PCC(Programmable Computer Controller,即可編(bian)程計算機控(kong)制器(qi))是一種融合了傳統(tong)的PLC和IPC的優點(dian),具(ju)有獨(du)特理(li)念的模塊化控(kong)制裝置。
可編(bian)程(cheng)控(kong)制器PLC和(he)工業計算機(ji)IPC已先后推(tui)出(chu)(chu)多年,它們在各自不(bu)同(tong)的(de)(de)應用場合已獲得了(le)十分廣泛(fan)的(de)(de)應用。在多年的(de)(de)應用實踐(jian)中(zhong),PLC運算/處(chu)理能(neng)力不(bu)強、實時性(xing)(xing)、開(kai)放性(xing)(xing)較差和(he)IPC可靠性(xing)(xing)及可擴展(zhan)性(xing)(xing)相對較差的(de)(de)缺點已逐漸暴露出(chu)(chu)來(lai),尋求一種性(xing)(xing)能(neng)更為(wei)優良的(de)(de)控(kong)制器已成為(wei)各類(lei)工業用戶的(de)(de)迫切(qie)需求,1994年由(you)奧地利貝加萊公司推(tui)出(chu)(chu)的(de)(de)PCC融合了(le)傳(chuan)統的(de)(de)PLC和(he)IPC的(de)(de)優點,既(ji)具有(you)PLC的(de)(de)高可靠性(xing)(xing)和(he)易(yi)擴展(zhan)性(xing)(xing),又有(you)著IPC的(de)(de)強大(da)運算/處(chu)理能(neng)力和(he)較高的(de)(de)實時性(xing)(xing)及開(kai)放性(xing)(xing)。
PCC作為新一代的可編程控(kong)制器,比傳(chuan)統的PLC具有(you)更(geng)強(qiang)大(da)(da)的處(chu)理(li)能力(li)和(he)更(geng)高的實時(shi)性;軟(ruan)件功(gong)能強(qiang)大(da)(da),其可靠性和(he)環(huan)境(jing)適應能力(li)又大(da)(da)大(da)(da)優于PC-Based。
經過十多(duo)年的(de)(de)發(fa)展和應用,PCC已成為當前工(gong)業控制器發(fa)展的(de)(de)新方向之一(yi)(yi),以PCC作為控制系統核心的(de)(de)方案正逐漸成為工(gong)業自動化系統配置(zhi)的(de)(de)一(yi)(yi)種新格局(ju)。
2.1硬件(jian)方(fang)面(mian)的特點
在硬件(jian)結構方面,PCC的(de)特點是很明顯的(de),它兼具了PC機采用高(gao)性(xing)能CPU及大容(rong)量存(cun)儲單元和PLC采用模(mo)塊(kuai)式(shi)結構的(de)優點。
(1)模塊式(shi)的插裝結(jie)構,可帶電(dian)插拔
PCC具(ju)有全模(mo)塊式的插裝(zhuang)結構,在工業現場可以安全、方(fang)便地帶電(dian)插拔;PCC的CPU和I/O模(mo)塊結構緊湊(cou),體積小巧,接線(xian)端子密集,而且在模(mo)塊供電(dian)及工作狀態顯示(shi)等(deng)諸多方(fang)面有著完善、精巧的設計。
(2)其CPU具有多(duo)處(chu)理(li)器結構并配備(bei)了大(da)容量存儲單元
PCC除(chu)了(le)其高性能的主CPU以外,通常還(huan)配置(zhi)了(le)另外兩個(ge)處理(li)(li)器(包括I/O處理(li)(li)器和DPR控(kong)制(zhi)器),即一個(ge)PCC的CPU模塊(kuai)上有三個(ge)處理(li)(li)器,這就最大(da)限度地(di)提高了(le)系(xi)統的處理(li)(li)能力(li)。
在其核心(xin)的運算模塊(kuai)內部,PCC為(wei)其CPU配備了數倍(bei)于常規(gui)PLC的大(da)容(rong)量存(cun)儲單元(100K-64MB),這無疑為(wei)功能(neng)強(qiang)大(da)的系統軟件和應(ying)用軟件提供了有效的硬件支(zhi)持。
PCC采用可插卡式的CF卡作為存儲介(jie)質,最大存儲容量可達8GB。
(3)配(pei)備了多種專用(yong)模(mo)塊(kuai)和功(gong)能模(mo)塊(kuai)
PCC為(wei)工業(ye)現(xian)場(chang)的(de)各(ge)種(zhong)信(xin)號(hao)(hao)(hao)和應用(yong)提供了(le)許多專用(yong)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)和功能(neng)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai),如溫度(du)、張力、步進電(dian)機驅動、示波(bo)(bo)器、鼓序(xu)列發生器信(xin)號(hao)(hao)(hao)、增量(liang)(liang)式脈沖編碼信(xin)號(hao)(hao)(hao)、稱重信(xin)號(hao)(hao)(hao)和超聲波(bo)(bo)信(xin)號(hao)(hao)(hao)、電(dian)力測(ce)量(liang)(liang)與并網(wang)同步、PWM輸出等。它們將各(ge)種(zhong)形式的(de)現(xian)場(chang)信(xin)號(hao)(hao)(hao)十分(fen)方便地接入(ru)以PCC為(wei)核心的(de)數字控制系(xi)統(tong)中,用(yong)戶可按需要(yao)對應用(yong)系(xi)統(tong)的(de)I/O通道進行數十點(dian)、數百點(dian)乃(nai)至數千點(dian)的(de)擴展與聯網(wang)。PCC的(de)所有數字量(liang)(liang)輸入(ru)端都經過(guo)了(le)光電(dian)耦合隔離,模(mo)(mo)擬量(liang)(liang)輸入(ru)端也都經過(guo)了(le)RC濾波(bo)(bo)處理(li),因此(ci)它具有很好的(de)抗(kang)電(dian)磁干(gan)擾能(neng)力。
在PCC模塊內(nei)部,CPU的(de)(de)數據總線(xian)與I/O總線(xian)分離(li),并(bing)配(pei)置有獨(du)立的(de)(de)I/O處(chu)(chu)理(li)器。主CPU內(nei)含有一(yi)個獨(du)立的(de)(de)時(shi)間處(chu)(chu)理(li)單元TPU (Time Processing Unit ),在不增(zeng)加CPU負荷的(de)(de)前提下(xia)高(gao)速處(chu)(chu)理(li)簡單或復雜的(de)(de)定時(shi)任(ren)務(wu),其基準計時(shi)頻率可高(gao)達6.29MHz,因此被(bei)廣泛應用(yong)于(yu)頻率、相位(wei)測量(liang)及PWM(脈寬調制)等要求極高(gao)精度的(de)(de)時(shi)間處(chu)(chu)理(li)場合中。
此外,CPU的(de)主(zhu)板集(ji)成了多種通(tong)信接口,PCC還是一款(kuan)開放(fang)性(xing)極高(gao)的(de)產品,配置(zhi)了多種通(tong)信模塊。
(4)以專(zhuan)用模塊的方式對高精度運動控(kong)制功能和智能溫(wen)度控(kong)制功能進(jin)行集成
運動控(kong)(kong)(kong)制(zhi)功(gong)(gong)能(neng):高速編(bian)碼(ma)計數、速度(du)和(he)(he)位置補償、電子(zi)齒(chi)輪(lun)(lun)傳(chuan)動、凸輪(lun)(lun)仿形、多(duo)(duo)(duo)軸插(cha)補、CNC技術、飛鋸等;溫度(du)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)模塊:傳(chuan)感器直接(jie)接(jie)入(ru),每50ms處(chu)理(li)(li)一(yi)個(ge)(ge)(ge)PID調(diao)節(jie)回(hui)(hui)路,帶(dai)自校正(zheng)PID調(diao)節(jie)和(he)(he)參數整定功(gong)(gong)能(neng)。2.2采用(yong)(yong)多(duo)(duo)(duo)任(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)操作系統(tong)(tong)和(he)(he)多(duo)(duo)(duo)樣化的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)軟件設計常規(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)PLC大多(duo)(duo)(duo)采用(yong)(yong)單(dan)任(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)鐘(zhong)掃(sao)描(miao)(miao)(miao)(miao)或(huo)監控(kong)(kong)(kong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)來處(chu)理(li)(li)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)本身的(de)(de)(de)(de)(de)邏(luo)輯運算指令及對(dui)(dui)外部I/O通道(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)狀態采集與刷(shua)新,整個(ge)(ge)(ge)應(ying)用(yong)(yong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)被包(bao)(bao)含(han)(han)在(zai)(zai)(zai)一(yi)個(ge)(ge)(ge)循(xun)環(huan)周(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)(qi)內(如圖(tu)(tu)(tu)1所示)。但在(zai)(zai)(zai)一(yi)個(ge)(ge)(ge)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)系統(tong)(tong)中,雖然(ran)有(you)一(yi)些工(gong)藝量(liang)對(dui)(dui)實(shi)時(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)很高,但同時(shi)(shi)(shi)(shi)卻有(you)更多(duo)(duo)(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝量(liang)對(dui)(dui)實(shi)時(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)沒有(you)特殊的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu),如果采用(yong)(yong)同樣的(de)(de)(de)(de)(de)刷(shua)新速度(du)來處(chu)理(li)(li)它(ta)們其實(shi)是(shi)對(dui)(dui)系統(tong)(tong)資源的(de)(de)(de)(de)(de)浪費,而且(qie)循(xun)環(huan)掃(sao)描(miao)(miao)(miao)(miao)的(de)(de)(de)(de)(de)運行機制(zhi)也導致了系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)理(li)(li)周(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)(qi)主(zhu)要(yao)取決于應(ying)用(yong)(yong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)大小,如程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)復(fu)雜(za)龐大,掃(sao)描(miao)(miao)(miao)(miao)周(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)(qi)就必然(ran)加(jia)長,這無疑是(shi)與I/O通道(dao)對(dui)(dui)高實(shi)時(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)相違背的(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)(zai)圖(tu)(tu)(tu)1和(he)(he)圖(tu)(tu)(tu)2中,A和(he)(he)B為(wei)壓力控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(回(hui)(hui)路控(kong)(kong)(kong)制(zhi))任(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu),它(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)掃(sao)描(miao)(miao)(miao)(miao)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)分(fen)別為(wei)1ms和(he)(he)2ms;而C和(he)(he)D為(wei)邏(luo)輯控(kong)(kong)(kong)制(zhi)任(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu),它(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)掃(sao)描(miao)(miao)(miao)(miao)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)分(fen)別為(wei)5ms和(he)(he)2ms。看來這是(shi)一(yi)個(ge)(ge)(ge)邏(luo)輯控(kong)(kong)(kong)制(zhi)任(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)量(liang)較大的(de)(de)(de)(de)(de)PLC/PCC應(ying)用(yong)(yong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)。圖(tu)(tu)(tu)1表示常規(gui)PLC的(de)(de)(de)(de)(de)運行模式,在(zai)(zai)(zai)該(gai)圖(tu)(tu)(tu)上部的(de)(de)(de)(de)(de)任(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)組合方式中,整個(ge)(ge)(ge)任(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(A+B+C+D)被包(bao)(bao)含(han)(han)在(zai)(zai)(zai)一(yi)個(ge)(ge)(ge)掃(sao)描(miao)(miao)(miao)(miao)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)為(wei)10ms的(de)(de)(de)(de)(de)循(xun)環(huan)周(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)(qi)內,在(zai)(zai)(zai)該(gai)圖(tu)(tu)(tu)下部的(de)(de)(de)(de)(de)任(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)組合方式中,整個(ge)(ge)(ge)任(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(A+B+C)被包(bao)(bao)含(han)(han)在(zai)(zai)(zai)一(yi)個(ge)(ge)(ge)掃(sao)描(miao)(miao)(miao)(miao)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)為(wei)8ms的(de)(de)(de)(de)(de)循(xun)環(huan)周(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)(qi)內。可以(yi)看出,總的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)處(chu)理(li)(li)周(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)(qi)為(wei)各(ge)任(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)掃(sao)描(miao)(miao)(miao)(miao)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)和(he)(he),程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)周(zhou)(zhou)(zhou)而復(fu)始地循(xun)環(huan)執行。
而PCC系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設計(ji)方(fang)案則完美(mei)地(di)(di)解決了(le)這一問題(ti),與常規PLC相比較,PCC最大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)點就(jiu)在(zai)于(yu)(yu)其引入了(le)類(lei)似大型(xing)計(ji)算(suan)機的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Runtime定性分(fen)(fen)(fen)(fen)時(shi)(shi)多任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)理念,并輔之(zhi)以多樣化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)軟件(jian)設計(ji)手(shou)段(duan)。由于(yu)(yu)實(shi)行(xing)(xing)分(fen)(fen)(fen)(fen)時(shi)(shi)多任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運行(xing)(xing)機制(zhi)(zhi)(zhi),應(ying)用(yong)(yong)程(cheng)序可(ke)以按照(zhao)(zhao)(zhao)工藝功能(neng)和優先(xian)級(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)分(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)(bie)設置成不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)級(ji)別(bie)(bie),并可(ke)根據要求(qiu)自行(xing)(xing)設定任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)循(xun)(xun)(xun)環時(shi)(shi)間,使得應(ying)用(yong)(yong)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)循(xun)(xun)(xun)環周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)與程(cheng)序長短(duan)無(wu)關,從(cong)而將(jiang)應(ying)用(yong)(yong)程(cheng)序的(de)(de)(de)(de)(de)(de)掃描周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)同(tong)(tong)真正外部(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)區別(bie)(bie)開來,滿足了(le)真正實(shi)時(shi)(shi)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要求(qiu),而且它可(ke)以在(zai)CPU運算(suan)能(neng)力(li)(li)(li)允許(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)前提下,按照(zhao)(zhao)(zhao)用(yong)(yong)戶(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)際需(xu)求(qiu)而做(zuo)相應(ying)調整(如(ru)圖(tu)2所示(shi)(shi))。圖(tu)2表示(shi)(shi)PCC-定性分(fen)(fen)(fen)(fen)時(shi)(shi)多任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運行(xing)(xing)模式,按照(zhao)(zhao)(zhao)邏輯(ji)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)和壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)分(fen)(fen)(fen)(fen)類(lei)組合(即圖(tu)3中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)系(xi)統(tong)模塊(kuai))控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)。在(zai)該圖(tu)上(shang)部(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)邏輯(ji)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)組合中(zhong),邏輯(ji)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)C、D被(bei)有(you)機地(di)(di)分(fen)(fen)(fen)(fen)布(bu)在(zai)間隔為5ms的(de)(de)(de)(de)(de)(de)5個時(shi)(shi)間段(duan)中(zhong)按優先(xian)級(ji)順序先(xian)后(hou)執(zhi)行(xing)(xing),邏輯(ji)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)C、D執(zhi)行(xing)(xing)時(shi)(shi)恰(qia)好(hao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)A、B不(bu)執(zhi)行(xing)(xing),邏輯(ji)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)理周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)為20ms;在(zai)該圖(tu)下部(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)組合中(zhong),壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)A、B在(zai)每一個5 ms的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間間隔中(zhong)均(jun)按順序先(xian)后(hou)執(zhi)行(xing)(xing),壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)A、B執(zhi)行(xing)(xing)時(shi)(shi)恰(qia)好(hao)邏輯(ji)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)C、D不(bu)執(zhi)行(xing)(xing),壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)理周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)為5ms。可(ke)以看出,各(ge)個任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)是(shi)按照(zhao)(zhao)(zhao)分(fen)(fen)(fen)(fen)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運行(xing)(xing)模式執(zhi)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),各(ge)分(fen)(fen)(fen)(fen)類(lei)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)組合則按照(zhao)(zhao)(zhao)自己的(de)(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)理周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)(如(ru)邏輯(ji)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)20ms和壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)5ms)周(zhou)(zhou)而復始地(di)(di)循(xun)(xun)(xun)環執(zhi)行(xing)(xing),但壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)優先(xian)級(ji)明顯高于(yu)(yu)邏輯(ji)任(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
基于(yu)分(fen)(fen)時多(duo)任(ren)務(wu)操(cao)作(zuo)(zuo)系統(tong),PCC的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)程序(xu)可(ke)分(fen)(fen)為多(duo)個獨(du)立的(de)(de)(de)任(ren)務(wu)模(mo)塊(kuai),這(zhe)樣就給(gei)項目應(ying)用(yong)軟件的(de)(de)(de)開發帶來了很大(da)的(de)(de)(de)便(bian)利,因為這(zhe)樣可(ke)以方(fang)便(bian)地按控(kong)制(zhi)項目中(zhong)諸(zhu)如數(shu)據采集、報警、PID調節運算(suan)、通信控(kong)制(zhi)等各部(bu)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)同功能要求,分(fen)(fen)別(bie)編制(zhi)出相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)程序(xu)模(mo)塊(kuai)(任(ren)務(wu))。這(zhe)些(xie)模(mo)塊(kuai)既(ji)各自(zi)獨(du)立運行,而(er)(er)其數(shu)據間又保(bao)持一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)相(xiang)互關聯,它們(men)經過分(fen)(fen)步(bu)驟(zou)的(de)(de)(de)獨(du)立編制(zhi)并完成調試之后,一(yi)并下載至PCC的(de)(de)(de)用(yong)戶程序(xu)存儲區中(zhong),在(zai)該分(fen)(fen)時多(duo)任(ren)務(wu)操(cao)作(zuo)(zuo)系統(tong)的(de)(de)(de)調度管理(li)下并行運行。在(zai)這(zhe)個多(duo)任(ren)務(wu)系統(tong)中(zhong),根據不(bu)(bu)同任(ren)務(wu)對實時性能的(de)(de)(de)不(bu)(bu)同需求,設計人員可(ke)以指定(ding)(ding)不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)優(you)先等級(ji)并確定(ding)(ding)它們(men)各自(zi)的(de)(de)(de)循環周(zhou)期,從而(er)(er)實現確定(ding)(ding)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)時多(duo)任(ren)務(wu)控(kong)制(zhi)。即便(bian)某(mou)個任(ren)務(wu)處于(yu)等待狀態,別(bie)的(de)(de)(de)任(ren)務(wu)也可(ke)繼續(xu)執行。這(zhe)一(yi)系統(tong)特點,可(ke)示于(yu)圖3中(zhong)。
這(zhe)種多任務(wu)的(de)運行(xing)機制,采用(yong)了大型應用(yong)軟件的(de)模塊(kuai)化程序(xu)設計思想,帶來了項目開(kai)(kai)發(fa)效率上的(de)提高(gao),有著(zhu)常規PLC所(suo)無法比(bi)擬(ni)的(de)靈活性(xing)(xing)。因為(wei)多任務(wu)的(de)思想使得各個任務(wu)模塊(kuai)的(de)功能描(miao)述更趨清(qing)晰簡潔(jie),用(yong)戶可以自行(xing)開(kai)(kai)發(fa)既具有自己特(te)點而(er)又不乏通用(yong)性(xing)(xing)的(de)獨立功能模塊(kuai),并將其封裝以便于日后在(zai)其他應用(yong)場(chang)合(he)中重新使用(yong)。
2.3 強大(da)的系統(tong)能力(li)和極(ji)高的處理速度
(1)高性能、全開放、集(ji)成(cheng)化的CPU
貝(bei)加萊的(de)(de)(de)PCC主要包括(kuo)2005、2003和X20 CPU三個系(xi)列,由于(yu)其在網絡通信(xin)方(fang)面的(de)(de)(de)開放性和結構上的(de)(de)(de)模塊化(hua)(hua),這三種系(xi)列的(de)(de)(de)PCC在構成(cheng)控制系(xi)統的(de)(de)(de)方(fang)式和規模上又是十分靈(ling)活的(de)(de)(de)。貝(bei)加萊2007年推出的(de)(de)(de)X20系(xi)列PCC成(cheng)為了高精度(du)機械(xie)自(zi)動化(hua)(hua)和高可靠(kao)性過(guo)程自(zi)動化(hua)(hua)等復雜、靈(ling)活自(zi)動化(hua)(hua)系(xi)統的(de)(de)(de)通用選(xuan)擇。
X20 CPU——新一代PCC的(de)CPU,基于Intel X86 Processor技術,采用Runtime實時操作(zuo)系統,秉承了貝加萊PCC的(de)定性分(fen)時多任務的(de)控制特點,可采用符合IEC61131-3標準的(de)多種工程(cheng)編程(cheng)語言(yan)以及Automation Basic、ANSI C兩種高級語言(yan)編程(cheng)。
X20 CPU的主板集成了多種通信接(jie)口(kou),包(bao)括RS232、標準以(yi)太網接(jie)口(kou)TCP/IP、工業實時以(yi)太網接(jie)口(kou)Ethernet POWERLINK、2個(ge)USB。采用(yong)可插卡式的CF卡作(zuo)為存儲(chu)介(jie)質。
X20 CPU是一款開放性極高的(de)產品,通信模塊系列包括了CAN、Ethernet POWERLINK、Profibus、DeviceNet、Modbus、RS485/422、RS232等,方便擴展和兼(jian)容各種市(shi)場(chang)上主流的(de)現場(chang)總(zong)線,體現其開放式的(de)網(wang)絡(luo)架構。CP3486的(de)主板具有三(san)個通信模塊接口。
(2)極(ji)高的(de)系統響(xiang)應(ying)速度
系(xi)統(tong)的響應(ying)速度(du)(du)不僅由CPU決定,還(huan)與I/O數據的傳輸速率有關(guan)。PCC的主CPU本身速度(du)(du)極快(kuai),同(tong)時還(huan)借用大型計(ji)算(suan)機的結構,采(cai)用I/O-Processor單獨處理(li)I/O數據傳輸,采(cai)用DPR-Controller雙向(xiang)口控制器負(fu)責(ze)網絡及系(xi)統(tong)的管(guan)理(li)。也就是(shi)說,一個PCC模塊上有三個處理(li)器,它們既各(ge)自獨立而又相互關(guan)聯,最大限(xian)度(du)(du)地提高了整個系(xi)統(tong)的速度(du)(du)。
CP3486是X20 CPU系列中性能最(zui)高的產(chan)品,采用了Intel Celeron 650 處理器及附加的I/O 處理器和浮點處理器FPU。系統(tong)的單(dan)步指令處理周(zhou)期最(zui)快(kuai)可(ke)達到0.01μs,單(dan)個工(gong)作任務循環周(zhou)期可(ke)達200μs,是當(dang)前世(shi)界上性能最(zui)強、運算(suan)最(zui)快(kuai)的PLC/PCCCPU之一。
快速的I/O數據總線(xian)以及專家的模塊(kuai)結合,可以實現模擬(ni)信號50us的示波器采集記錄功(gong)(gong)能(neng)(neng),電能(neng)(neng)測量(liang)模塊(kuai)可以實現電力(li)系統中的同期并網(wang)功(gong)(gong)能(neng)(neng)等(deng)專業的功(gong)(gong)能(neng)(neng)。
(3)強大的(de)數據(ju)通訊(xun)功能
PCC在(zai)(zai)遠程通(tong)(tong)信(xin)方(fang)面的(de)(de)(de)靈活(huo)性,是區別于常規(gui)PLC的(de)(de)(de)另一顯著標(biao)志,作為現(xian)場分布式控制(zhi)系統的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)供(gong)應商之一,貝加(jia)萊(lai)為此(ci)提供(gong)了(le)十分靈活(huo)多樣(yang)的(de)(de)(de)解(jie)決方(fang)案。用戶不僅可以(yi)采(cai)用貝加(jia)萊(lai)的(de)(de)(de)獨有網絡協議,也(ye)可以(yi)方(fang)便地(di)與其他廠(chang)家(jia)的(de)(de)(de)PLC或其他工(gong)(gong)控設備(bei)通(tong)(tong)過主(zhu)流各(ge)種開放式現(xian)場總線的(de)(de)(de)網絡方(fang)案,如(ru)PROFIBUS,CAN,MODBUS等聯網通(tong)(tong)信(xin),在(zai)(zai)一些特殊情(qing)況下,PCC還為用戶提供(gong)了(le)創建(jian)自定(ding)義(yi)協議的(de)(de)(de)幀驅動(dong)(Frame drive)工(gong)(gong)具。特別值得一提是Ethernet POWERLINK網絡協議,這是2001年(nian)貝加(jia)萊(lai)公司(si)當競爭(zheng)對手還在(zai)(zai)討(tao)論實時(shi)(shi)工(gong)(gong)業(ye)以(yi)太網概念(nian)的(de)(de)(de)時(shi)(shi)候,便在(zai)(zai)全球第(di)一次推出實用化的(de)(de)(de)實時(shi)(shi)工(gong)(gong)業(ye)以(yi)太網絡,這也(ye)是全球第(di)一個開放的(de)(de)(de)安全級(ji)(SIL3)實時(shi)(shi)工(gong)(gong)業(ye)以(yi)太網。2007年(nian)初該(gai)公司(si)又發布了(le)千兆級(ji)實時(shi)(shi)工(gong)(gong)業(ye)以(yi)太網Ethernet POWERLINK(如(ru)圖(tu)4所示)。由于具備(bei)這樣(yang)的(de)(de)(de)技術優勢,PCC常常能輕(qing)松地(di)實現(xian)與各(ge)種不同(tong)產品,不同(tong)通(tong)(tong)信(xin)協議的(de)(de)(de)高(gao)效互聯。
2.4軟(ruan)件的(de)(de)集成(cheng)開(kai)(kai)發環境及靈活的(de)(de)軟(ruan)件開(kai)(kai)發方式(1)集成(cheng)化軟(ruan)件開(kai)(kai)發工具AutomationStudio
PCC的(de)(de)編程(cheng)組態(tai)軟(ruan)件(jian)采用AutomationStudio集成化軟(ruan)件(jian)工(gong)具,基于同(tong)一(yi)個(ge)(ge)軟(ruan)件(jian)平臺,全部解決整個(ge)(ge)自動(dong)化項(xiang)目(mu)的(de)(de)集成。在(zai)該軟(ruan)件(jian)平臺中同(tong)時(shi)集成了觸摸屏畫面(mian)組態(tai)、PCC編程(cheng)調試、伺服驅動(dong)器編程(cheng)、離線(xian)與(yu)在(zai)線(xian)仿真測試等豐富(fu)的(de)(de)軟(ruan)件(jian)開(kai)發功能,從而可以(yi)大大地(di)提(ti)高項(xiang)目(mu)的(de)(de)開(kai)發效率(lv)。
(2)靈活的軟件開發方式
PCC的(de)(de)(de)編程器采用(yong)(yong)普通PC機(ji),配以一套功(gong)能強(qiang)大(da)的(de)(de)(de)集成化軟件(jian)開(kai)發工具AutomationStudio。除(chu)編制(zhi)和組態應(ying)用(yong)(yong)程序(xu)(xu)以外(wai),它還能為(wei)工程師提供源程序(xu)(xu)級的(de)(de)(de)單(dan)(dan)步(bu)、斷點、單(dan)(dan)周期及(ji)PCC在線錯誤自診斷等(deng)多(duo)種(zhong)形式的(de)(de)(de)調試手段(duan),使(shi)應(ying)用(yong)(yong)程序(xu)(xu)的(de)(de)(de)開(kai)發十(shi)分靈活(huo)便捷。另外(wai),通過開(kai)發軟件(jian)包所提供的(de)(de)(de)多(duo)種(zhong)函數(shu),用(yong)(yong)戶(hu)可在短時間內編制(zhi)出高效而復雜的(de)(de)(de)控制(zhi)程序(xu)(xu)。
一個(ge)項目(mu)中(zhong)的(de)(de)(de)各項軟件(jian)任務可以(yi)由不同(tong)的(de)(de)(de)程(cheng)(cheng)序(xu)(xu)員分(fen)別(bie)編(bian)(bian)制(zhi),各程(cheng)(cheng)序(xu)(xu)員基(ji)于共同(tong)的(de)(de)(de)約定,可以(yi)靈(ling)活地選用(yong)不同(tong)的(de)(de)(de)編(bian)(bian)程(cheng)(cheng)語(yu)言(yan),這就(jiu)意味著不僅在常(chang)規PLC上(shang)一直為(wei)人們所熟悉(xi)的(de)(de)(de)梯形圖、指令表、順序(xu)(xu)功能(neng)圖、功能(neng)塊圖和(he)結構化文本等(deng)符(fu)合(he)IEC61131-3標準的(de)(de)(de)工程(cheng)(cheng)語(yu)言(yan)可以(yi)在PCC上(shang)繼續沿用(yong),而(er)且(qie)程(cheng)(cheng)序(xu)(xu)員還可采(cai)(cai)用(yong)更(geng)為(wei)高(gao)效(xiao)的(de)(de)(de)高(gao)級語(yu)言(yan),比(bi)如ANSI C 和(he)Automation Basic,并(bing)可以(yi)在同(tong)一個(ge)項目(mu)中(zhong)同(tong)時(shi)采(cai)(cai)用(yong)多種語(yu)言(yan)混合(he)編(bian)(bian)程(cheng)(cheng),從而(er)較易實現(xian)復(fu)雜(za)的(de)(de)(de)數學(xue)運算功能(neng)和(he)過程(cheng)(cheng)控制(zhi)算法。而(er)且(qie)所有這些編(bian)(bian)程(cheng)(cheng)語(yu)言(yan),PCC都采(cai)(cai)用(yong)“符(fu)號變量(liang)”來(lai)標識外部I/O通(tong)道(dao)及內部寄存器單元(例如用(yong)戶可用(yong)motor_run來(lai)代(dai)(dai)表某開(kai)關(guan)量(liang)輸出(chu)通(tong)道(dao),button_down代(dai)(dai)表某開(kai)關(guan)量(liang)輸入(ru)通(tong)道(dao))。這樣(yang),軟件(jian)開(kai)發人員毋需熟知PCC內部的(de)(de)(de)硬件(jian)資源分(fen)布,而(er)只須集中(zhong)精力(li)于項目(mu)本身的(de)(de)(de)工藝(yi)需求,即可迅速(su)編(bian)(bian)制(zhi)出(chu)結構清晰功能(neng)明(ming)確的(de)(de)(de)控制(zhi)程(cheng)(cheng)序(xu)(xu)來(lai)。
2.5 高可靠性和易移(yi)植性
(1)高可靠性
PCC具有極(ji)高的可靠(kao)性,平(ping)均無故障時間MTBF達到(dao)50萬(wan)小時(相當于57年)以上,屬于免維護產品,明顯高于一般的PLC和IPC(市場(chang)上最好的PLC硬件平(ping)均無故障時間MTBF通常為(wei)30萬(wan)小時)。
(2)可移植性強
在(zai)不同系(xi)(xi)列(lie)、不同型(xing)號的(de)PCC上(shang)所(suo)(suo)編制的(de)程序,都(dou)可(ke)以不用(yong)修改源碼本身,而直接移(yi)植到(dao)另外的(de)PCC系(xi)(xi)列(lie)或者類(lei)型(xing)上(shang)。這(zhe)是因為(wei)貝加萊所(suo)(suo)有(you)的(de)PCC硬件(jian)平(ping)臺都(dou)基于相(xiang)同的(de)操作系(xi)(xi)統內核,而且(qie)采用(yong)標(biao)(biao)簽變(bian)量關聯(lian)的(de)編程方式,所(suo)(suo)以用(yong)戶在(zai)編程時(shi)不需(xu)要過多關注實際的(de)硬件(jian)I/O映射關系(xi)(xi)(只需(xu)要將各(ge)個標(biao)(biao)簽名分(fen)別映射到(dao)相(xiang)關的(de)I/O通(tong)道上(shang)),而把主要注意力集中在(zai)工藝算法(fa)本身。
PCC作(zuo)為(wei)一(yi)(yi)種(zhong)可編程計(ji)算機控(kong)制器,是(shi)專為(wei)在工(gong)業環境(jing)下應用而(er)設(she)計(ji)的(de)(de)(de),它既是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)新型的(de)(de)(de)定性分時(shi)多任務PLC,又是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)模塊化(hua)插裝(zhuang)結構(gou)的(de)(de)(de)IPC或PC-Based。不但具(ju)(ju)備傳(chuan)統PLC的(de)(de)(de)所有功(gong)能(neng)(neng),同時(shi)融合了最新的(de)(de)(de)IT網絡技(ji)術和(he)(he)可選擇(ze)的(de)(de)(de)高級(ji)語言編程環境(jing),具(ju)(ju)有更強大的(de)(de)(de)數學運(yun)算能(neng)(neng)力(li)(li)、網絡通信能(neng)(neng)力(li)(li)、抗(kang)干擾(rao)能(neng)(neng)力(li)(li)和(he)(he)控(kong)制能(neng)(neng)力(li)(li),從而(er)代表了PLC的(de)(de)(de)發(fa)展方向,具(ju)(ju)有更高的(de)(de)(de)可靠性、更強大的(de)(de)(de)功(gong)能(neng)(neng)和(he)(he)更廣泛的(de)(de)(de)適用性。
為了順應PLC、IPC及(ji)DCS技術相互融合相互促進(jin)的工業(ye)自動化發(fa)展潮(chao)流。貝加萊(lai)的PCC攜其(qi)DCS APROL和工業(ye)計(ji)算機Automation PC,已越來越廣(guang)泛(fan)地進(jin)入各類工業(ye)應用領域(yu),并日益顯露出其(qi)不可低估(gu)的發(fa)展潛力。