一方面軟件是PAC和PLC主要的區別,而另一方面廠商在提供高級軟件的方式上也有所不同。通常他們以目前已有的控制軟件作為起點,不斷增加PAC編程所需的功能、可靠性和易用性。一般說來,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概念的軟件方案
傳統的PLC軟件廠商以可靠且易用的掃描式架構軟件為起點,并逐漸增加新的功能。PLC軟件根據通用模型而建立:輸入掃描,控制代碼運行,輸入更新,以及常規功能執行。由于輸入循環,輸出循環和常規循環都是隱藏的,所以控制工程師只需關注控制代碼的設計。由于廠商已完成了大部分工作,這種嚴格的控制架構使得建立控制系統更為容易和快速。這些系統的嚴格性也能讓控制工程師在開發可靠的程序時無需深入了解PLC的底層操作。然而,作為PLC主要優勢的這種嚴格的掃描式構架也導致其靈活性的欠缺。絕大多數PLC廠商通過在已有的掃描式架構中增加新的功能來建立PAC軟件,這些新功能包括以太網通信,運動控制和高級算法。然而,通常他們會保留PLC熟悉的編程方式以及其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應用而設計的,如邏輯,運動和PID,但是對于定制的應用則缺乏靈活性,如通信、數據記錄或定制的控制算法。
(2) 基于PC概念的軟件方案
傳統PC軟件廠商以非常靈活的通用編程語言為起點,能提供對硬件的深層次訪問。該種軟件也具有可靠性、確定性以及預設的控制架構。盡管工程師能為PLC編程人員建立起掃描式構架,但是它并不是基于PC的軟件所固有的。這些使得PC軟件極為靈活,非常適合那些需要高級的架構、編程技巧或者系統級控制的復雜應用,但卻使本應簡單的應用復雜化。
這些廠商首先要能提供通用操作系統如bbbbbbs所不具備的可靠性和確定性。它們可以通過采用實時操作系統(RTOS)如來自Ardence的Phar Lap或Wind River的VxWorks來實現。這些RTOS能控制系統的各個層面,從I/O讀寫速率到控制器上各個線程的優先級。然后為了使工程師能更為容易地開發出可靠的控制程序,廠商增加了抽象層和I/O讀寫架構。因而這種靈活軟件非常適合于定制控制,數據記錄和通信,但舍棄PLC編程架構的代價是使程序的開發難度增加。
NI已開發出能運行LabVIEW程序的一系列PAC運載平臺。LabVIEW已成為測試和測量軟件的事實標準。它具有直觀的類似于流程圖的圖形化編程方式,并通過易用的界面來提供高級編程語言所具備的所有功能。利用LabVIEW RT和LabVIEW FPGA,我們能結合LabVIEW和實時操作系統并直接下載到FPGA(現場可編程門陣列)平臺來提供可靠性和確定性。
基于PAC的視覺和測量應用
NI具有測量的行業背景,它通過引入高速測量和機器視覺使PAC超越了簡單的I/O。在許多工業應用中需要高速采集測量結果以用于振動或功率品質分析。采集到的數據用來監測旋轉機械的狀態,確定維護時間表,識別電機的磨損程度以及調整控制算法。工程師們通常使用專門的數據采集系統或獨立儀器來采集這些數據并利用通信總線把數據輸入到控制系統。而NI的PAC正可以以每秒百萬個采樣點的速率直接進行高精度的測量,并把數據直接傳送到控制系統來立即處理。
工程師們也可以在他們的控制系統中使用視覺功能。過去十年中視覺在自動化領域已得到了迅猛地發展。在生產環境中,有許多產品缺陷或錯誤使用傳統的測量方法是很難識別出來的,而通過視覺方式則能檢測。常見的應用包括用于生產或裝配檢驗的零件檢測,如檢查電路板上器件的位置是否正確,識別光學字符(OCR)來檢查日期條碼或對產品進行分類,以及進行光學測量來找出產品的瑕疵或對產品按質量等級進行分類。目前許多工廠采用獨立的智能攝像頭,它要和生產處理控制器進行通信。NI的PAC引入帶有邏輯和運動控制的視覺或是高速測量功能,從而使得工程師們無需集成其他的硬件和軟件平臺。
PAC免除了對于專門硬件的需要
PAC代表著可編程控制器的最新技術,它未來發展的關鍵取決于嵌入式技術的引入。比如要能通過軟件來定義硬件。電子廠商常使用現場可編程門陣列(FPGA)這樣的電子器件來開發定制的芯片,它可以讓新設備智能化。這些設備包含有能執行多種功能的可配置邏輯塊,連接這些功能塊的可編程交聯點以及為芯片輸入輸出數據的I/O塊。通過定義這些可配置邏輯塊的功能,其彼此連接以及相應的I/O,電子設計人員即可以開發出定制的芯片,而不需要花錢來生產專門的ASIC。FPGA如同有一個計算機,其內部電路能被重新連接來運行特定的應用程序。
以前只有那些熟悉底層編程語言如VHDL的硬件設計人員才能利用FPGA技術。然而,現在工程師們已可以用LabVIEW FPGA來開發出定制的控制算法并把它下載到FPGA芯片上。通過該特性工程師們可以使硬件具備實時的功能,如限度和接近傳感器檢測和傳感器狀態監控。由于控制代碼直接在芯片上運行,所以工程師們能快速開發采用定制的通信協議或高速循環的程序:數字控制循環速度可高達1 MHz,模擬控制循環的速度可為200kHz。
LabVIEW用于自動化控制
由于LabVIEW (ni.com/china/labview)具有強大的功能和圖形化編程的易用性,基于LabVIEW的PAC 非常適合有如下要求的應用:
圖形化 由于LabVIEW 編程天生引入圖形用戶界面,您可以為控制系統提供圖形化人機界面。
測量(高速數據采集,視覺和運動)。NI在包括視覺采集的高速I/O方面有著長期經驗,因此您可以在您的標準控制系統中使用振動或機器視覺等功能。
處理能力 在某些應用中,您需要有專門的控制算法、高級的信號處理或數據記錄。使用LabVIEW,您可以用NI或第三方的工具來建立定制的控制代碼,實現如JTFA的信號處理,或本地及遠程記錄數據。
平臺: 利用 LabVIEW,您能開發出用于各種平臺的代碼,這些平臺包括PC,嵌入式控制器,FPGA芯片或手持式PDA。
通信 利用LabVIEW的數據庫連接,OPC和基于網絡瀏覽器的操作界面,您能很容易地把數據傳送到企業數據庫中。
NI PAC系統
NI提供五種基于LabVIEW的PAC平臺。
PXI是由多個廠商制定的基于CompactPCI架構的工業標準化PAC硬件平臺,它能提供模塊化、緊湊而堅固的工業化系統。PXI系統的嵌入式控制器內置上GHz的高性能處理器。您可以選用來自NI或第三方廠商的PXI和CompactPCI模塊。PXI能提供最為廣泛的I/O,包括有1000 V的隔離式模擬輸入,高容量數字I/O,用于機器視覺的模擬/數字幀抓取器,聯合多軸運動模塊。PXI模塊的前端都配置有方便電纜連接的接口。PXI平臺提供全面的測量模塊,以及包括CAN,DeviceNET,RS-232,RS-485,Modbus和Foundation Fieldbus的廣泛連接性。
Compact FieldPoint產品系列包括有可熱抽換的模擬和數字I/O模塊和控制器,并帶有以太網和串行總線接口。其中I/O模塊能直接連接熱電偶、RTD、應力計、4-20 mA傳感器、5-30 V的直流信號以及0-250 V的交流信號。Compact FieldPoint網絡通信接口能自動通過以太網絡傳送數據。您也可以以讀寫本地I/O的方式來讀寫經由網絡傳輸的幾英里之外的I/O。由于軟件的接口非常簡單,您可以快速地建立和編寫Compact FieldPoint應用程序,但又不失復雜控制,數據記錄和通信的強大功能。
Compact Vision System整合了高性能Intel處理器、FPGA,數字I/O和三個1394端口。這種PAC天生就可以通過FireWire(IEEE1394)技術在控制應用中使用視覺功能,并兼容80多種工業攝像頭。利用CVS上的可重復配置FPGA和數字I/O通路,您也可以進行低通道數的數字和步進電機控制。當使用LabVIEW編程時,您還能配置該系統以得到高性能的視覺以及高速的數字控制和步進電機控制。
CompactRIO是基于FPGA的可重復配置控制和采集系統,它是為需要高度定制和高速控制的應用而設計的。該架構采用實時嵌入式處理器,并結合可重復配置I/O(RIO)的FPGA內核來實現復雜的算法和定制的計算。CompactRIO平臺可使用多達八個模擬或數字I/O模塊。這些模塊可由NI或其它廠商提供。CompactRIO平臺非常適合如機器控制這樣的復雜和高速應用,并且,對于那些通常需要開發專門的硬件的應用,結合了FPGA的這種系統也是非常好的選擇。
標準的工業計算機也可以使用NI所提供的廣泛的PCI模塊。這些插入式板卡包含有為模擬和數字I/O,運動控制和機器視覺而設計的硬件。要得到確定性、實時的性能,可結合PCI硬件和運行于基于PC的實時操作系統上的LabVIEW來實現。LabVIEW RT可被加載到絕大多數標準的工業PC上,從而能提供用于工業測量和控制的低成本平臺。
由于NI能提供廣泛的測量和控制平臺,這使得PAC可用于幾乎所有的應用。您可以使用網上的評估版進行編程以了解有關LabVIEW的更多信息,或致電 (800) 820-3622或021-65557838向NI工程師了解更多有關PAC產品與技術信息。










