看一看：看一看;基于NI PAC平台扩展传统自动化系统功

可编程自动化控制器概述：在工业自动化控制领域，PLC与基于PC的控制辩论延续了很长的时间。现状是，制造商面临越来越多的对控制系统灵活性与多功能性的要求，却又绝对不愿意失去传统PLC的高可靠性和简单的架构。在这类背景下，2001年全球著名的自动化研究机构ARC提出了PAC（Programmable Automation Controller可编程自动化控制器）概念，并相应给出了PAC的5个主要特性定义，概括起来就是强调在统1开放的软件平台和模块化的架构下实现逻辑、运动、PID控制到驱动与进程处理等多领域功能。随后，包括Advantech，ICPDAS，GEFanuc，NI，Rockwell，OPTO22等在内的多家自动化厂商纷纭推出或定义了其相应的PAC产品，而有关PAC平台的技术与利用逐渐成了工控领域的热门。从最近几年PAC 技术方展来看，各种厂商的系统不论是硬件架构还是软件开发环境，都存在着1定的差别。有些在嵌入式PC 技术基础上结合了模块化的I/O，也有在PLC 逻辑扫描式架构上，通过提升处理器性能并增加控制和网络通讯等功能来实现其PAC 系统。明显，技术的不同，提供的性能和利用领域也就有所不同。而其中，NI 以开放灵活的软件环境LabVIEW 为核心的PAC 平台（如图1），在兼备了PLC 的可靠性与PC 的多功能性的基础上，独创性的引入了FPGA 技术，从而实现最可靠高速的控制回路和自定义电路的灵活性。可以说，NI PAC 平台的推出为目前市场上较为宽泛的PAC 规范给出了更近1步的诠释与事实参考标准。

图1. NI PAC 平台架构

基于NI PAC 架构，用户可以通过LabVIEW 以图形化的编程方式统1实现传统PLC力所不及的高性能丈量、信号处理、控制、机器视觉和企业级信息系统连接功能，又可以将这些高级功能与传统工业自动化设备无缝集成起来，并保证系统运行的可靠性。随着全球化市场的发展，对制造商来说，为了保持其竞争力，就必须要不断的在其产品性能、生产效率、新功能投入中的1项或多项有所提高。与之而来的就是，对已有产线或装备上的自动化系统性能的扩大要求和在本钱、系统集成的各种困难。应对这类趋势，发挥上述NI PAC 平台的特性与优势，恰恰为当前工业自动化利用扩大需求与挑战给出了解决办法。也正得益于此，NIPAC 平台在众多工控供应商中脱颖而出，在石油石化，电力能源，机械制造等各个行业与领域都获得了众多成功利用。下面，我们就通过具体的利用实例分析棚户区房屋拆迁补偿标准，探讨NI PAC 平台如何帮助各行业的工程师们扩大其传统自动化系统的性能，构建领先可靠的工业测控利用。采矿业：重型电动发掘机在线状态监控系统这是1个非常具有代表性的案例，用来说明如何利用NI PAC 平台在已有自动化控制系统中引入新的复杂功能，从而实现提高装备的整体性能的提高。在采矿业，1辆用于露天采矿的重型电动发掘机单次可完成12 辆卡车对应的铁矿（合计100 吨）装载与运输工作。作为关键装备，任何预见之外的故障或停机都会对生产造成直接的影响。但是，由于缺少设备即能够满足卑鄙环境下运行的可靠性要求，又具有足够的信号处理与控制能力，在线故障监控技术1直很难成熟的利用于这类电动发掘机。直到智利CADETECH 公司构建的SiAMFlex（灵活监控的高级系统）的出现国有工矿棚户区改造补助标准.com/chaiqian/s111842" target="_blank">小区违建20年可以强拆吗，这类状态才得到了改变。SiAMFlex 系统的核心就是适用于大型机器嵌入式控制、设备状态监测和卑鄙环境下监控利用的NI CompactRIO PAC 平台。图2. 基于NI PAC在线监控的重型发掘机

首先，Concepcion 大学的Pedro 教授基于NI LabVIEW 软件环境开发出1套专门针对发掘机监测的分析算法并发布到CompactRIO 平台。利用其集成的FPGA 技术，系统能够完成振动、应变和编码器这些关键信号的高速同步搜集，并将实时的信号处理结果与参量做连续高速的阈值比较，据此判断当前运行状态并根据设定做出及时报警。另外1方面CompactRIO 以模拟I/O 的通讯方式与发掘机的控制装置连接，实现机器运行信息的交互，从而实现1定的故障自校正的功能。对进1步健康预测所需的大量复杂数据分析，则是通过无线网络上传到主服务器的方式来的实现。而所有高速丈量、信号处理与控制，和通讯功能包括触摸屏利用的开发，都是基于LabVIEW 统1的平台完成的安置房拆迁有赔偿吗，充分体现了NI PAC 软硬件平台的开放性、灵活性。CompactRIO 所具有的⑷0 至70 摄氏度工作温度范围，50g抗振动能力使其完全能胜任野外工作的可靠性要求。石油天然气: 墨西哥PEMEX 基于NI PAC 平台实现原油配送统1管理随着原油价格突破每桶120 美元关口，和可开采资源的日益短缺，越来越多的石油天然气供应商，着手提高油田丈量与控制的精度，并将底层或分散的自动化控制与上层的企业级管理信息库连接，从而精确了解生产到配送进程的每个细节，提高管理的效率。对这类需求，如何在整合已有的设备及现场仪器仪表，并实现信息的透明，成为需要解决的关键问题之1。图3. PEMEX 使用NI LabVIEW 与PAC 提高原油配送系统效率

PEMEX 是全球第5大原油生产商，管理着墨西哥每天价值30 亿美金约150 桶的原油输送与分配系统。之前，其下属12 个分站采取不同的设备和内网协议来监测各自的配送情况，再以电话或Email 的方式与主系统协同。为加强对各分站的管理，提高系统整体调和性，PEMEX 选择NI LabVIEW 平台构建1个集成、低本钱的监控系统。结合LabVIEW 数据记录与监控工具包和NI OPC 服务，工程人员很方便的完成各站点不同设备与网络间的通讯与互联，并统1实现实时数据记录与报警，企业数据库连接和报表生成。另外，对某些没法到达系统丈量要求与实时性的环节，通过引入了NI Compact FieldPoint PAC 系统予以解决。其所提供的高级丈量功能与整体系统可以无缝的集成，这部分本钱也被降到了最低。电力行业：使用NI PAC 确保核电站反应堆安全核电站每年都需要例行两次检查反应堆可能存在的锈斑，以杜绝放射性污染和厂站隐患。这类检查1直以工作人员进入核反应堆区域的方式进行，本钱和危险性都极高。而且由于防辐射服对行动和视角的限制，实际效果也完全令人满意。为此位于美国加州的Diablo 峡谷核电站找到Brooks 公司，希望后者能实现自动的监测装置。Brooks 根据功能需求，设计了1套基于机器人方式的解决方案：远程控制机器人进入高辐射区，再通过量路机器视觉等多种传感器将监测图像和信号传回中央控制室进行判断处理。由于，全部方案需要用到机器视觉、运动控制及多种混合信号的搜集，控制器也必须具有在次级辐射区运行的可靠性，Brooks 选择了基于NI PAC 的解决方案。基于LabVIEW 实时操作系统的PXI PAC 平台，结合模块化的I/O，可以灵活可靠的操控进入反应堆的机器人，并实时搜集现场的图像、温度、气压和位置等信息。再进1步通过以太网方式与位于安全区的操作员进行实时通讯，完成检测操作。该系统同时被用来监控反应堆总电源输出，实现了能源损失情况记录与报告的附加功能。Brooks 公司总结这个项目时谈到：“由于借助了LabVIEW 实时模块的可靠性、PXI的模块化特性和多种可选择的I/O，使得该解决方案能够在卑鄙的核电站环境中确保正常操作。”机械制造：GE 中国研制新型高性能电火花加工进程控制器用于精密机械加工的电火花加工进程控制器(EDM)通常有PC 或微控制器（μC）两种方式。PC 方式存在实时性能较弱, 稳定性差等致命弱点；基于μC 方式的专用系统，存在开放性较差、终究用户没法修改工艺、保护困难等缺点。GE（通用电气）在对其飞机发动机零件加工利用中，为了克服上述两种传统方式的各自不足之，其中国研发中心决定开发1个独立的EDM 控制器，将复杂的伺服控制，实时放电进程监控和高度稳定、可靠性等特点都能集成于1体。对该控制器，其核心要求在于精确的捕捉微秒级的电火花放电间隙信息，判断当前工艺所处的放电状态，实行高速伺服算法，调制控制加工电源电压、电流和波形输出。为此，GE 公司采取NI CompactRIO 平台来实现该控制器，电火花采样速率到达800KS/s 及12 位精度，而伺服算法运行于FPGA 芯片上，保证了微秒级的闭环周期和最高的控制优先级。而次优先级的EDM 与CNC 系统调和工作，运行在自动化控制器的实时操作系统层，通过模拟及数字I/O 通讯，调解机床的运动速度及相应措施，以保证稳定高效的加工进程。这样上层的监控管理利用程序，不会影响控制器的实时控制层和FPGA 硬件层的肯定性工作，进1步超越了传统加工方式的限制。全部3层利用体系，从FPGA 自定义硬件功能、实时层任务调和和管理层的人机界面与通讯均采取统1的NI LabVIEW 图形化开发平台，从而大大缩短了开发周期，开发人员仅用两个多月的时间就构建了全部系统。总结：上述的利用，实际上只是NI PAC平台在各个行业自动化领域利用逐中渐崭露头角的1部分。但从中，我们完全可以看出，NI PAC平台的推出，史无前例的满足了当前工业自动化系统对多功能性、开放性与可靠性、稳定性的要求。用户也得以从本身的研发或生产实际需求动身，灵活的增加PAC平台所提供的高级的丈量、分析与控制功能，扩大其已有自动化系统的性能，从而不断提高生产效率和品质，从容应对剧烈市场竞争所带来的挑战。资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章