Sterowniki PAC dla poprawy wydajności systemu sterowania

Sterowniki PAC dla poprawy wydajności systemu sterowania Advantech
10.1.2024

Przetworzenie 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.

schemat działania sterownika PAC

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.

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.

O Autorze

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę