Sterowniki PAC dla poprawy wydajności systemu sterowania
AdvantechPrzetworzenie ogromnej ilości danych do obsługi zautomatyzowanych urządzeń powoduje, że sterowniki programowalne PLC okazują się niewystarczające. Odpowiedzią mogą być kontrolery/sterowniki PAC, które rozszerzają możliwości sterowników o bardziej złożone instrukcje.
- Czym jest programowalny sterownik PAC?
- Cechy charakterystyczne sterownika PAC
- Sterowniki PLC a PAC – podstawowe różnice
- Typowe zastosowania dla kontrolerów PAC
Programowalny sterownik automatyki PAC to otwarta platforma sterowania, która łączy funkcjonalność sterowników PLC z możliwościami przetwarzania danych z komputera PC. Dzięki posiadanym mocom obliczeniowym doskonale sprawdza się w zarządzaniu złożonymi konfiguracjami automatyki i kontroli procesu. Podaje się, że termin PAC (Process Automation Controller) został po raz pierwszy zdefiniowany w 2001 r. przez Craiga Resnika, analityka ARC Advisory Group – zajmującej się badaniami rynku technologii dla przemysłu, produkcji, infrastruktury i miast.
Cechy charakterystyczne sterownika PAC
Sterowniki PAC mają możliwość tworzenia różnego rodzaju aplikacji w ramach jednej platformy sprzętowej. Pojedyncza płaszczyzna pozwala na przechowywanie danych we wspólnej bazie danych. Zawierają otwartą architekturę i modułową konstrukcję, odzwierciedlającą charakter aplikacji przemysłowej od poziomu położenia maszyn po jednostkowe czynności wykonywane w procesie sterowania.
Posiadane narzędzia upraszczają w wygodny i nowoczesny sposób projektowanie aplikacji dla wielu procesów, nie tylko produkcyjnych. Oferują do wykorzystania standardy interfejsów sieciowych, m.in. OPC, XML czy TCP/IP. Ich użycie pozwala na prostą wymianę danych procesowych, zwiększającą funkcjonalność i niezawodność sterownika. Sterownik PAC ułatwia też aktualizację systemu sterowania, a dzięki kompaktowym rozmiarom nie zajmuje dużo miejsca.
Podstawowe różnice między sterownikami PLC i PAC
Ze względu na posiadane zalety kontroler PAC można opisać jako kompromis pomiędzy programowalnym sterownikiem PLC a komputerem PC.
Jedną z głównych różnic jest interfejs sterowania. Większość PLC jest programowana z użyciem graficznego przedstawienia styków i cewek przekaźników (tzw. logiki drabinkowej), który wyraża operacje logiczne za pomocą symboli.
Oprogramowanie kontrolerów PAC pozwala na skorzystanie z kilku języków programowania: C, C++, Visual C++ lub innych popularnych języków obiektowych, dzięki którym osiągana jest większa wydajność i elastyczność. Możliwe jest również programowanie za pomocą starszych bloków funkcyjnych lub najprostszego języka drabinkowego.
Kontrolery PAC wyposażone są również w liczne interfejsy komunikacyjne: Ethernet (przemysłowe odmiany), szeregowe (RS232, RS485, USB) a także w dedykowane złącza do przesyłu np. sygnału wideo.
Swoboda elastycznego doboru karty rozszerzeń I/O lub stosowanie równolegle kilku modułów komunikacyjnych to kolejne różnice sterownika PAC w porównaniu ze sterownikiem PLC. Dzięki takiemu rozwiązaniu kontroler PAC pozwala zebrać informacje z wielu innych układów automatyki i może być centralnym koncentratorem danych.
Kontrolery PAC dysponują znacznie większą ilością pamięci, co pozwala budować bardziej kompleksowe algorytmy. W ramach programu sterującego jako wejścia można stosować zarówno sygnały analogowe, jak i dyskretne – podobnie jak na wyjściach kontrolera.
Sterowniki PLC są przeznaczone najczęściej do sterowania pojedynczymi maszynami. Z kolei kontrolery PAC umożliwią nadzór na kilkoma maszynami lub sterowanie rozległymi procesami. Są też w stanie poprawić wydajność systemu bez użycia dodatkowych komponentów, do realizacji sterowania wykorzystywane jest jedno oprogramowanie, które umożliwia monitorowanie i kontrolowanie tysięcy punktów wejścia/wyjścia (I/O).
W przypadku PAC wbudowane kontrolery ułatwiają prostą rozbudowę systemu, upraszczając proces dodawania i usuwania czujników – często bez konieczności odłączania przewodów. Jest ona znacznie łatwiejsza niż w konwencjonalnej jednostce. Sterowniki PLC są systemami przewodowymi – dodanie nowych urządzeń będzie wymagało wykonania dodatkowego okablowania.
Znaczącą różnicą są wbudowana diagnostyka systemu oraz sposoby rozbudowy. Sterownik PAC może być stosowany w systemach sterowania ciągłego, a rozbudowa i serwis systemu możliwy jest podczas ruchu, bez wpływu na pozostałe elementy. Rozbudowa może mieć charakter lokalny lub rozproszony, w zależności od obiektu, na jakim sterownik PAC będzie pracował.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
W inny sposób rozwiązany jest aspekt bezpieczeństwa i niezawodności układu. W sterowniku PAC rezerwacja na poziomie jednostek centralnych, zasilaczy czy modułów komunikacyjnych jest czymś naturalnym, podczas gdy w sterowniku PLC takie możliwości praktycznie nie występują.
Kolejną istotną różnicą pomiędzy sterownikami PLC a PAC jest wielowątkowość. Konstrukcja PAC pozwala rozproszyć poszczególne funkcje pomiędzy różne moduły, zmniejszając tym samym obciążenie procesora głównego. Moduły napędowe (motion) odpowiadają tylko za obsługę napędów, zaś moduły komunikacyjne – wyłącznie za wymianę danych z innymi układami. Daje to gwarancję, że kontroler główny ma wystarczająco dużo mocy obliczeniowej i zasobów do realizacji wymagającego algorytmu sterowania w czasie pojedynczych milisekund. W sterowniku PLC za te wszystkie funkcje odpowiada jeden procesor, co negatywnie wpływa na jego wydajność.
Jakie są typowe zastosowania kontrolera PAC
Parametry techniczne kontrolerów PAC sprawiają, że są one używane w określonych zastosowaniach, z których skutecznie wyparły sterowniki PLC i IPC. Najpewniej sprawdzają się przy zbieraniu i analizie danych, w czym przydatna jest ich moc obliczeniowa. Stanowią też dobrą platformę sprzętową do wszelkiego rodzaju systemów wizualizacji i tworzenia paneli sterowniczych, które bezpośrednio kierują pracą podrzędnych im urządzeń. Nierzadko pracują w oparciu o popularne oprogramowanie, takie jak Windows XP w wersji klasycznej lub Embedded. Dostępne są też modele umożliwiające instalację Linuksa.
Zastosowanie sterowników PAC sprawdziło się m.in. w przemyśle lotniczym i medycznym. Spełniają wymagania przedstawione przez FAA (Federal Aviation Administration) i FDA (Food and Drug Administration), które nakazują przechowywanie przez dłuższy czas danych dotyczących dnia, daty i procesów. Również producenci, którzy mają na względzie monitorowanie operacji i rejestrowanie danych produktów uznali za przydatne stosowanie kontrolerów PAC.
Warto zauważyć, że podczas konserwacji predykcyjnej i monitorowania operacji również wykorzystuje się dane z elementów sterujących. Złożone aplikacje i informacje sieciowe wymagają elastyczności, jaką zapewniają kontrolery PAC. Najlepiej nadają się do obecnych zastosowań przemysłowych, zwłaszcza w dobie wprowadzania zasad związanych z Przemysłem 4.0.
