，而另一方面其它的20%应用则超出了传统PLC控制系统所能提供的功能。工程师在开发这些20%的应用需要有更高的循环速度，复杂控制运算，更多仿真功能以及能更好地和企业网络集成。此外, 工业领域传统的控制类型包括离散控制、过程控制与运动控制, 以前往往分别采用独立、专用的控制器，彼此之间通讯时，需要编制大量的工程化软件，工作量大且复杂。所以这部份的需求使得PLC开始演化成开放式架构，统一的开发软件，覆盖了多种控制类型，完成了控制平台的横向集成，在系统设计、项目实施、运行维护、培训、系统集成、备件等环节上，都大大减少了用户成本。
　　　　 根据这样的需求，PAC的概念应运而生, PAC是由ARC咨询集团的高级研究员Craig Resnick提出的，定义如下:
　　
　　
　　 1. 具有多重领域的功能，支持在单一平台里包含逻辑、运动、驱动和过程控制等至少两种以上的功能
　　2. 单一开发平台上整合多规程的软件功能如HMI及软逻辑, 使用通用卷标和单一的数据库来访问所有的参数和功能。
　　3. 软件工具所设计出的处理流程能跨越多台机器和过程控制处理单元, 实现包含运动控制及过程控制的处理程序。
　　4. 开放式, 模块化构架, 能涵盖工业应用中从工厂的机器设备到过程控制的操作单元的需求。
　　5. 采用公认的网络接口标准及语言，允许不同供货商之设备能在网络上交换数据。
　　
　　 　　PAC 定义了一种新类型的工业控制器。从 control engineering 中的文章可得知，此控制器具备了 PC 的开放性、高性能 CPU 、高容量的内存和软件的强大效能，并具有 PLC 的可靠性、强固性和分散特性。 PAC 采用现有的商业计算机技术，所以具有更优异的效能，并具有可伸缩性。透过商业化大量生产的平台，所以易于维护和具有较低的发生故障时间等特性。 ARC 创造了 PAC 这个词，帮助了用户定义应用需要，也帮助制造商在谈到其产品时能更清晰。

现在的国内PAC产品主要有美国的opto22 SNAP-PAC、GE-FANC PAC 还有台湾的研华等

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