Mniej lub bardziej wyspecjalizowane komputery towarzyszą nam na każdym kroku. To wynik zwiększania ich mocy obliczeniowych, miniaturyzacji, rozwoju narzędzi programistycznych i oprogramowania oraz coraz niższych cen. Programowalny kontroler automatyki (PAC) to w zasadzie komputer PC połączony ze sterownikiem PLC. Podaje się, że termin PAC został po raz pierwszy zdefiniowany w 2001 r. przez firmę ARC Advisory Group – zajmującą się badaniami rynku technologii dla przemysłu, produkcji, infrastruktury i miast. 

Choć kontrolery PAC zawierają funkcje PLC, to różni je architektura sprzętowa (kilka procesorów) i oprogramowanie zaprojektowane tak, by można w nich było wykorzystać różne języki programowania, wielozadaniowość, standardy łączności sieci komputerowych itp. Można powiedzieć, że są to kontrolery automatyki, które zawierają instrukcje wyższego poziomu. Obecnie są wykorzystywane w przemysłowych systemach sterowania maszyn (ICS) w wielu gałęziach przemysłu, również w infrastrukturze tzw. krytycznej. Niekiedy oba rodzaje sterowników traktuje się łącznie, ale trzeba pamiętać, że sterowniki PLC to pojedyncze urządzenie mikroprocesorowe zastępujące przekaźniki i timery, wykorzystujące tylko prostą logikę drabinkową. 

Sterowniki PAC umożliwiają dostarczanie bardziej złożonych instrukcji do obsługi zautomatyzowanych urządzeń. W praktyce zapewniają one sterowanie na poziomie takim, jakie można uzyskać przy wykorzystaniu komputerów PC. Przewagę nad sterownikami PLC zyskuje się zwłaszcza tam, gdzie trzeba przetwarzać wiele danych. Dostępne listy poleceń są nie tylko bardziej zaawansowane, ale też wyspecjalizowane dla obsługi konkretnej aplikacji. Może to być przetwarzanie wsadowe oraz sterowanie zarówno urządzeniami, jak i procesami technologicznymi. Wykorzystuje się je często w systemach informatycznych SCADA nadzorujących przebieg procesu technologicznego lub produkcyjnego. Postęp w rozwoju dostępnych list rozkazów i przeznaczonych dla nich bibliotek HMI pozwolił na przejęcie przez sterowniki PAC wielu funkcji zarezerwowanych do niedawna dla rozproszonych systemów sterowania (DCS). Wymienia się tu takie złożone rozwiązania związane ze sterowaniem jak predykcja i wykorzystanie logiki rozmytej. W praktyce coraz bardziej zacierają się granice pomiędzy sterownikami PAC a systemami DCS. Można powiedzieć, że dziś PAC to połączenie cech tradycyjnych technologii automatyzacji, takich jak rozproszone systemy sterowania (DCS), programowalne sterowniki logiczne (PLC), komputery osobiste (PC) oraz zdalne jednostki końcowe (RTU).

Rosnące zainteresowanie sterownikami PAC

W opublikowanym w tym roku przez Mordor Intelligence badaniu rynku dotyczącym oprogramowania do programowania sterowników PAC oceniono, że w latach 2020-2025 osiągnie on średnioroczne wzrost na poziomie 15%. Wynikać to ma z szybkiego wzrostu popytu na zautomatyzowane procesy produkcyjne w różnych branżach w tym w takich jak: produkcja, motoryzacja i chemia. Zgodnie z ocenami analityków firmy, szybko rosnące zapotrzebowanie na automatyzację wraz z postępem technologicznym w dziedzinie czujników, oraz zmianami w wielkości maszyn (pojawienie się mniejszych automatów) i przy ogólnym rozwoju oprogramowania, to elementy stymulacji wzrostu zainteresowania wykorzystaniem sterowników PAC. Ich użycie zwiększy też zainteresowanie firm automatyzacją i otwartymi standardami komunikacyjnymi oraz integracją oprogramowania z mniejszym naciskiem na wykorzystywany do tego celu sprzęt. 

Obecnie użytkownicy koncentrują się bardziej na całkowitej wydajności systemu, a nie tylko na doborze sprzętu, dlatego sterowniki PAC staną się lepszym wyborem dla bardziej wymagających odbiorców, niezadowolonych z możliwości oferowanych przez tradycyjne sterowniki PLC. Na całym świecie przemysł kieruje się w stronę kontroli różnych aspektów operacyjnych w procesach produkcyjnych bez znaczącej interwencji ze strony operatorów, a zamiast tego z wykorzystaniem różnych urządzeń sterujących i oprogramowania. Sterowniki PAC łączą zalety tradycyjnych maszyn lub systemów sterowania z procesami w stylu PLC z elastyczną konfiguracją i zaletami wynikającymi z integracji systemów przy wykorzystaniu przemysłowych komputerów PC. Rynkowi PAC sprzyja też rosnąca na całym świecie podaż robotów przemysłowych. Największe firmy na globalnym rynku programowalnych sterowników automatyki to: GE, Schneider Electric, Yokogawa Electric, ABB, FANUC Corporation, Honeywell, Siemens, Rockwell Automation, Emerson, Mitsubishi Electric, Omron i Johnson Controls.

Zalety sterowników PAC

Za typowy problem ze sterownikami PLC ich użytkownicy uznają programowanie ich w logice drabinkowej. Choć jest to język programowania uznawany za niezawodny, to jest on czasochłonny w porównaniu z łatwiejszymi do programowania językami C, C++ i C# używanymi w PAC. Dodatkowo programy korzystające z logiki drabinkowej są unikalne dla dostawców, co ogranicza nas do jednego zestawu produktów dostępnych na rynku. Podkreśla się, że używając języków C z PAC, a nawet z niektórymi sterownikami PLC można umożliwić komunikację kontrolerom logicznym pochodzącym od różnych dostawców. Dla użytkowników taka elastyczność oznacza szerszy wybór produktów z dostępnych na rynku niekoniecznie tylko jednej marki. Urządzenia PAC korzystają ze standardowych protokołów komunikacyjnych, które umożliwiają pobieranie i przesyłanie informacji z różnych połączonych systemów. 

W opinii specjalistów PAC jest technologią bardziej niezawodną niż inne systemy sterowania, takie jak DCS. Na pewno też łatwiej zapewnić ich dostosowanie do specyficznych potrzeb związanych ze sterowaniem oraz automatyzacją konkretnych maszyn i całych instalacji. Na co zwrócić uwagę stając przed wyborem zastosowania w automatyzacji sterowników PLC, PAC lub komputera przemysłowego typu PC (IPC)? Specjaliści podkreślają, że sterowniki PAC mogą nie tylko wykonywać zadania związane ze sterowaniem, ale też współpracować z systemami SCADA, gromadzić dane i stanowić nadrzędne systemy kontrolne. Można na przykład dzięki nim budować centra danych zbierające pomiary w czasie rzeczywistym. Łatwiej je też dopasować do sterowania konkretnym obiektem i w stosunkowo prosty sposób łączyć z innymi systemami w zakładzie produkcyjnym. Dlatego sprawdzają się zarówno na liniach produkcyjnych, w systemach MES, jak i przy optymalizacji produkcji. Sterowniki PAC spotyka się też częściej w zastosowaniach procesowych.

Choć zacierają się granice pomiędzy sterownikami PLC i kontrolerami PAC, to wiele wskazuje, że te ostatnie będą przejmowały coraz więcej zadań związanych z automatyzacją w zakładach produkcyjnych. Wynika to z ich elastyczności i wygody w programowaniu, a spadające ceny będą tu dodatkowym atutem. Kontrolery PAC charakteryzujące się wielofunkcyjnością i wielozadaniowością oraz modułową budową i najlepiej nadają się do dzisiejszych zastosowań przemysłowych. Zwłaszcza w dobie wprowadzania zasad związanych z Przemysłem 4.0. Złożone aplikacje sterujące wymagające elastyczności jaką zapewniają kontrolery PAC. 

Warto przypomnieć, że sterowniki PLC powstały w latach sześćdziesiątych XX wieku jako udoskonalenie systemów wykorzystujących przekaźniki, a wykorzystanie komputerów PC do ich programowania wprowadzono w latach 80. XX wieku. Natomiast pierwsze kontrolery PAC pojawiły się dopiero na początku XXI wieku. Od tego czasu obserwujemy stały postęp w tych konstrukcjach, zwiększanie ich możliwości przy zachowaniu kompaktowych rozmiarów i odporności na warunki środowiskowe panujące w przemyśle. Przy okazji warto dodać, że sterowniki PLC wyższej klasy o zwiększonych możliwościach są często sprzedawane jako sterowniki PAC.