智能工厂项目真正的关键节点，原来在这里！竟然经常被人忽略！-电子发烧友网

主控单元智能制造的大脑

智造单元是构建智慧工厂的最小化基本单元，而智造单元的核心是则其主控单元，相当于智造单元的大脑，赋予了智造单元数据采集管理、设备监控调度、远程通讯、智能决策乃至AI智能化演进的能力。从传统的自动化产线到面向未来的智造单元，作为其大脑的控制器，也迭代出了PLC、IPC、PAC等多种形式，而面对纷繁复杂的智能化项目需求，对于控制器的选择，项目管理者也往往颇为纠结，小编就根据不同控制器的特点为大家一一解惑。首先让我们先来了解PLC、IPC、PAC的技术特点及功能。

PLC

PLC（Programmable Logic Controller）可编程逻辑控制器，主要集中在对逻辑的控制，在与多个点位的控制。在单体的设备，如入门及的点胶机、包装机及产线控制等多部分是用PLC。从CPU算力的要求来说，计算量并不多，大部分基于MCU或者ARM来设计而成。当计算力不够时会增加DSP，接口不丰富的时候会增加FPGA来做。

PLC性能依赖于专用硬件，应用程序的执行是依靠专用硬件芯片实现，因硬件的非通用性会导致系统的功能前景和开放性受到限制，由于是专用操作系统，其实时性、可靠性与功能都无法与通用实时操作系统相比，这样导致了PLC整体性能的专用性和封闭性。由于PLC的用户应用程序执行是通过硬件实现的，所以我们在市场上看到的多是专机专用，复用性并不多。在3C产品线生产中，我们就看到了所生产的产品周期接收后，这PLC也就随之收仓入库，做资产报废。早先PLC其显著的特点是有IO接线点，大部分甚至没有网线的接口。如下图所示，但在专机专用上非常适合。

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IPC

IPC ( industrial Personal Computer) 业内多翻译为工控机( IP CAMERA网路摄像机也是IPC的常见缩写，不在本文讨论范围) 但工控机，其实不准确，应该为行业计算机。其广泛的适用在非家庭个人环境下的计算机，比如工厂的一体机、抬头屏，在不影响生产的时候适用的PC，可以适用IPC。但在核心的工厂控制领域，很多时候不能用到这类机型。其对靠性、稳定性、电性参数要求更高。虽然从外形上有几分相似，但在接口处理、物理接线上以及软件的要求上都有了质的不同。

PAC

PAC (Programmable Automation Controller)可编程自动化控制器，其不单有逻辑控制，同时也会侧重于运动控制。通过不同工业总线接口连接运动单元，由此是面向更为复杂的工业设备而来的产品，如半导体设备、高速印刷设备、3D打印设备等等。从CPU的算力要求来说，计算量更为复杂，有浮点运算的需求，非常多的高端设备多使用PAC设计。从计算核心架构来看由于开放性多采用x86的架构设计产品，同时也因为更高性能产品会使用到FPGA等。

相比较PLC使用的PID控制算法在PLC的硬件架构下并未最佳化，在现实运动控制，其复杂的算法要求下，需要强大的浮点运算处理器，也需要大量的内存，PAC平台可以同时提供这两项资源。工程师必须将其控制算法最佳化，使它不只是简单的PID控制。

在工业设备复用的时候发挥了很大的作用。PAC的性能是基于其轻便控制引擎，标准、通用、开放的实时操作系统，高性能计算硬件系统设计。由于开放及柔性化，也就奠定了未来在”软件定义生产中” 提供了夯实的基础。

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以关维科技的UMC-900智能控制器为例，采用英特尔高性能处理器，强大的通讯能力，支持OPC-UA、EtherCAT及Modubus TCP等多种通信协议。支持IEC6113编程规范，统一编程调试平台。支持EtherCAT运动控制及IO模块扩展，EtherCAT周期1ms时，最大总线运算速度可带128轴，实时抖动20us。三网口设计，其中两个EtherCAT口双EtherCAT主站可实现不同任务优先级独立控制，满足多样化需求。同时支持机械手、CNC，电子凸轮、机器人等丰富的总线运动控制功能。

从这个产品案例中我们可以看到，PAC尤其是高实时高算力的PAC，其应用领域较PLC及IPC更加广泛且专业度更强，尤其特别适合各种高精高性能机械自动化装备行业的需求，如：光伏、锂电、储能、半导体、包装物流、机器人、特种机床等高端自动化设备。

同是控制器 PLC，IPC ， PAC****该怎么选？

从PLC，PAC, IPC的实现难度来说，PLC产品实现要求既要了解硬件，同时也需要对工业嵌入式软件有深度的沉淀。通常完成的大部分是嵌入式工程师。面向的是单一的行业需求，有非常多本土公司都实现国产化。其附带有不开放的应用软件编程，在专机的自动化设备内广泛应用。

IPC产品的实现在目前来看，是相比较是最容易实现的产品。但如果在核心设备上使用的话，对于后续的纠错成本非常的高，大部分是安装window系统，无任何的软件附带。

PAC产品由于它的开放性，良好的适用性，实现要求比较高，既要有硬件，同时又需要有BIOS、RTOS工业应用软件及非常好的项目管理能力的沉淀.，才是完成适用于多种工业设备下的PAC产品设计。其所附带开放型的应用软件编程，在高级的制造设备内广泛应用，目前主要还是以进口为主。

PLC、PAC和IPC之间如何选择，还是有很多因素需要考虑，例如预算、规模大小、支持度、复杂程度以及未来的扩展性。

从 工厂环境下适用的范围来说 ，在不影响生产的时候，或者说可以接收多次设备重启的情形下，计算设备 可以使用IPC 。

在可能影响生产速度及质量的时候，其设备 使用PLC或者PAC 。

如果对生产线多是逻辑控制的时候， 使用PLC 。

从自动化程度考虑 ，对于自动化程度高，可靠性高的情况下(如半导体生产设备, 工业印刷机等)， 使用PAC产品 。

较为简单的方法就是，看你所需要控制的电机轴数， 低于8个轴的 ， 多用PLC ， 超过16个轴的用PAC 。

虽然通过多个PLC去实现的设备，后期维护的时候就一台PAC，相对简单，但多PLC更为复杂，PAC产品虽然简单易用好维护，但对电气工程师软件能力要求非常的高。