【趋势】PLC, PAC 和IPC 正在走向趋同？
通常，我们对于“差异”的定义为：趋向不同或者沿着不同的方向发展；很多公司经常以一种细微的方式，努力实现差异化，以便赢得竞争，这是一种非常普遍的现象。
而对于对工业控制器来讲，“趋同”是描述市场状态和现有特性的最佳词汇。“趋同”被定义为：越来越接近，尤其是在特性或者理念上。这更适合于定义目前工业自动化市场上，可编程逻辑控制器（PLC）、可编程自动控制器（PAC）和工业PC（IPC）之间的关系。让我们近距离观察一下，不同类型的工业控制器之间的趋同是如何实现的。
首先，Dick Morley发明了PLC。PLC的发明和Modicon的创建，充分展示了什么是真正的创业天才，它永久的改变了设备控制的方式。在过去45年间，这种继电器的替代品变换了无数种方式，已经从单纯的逻辑计算，转换为很多自动化系统所采用的真正的多任务处理核心。
PAC，该名称最早于2001年，由ARC咨询集团公司最先提出，它在市场上提供了一些有别于PLC的特性。一方面，市场仍然存在很多传统控制器，另一方面，在工业控制领域内，一大批新技术正被应用到控制中。
图1：AutomationDirect P2000将PAC的强大功能和PLC的模块化外形和可靠性结合起来，就是基于PLC的PAC系统的典型例子。图片来源：AutomationDirect。
和PAC相关的大多数创新，都源于PC技术以及其它商用技术的发展，比如1990年代中期移动电话技术的发展。这些技术的飞速发展为工业新产品的革新带来了契机。由消费驱动的市场，突然开始生产同时适应于工业控制的、体积更小、价格更低、速度更快的元器件。最初，很多部件被认为并不具备工业品质，但是这种情况很快就发生了变化。
实际上，IPC的出现要早于PAC，至少在1980年代中期就出现了。第一代IPC体积庞大、价格昂贵，比如IBM的IPC，其体积和50马力的电机产不多，价格约为10,000美元。但是随着时间的发展，IPC的体积和价格逐步接近、甚至要优于PLC 或 PAC。
由于微软公司的台式机操作系统，对于实时控制系统而言，缺乏足够的鲁棒性或确定性，因此IPC存在的一个问题就是开放系统。解决方法就是创建实时操作系统主机，这样就将IPC硬件转变为适用于工业应用的高性能控制设备。
在这些不同的平台之间，有某些独特的特性；但是正如过去几年我们所见到的一样，彼此之间的界线正在加速模糊、逐步消失。
表1：通用PLC、PAC与IPC的比较
最新技术的发展，已经使得PLC的功能越来越强大，远远超过了45年前所设计的最原始的继电器替代产品。表1所列出的内容，不能代表每种控制器类型的特性，但是可以从通用角度，提供一种评估不同类型控制器的参考方法。
以最基本形式出现的PLC，是很多工业控制应用的主力军，通常可以运行10年甚至更长的时间，而仅需要很少的维护。经常与专用门阵列处理器和专有通讯协议配套使用，这些控制器在设备控制和简单的过程控制应用，比如水/污水泵站中，比较受欢迎。它们的梯形图逻辑编程，非常适合于控制简单和复杂的自动化顺序控制，但是在控制逻辑变量和数据处理方面则有所欠缺。
由于安装空间或模块化的外形较小，因此PLC在空间受限的情况下，非常受欢迎。尽管其扩展能力相对受限，但是由于硬件和编程软件的成本较低，因此PLC在原始设备制造商（OEM）和其它应用场合大受欢迎。
尽管程序仅能配置低到中等大小的内存，但是PLC可以和运动以及视觉系统集成，以便提供更复杂的控制。
尽管PLC诞生于1960年代，但是由于现代电子技术的发展，为新一代控制器（见图1）的发展提供了很好的氛围。部件更小、速度更快、价格更低、而且比以往任何时候都更可靠。这就使PLC具有以下能力：增加PLC的功能而不会导致价格更高，或者降低典型高端控制系统的价格而不会以牺牲性能作为代价，这样就诞生了以PLC为基础的PAC系统。
由于PAC发源于PLC，继承了PLC的很多最佳特性，比如可靠性、紧凑的外形等，使得PAC可以被称为基于PLC的PAC。这可以被看作工业领域内技术趋同的绝佳案例之一。这些控制器可以满足从简单、低成本的设备控制到具有很多输入/输出(I/O)点的大型系统等应用场合的复杂控制。
最新的技术发展，促成了基于PLC的PAC的出现。这些技术，使供应商能够以比传统的控制系统更低的价格，提供性能更好的控制器。这些控制器中所使用的技术，也变得更紧凑，使其可以适用于诸多设备控制和其它OEM应用。
在竞争激烈的市场，为了满足OEM厂商设定的设计规格，很多设备都需要具有较快的扫描速率。过去，设备制造商经常面临着这样一种窘况：需要使用PLC系统，以便满足I/O、外形等的需求，但是在性能方面则不得不妥协。
一般需要采用高端PAC或IPC的替代方案，以便满足设计工程师设定的目标。在很多情况下，由于这些大型控制器需要更大的外壳，更高的软、硬件成本，容易导致整个系统的设计成本急剧上升。但是，现在已经有了解决方案：基于PLC的PAC系统，它可以以紧凑的外形和具有竞争力的价格，提供用户所需的性能。
除了完成设备控制，基于PLC的PAC系统，还可以很好的适应相当复杂的应用场合。比如，现代PAC能够扫描成百上千的模拟量通道，并将数据点存储到集成内存端口上的文件中，然后通过内置的网络服务器，经由标准的网络浏览器来获取这些数据（见图2）。
图2：PAC控制器提供了强大的功能，适用于从简单到复杂的设备和过程控制应用。
这些功能更强大的PAC控制器，一般包含一个通用的处理器。还会提供各种标准通讯协议，使其可以与不同的设备连接。它们还配置了IEC61131-3标准中所定义的多种编程语言，这样就具有大量的控制功能。这些具有中到大型规模的外形，采用机架安装的系统，可以为I/O点数和内存提供更高的扩展能力。
虽然这些功能使其硬件和编程软件价格要高于PLC，但是基于PLC的PAC却可以为某些特定应用提供更高水平的性能。
例如，大内存能力，使其非常适用于创建一维或二维矩阵，以便在某些详细的应用场合追踪产品的数据，如质量特性、运输数据、客户信息等等。基于PLC的PAC具有标签名功能，使其与人机界面/监控和数据采集(HMI/SCADA)、OPC服务器、数据库ERP软件，以及运动和视觉应用之间的接口变得更容易。
对于某些更专业化的自动化和集成领域，IPC可以带来特殊效益（见图3）。先进的运动控制和视觉系统，是两个非常好的例子，因为受益于IPC内置的运动控制功能，可以实现多轴协调控制。如果需要利用编程环境来设计视觉应用系统，那这些优点就可以发挥作用了。
图3：通常，只有最大型和最复杂的应用才需要IPC功能。
IPC处理器，一般是基于PC、多核处理器，其通讯选项从本质上讲是开放的，仅有的限制就是通讯协议需要专门的硬件。到目前为止，以太网是最常使用的连接方式，支持的通讯协议也非常广泛，比如EtherNet/IP、ModbusTCP和 Profinet等。
IPC的编程功能，是所有控制器中最强大的。不仅提供IEC61131-3编程语言，还包括基于PC的编程语言，比如C++、微软的.NET框架。正是由于其PC基因，基于PC的HMI可以配置在同样的机架上，并在多核系统中运行其专用处理器。
IPC一般通过总线连接器和I/O点连接，这样就实现了分布式控制系统。它们的设计还使其成为市场上最具扩展性的控制器，通常只会受到总线规格的限制。
伴随着这些广泛的控制功能和高性能而来的是高价格，无论是硬件还是编程软件，价格都比较高。而回报则是IPC提供了更高的编程内存，而且可以按需扩展，从而可以提供最好的集成运动和视觉功能。
尽管很多应用，都跨越了不同分类之间的界线，但是总有一些特殊的需求，更适用于某一个平台。PLC和PAC具有更多的共同点，最新的硬件技术只是加强了两者之间的重叠，从而产生了基于PLC的PAC、以及IPC这一现状。
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