PCC(Programmable Computer Controller,即可編程計算機控制器)是一種(zhong)融合了傳統的PLC和IPC的優(you)點,具(ju)有(you)獨特(te)理念的模塊化控制裝置。
可(ke)編(bian)程控制器(qi)PLC和(he)(he)工業計(ji)算機IPC已(yi)先后推出多(duo)年(nian),它們在各自不(bu)同的(de)(de)(de)(de)應用場合已(yi)獲(huo)得了十分廣泛(fan)的(de)(de)(de)(de)應用。在多(duo)年(nian)的(de)(de)(de)(de)應用實踐中(zhong),PLC運(yun)算/處理能力(li)不(bu)強(qiang)、實時性(xing)、開放性(xing)較(jiao)差和(he)(he)IPC可(ke)靠性(xing)及可(ke)擴展性(xing)相對較(jiao)差的(de)(de)(de)(de)缺點已(yi)逐漸暴露出來(lai),尋(xun)求一種性(xing)能更為優良的(de)(de)(de)(de)控制器(qi)已(yi)成為各類工業用戶(hu)的(de)(de)(de)(de)迫切(qie)需求,1994年(nian)由奧(ao)地(di)利貝加(jia)萊(lai)公司推出的(de)(de)(de)(de)PCC融(rong)合了傳統的(de)(de)(de)(de)PLC和(he)(he)IPC的(de)(de)(de)(de)優點,既具(ju)有PLC的(de)(de)(de)(de)高可(ke)靠性(xing)和(he)(he)易(yi)擴展性(xing),又有著IPC的(de)(de)(de)(de)強(qiang)大運(yun)算/處理能力(li)和(he)(he)較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)實時性(xing)及開放性(xing)。
PCC作為新一(yi)代的(de)(de)可編程控制(zhi)器,比傳統的(de)(de)PLC具有更強大(da)(da)的(de)(de)處理(li)能力(li)和更高的(de)(de)實時(shi)性;軟件功能強大(da)(da),其可靠性和環境適應能力(li)又(you)大(da)(da)大(da)(da)優于PC-Based。
經過(guo)十多(duo)年的(de)發展和應用,PCC已成(cheng)為(wei)當(dang)前工業控制(zhi)(zhi)器發展的(de)新方向之一,以PCC作為(wei)控制(zhi)(zhi)系統核(he)心的(de)方案(an)正逐漸成(cheng)為(wei)工業自動化系統配置的(de)一種新格局(ju)。
2.1硬件方面的特點
在硬件結(jie)(jie)構方面,PCC的(de)(de)特(te)點(dian)是(shi)很明顯的(de)(de),它兼(jian)具了PC機采(cai)用高性能CPU及大容量(liang)存儲單元和PLC采(cai)用模塊(kuai)式結(jie)(jie)構的(de)(de)優點(dian)。
(1)模塊式的插裝(zhuang)結構,可帶電插拔
PCC具有全模(mo)(mo)(mo)塊式(shi)的插裝結構,在(zai)工(gong)業現場可(ke)以(yi)安全、方便地帶電插拔(ba);PCC的CPU和I/O模(mo)(mo)(mo)塊結構緊湊,體積小(xiao)巧(qiao),接線端子密集,而且在(zai)模(mo)(mo)(mo)塊供電及工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態顯示等諸(zhu)多方面有著(zhu)完善(shan)、精巧(qiao)的設(she)計。
(2)其CPU具(ju)有多處理器結構并配備了大容量存儲單(dan)元
PCC除了(le)其(qi)高(gao)性能的主CPU以外,通常還配置了(le)另外兩個(ge)(ge)處(chu)理(li)(li)器(qi)(包括(kuo)I/O處(chu)理(li)(li)器(qi)和(he)DPR控制(zhi)器(qi)),即一個(ge)(ge)PCC的CPU模塊(kuai)上有三(san)個(ge)(ge)處(chu)理(li)(li)器(qi),這就最(zui)大限度地提高(gao)了(le)系統的處(chu)理(li)(li)能力。
在(zai)其核心的(de)運算模(mo)塊(kuai)內部,PCC為其CPU配(pei)備了(le)數倍于常規PLC的(de)大容(rong)量(liang)存儲單元(100K-64MB),這(zhe)無(wu)疑為功能強大的(de)系(xi)統軟件(jian)和應用(yong)軟件(jian)提(ti)供了(le)有效的(de)硬(ying)件(jian)支持。
PCC采用(yong)可插卡式的CF卡作為存儲介質,最大存儲容量可達(da)8GB。
(3)配備了多(duo)種專用模(mo)塊(kuai)和功能(neng)模(mo)塊(kuai)
PCC為工(gong)業(ye)現場(chang)的各種(zhong)信(xin)號和應(ying)用提(ti)供了許多(duo)專(zhuan)用模(mo)塊(kuai)和功能模(mo)塊(kuai),如溫度、張力、步進(jin)(jin)電(dian)機驅動、示波(bo)器、鼓序列(lie)發生器信(xin)號、增量(liang)式(shi)脈(mo)沖編碼(ma)信(xin)號、稱重信(xin)號和超聲波(bo)信(xin)號、電(dian)力測(ce)量(liang)與并網同(tong)步、PWM輸出等(deng)。它(ta)們將各種(zhong)形式(shi)的現場(chang)信(xin)號十(shi)分方便地(di)接(jie)入以PCC為核(he)心的數(shu)(shu)字(zi)控制系統(tong)中,用戶可按需要(yao)對應(ying)用系統(tong)的I/O通道進(jin)(jin)行數(shu)(shu)十(shi)點(dian)、數(shu)(shu)百點(dian)乃至數(shu)(shu)千點(dian)的擴(kuo)展(zhan)與聯網。PCC的所(suo)有數(shu)(shu)字(zi)量(liang)輸入端都經(jing)過(guo)了光電(dian)耦合隔離,模(mo)擬量(liang)輸入端也都經(jing)過(guo)了RC濾波(bo)處理,因此它(ta)具有很好(hao)的抗電(dian)磁(ci)干擾能力。
在(zai)PCC模塊內部,CPU的(de)數據總(zong)線與I/O總(zong)線分(fen)離,并配置有(you)獨立(li)的(de)I/O處(chu)理(li)器。主CPU內含有(you)一個(ge)獨立(li)的(de)時間處(chu)理(li)單(dan)元TPU (Time Processing Unit ),在(zai)不(bu)增加(jia)CPU負荷的(de)前提下高速處(chu)理(li)簡單(dan)或(huo)復(fu)雜的(de)定時任(ren)務,其基(ji)準計時頻(pin)率(lv)可高達(da)6.29MHz,因此(ci)被廣泛應用于(yu)頻(pin)率(lv)、相位測量及PWM(脈寬(kuan)調制)等要求極高精度的(de)時間處(chu)理(li)場合中。
此(ci)外,CPU的主板集成了多(duo)種(zhong)通信接口(kou),PCC還(huan)是(shi)一款(kuan)開放性極(ji)高的產品,配置了多(duo)種(zhong)通信模塊。
(4)以專(zhuan)用模塊(kuai)的方式(shi)對高精度運動控制功(gong)能(neng)和智能(neng)溫(wen)度控制功(gong)能(neng)進行集成
運(yun)動(dong)控(kong)(kong)制(zhi)功(gong)(gong)能:高速(su)(su)(su)編碼計(ji)數、速(su)(su)(su)度(du)(du)和(he)(he)(he)(he)位置(zhi)補償、電子齒輪傳動(dong)、凸輪仿形、多軸(zhou)插(cha)補、CNC技術、飛鋸等;溫度(du)(du)控(kong)(kong)制(zhi)模塊:傳感器直接接入(ru),每50ms處理(li)(li)一(yi)個(ge)PID調節(jie)回(hui)(hui)路,帶自(zi)校正(zheng)PID調節(jie)和(he)(he)(he)(he)參數整(zheng)定功(gong)(gong)能。2.2采(cai)用(yong)(yong)(yong)多任(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)操作系統(tong)(tong)和(he)(he)(he)(he)多樣化(hua)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)軟件設計(ji)常規的(de)(de)(de)(de)PLC大多采(cai)用(yong)(yong)(yong)單任(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)鐘掃描(miao)或監控(kong)(kong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)來(lai)(lai)(lai)處理(li)(li)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)本身的(de)(de)(de)(de)邏輯(ji)運(yun)算指令及對外(wai)部(bu)(bu)I/O通(tong)道(dao)的(de)(de)(de)(de)狀態采(cai)集(ji)與(yu)刷新,整(zheng)個(ge)應用(yong)(yong)(yong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)被(bei)包(bao)(bao)含在(zai)一(yi)個(ge)循(xun)環周(zhou)期(qi)(qi)(qi)內(如圖(tu)1所示(shi)(shi))。但(dan)在(zai)一(yi)個(ge)控(kong)(kong)制(zhi)系統(tong)(tong)中(zhong)(zhong),雖然(ran)有(you)一(yi)些工(gong)藝量對實(shi)(shi)時(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)很高,但(dan)同(tong)時(shi)(shi)(shi)卻有(you)更多的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝量對實(shi)(shi)時(shi)(shi)(shi)性(xing)沒有(you)特(te)殊(shu)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu),如果采(cai)用(yong)(yong)(yong)同(tong)樣的(de)(de)(de)(de)刷新速(su)(su)(su)度(du)(du)來(lai)(lai)(lai)處理(li)(li)它(ta)們其實(shi)(shi)是對系統(tong)(tong)資源(yuan)的(de)(de)(de)(de)浪費,而且循(xun)環掃描(miao)的(de)(de)(de)(de)運(yun)行(xing)機制(zhi)也導致了系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)處理(li)(li)周(zhou)期(qi)(qi)(qi)主要(yao)取(qu)決于(yu)應用(yong)(yong)(yong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)的(de)(de)(de)(de)大小(xiao),如程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)復雜龐大,掃描(miao)周(zhou)期(qi)(qi)(qi)就必(bi)然(ran)加長,這無疑是與(yu)I/O通(tong)道(dao)對高實(shi)(shi)時(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)相違(wei)背(bei)的(de)(de)(de)(de)。在(zai)圖(tu)1和(he)(he)(he)(he)圖(tu)2中(zhong)(zhong),A和(he)(he)(he)(he)B為(wei)壓力控(kong)(kong)制(zhi)(回(hui)(hui)路控(kong)(kong)制(zhi))任(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu),它(ta)們的(de)(de)(de)(de)掃描(miao)時(shi)(shi)(shi)間分(fen)別為(wei)1ms和(he)(he)(he)(he)2ms;而C和(he)(he)(he)(he)D為(wei)邏輯(ji)控(kong)(kong)制(zhi)任(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu),它(ta)們的(de)(de)(de)(de)掃描(miao)時(shi)(shi)(shi)間分(fen)別為(wei)5ms和(he)(he)(he)(he)2ms。看來(lai)(lai)(lai)這是一(yi)個(ge)邏輯(ji)控(kong)(kong)制(zhi)任(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)量較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)PLC/PCC應用(yong)(yong)(yong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)。圖(tu)1表示(shi)(shi)常規PLC的(de)(de)(de)(de)運(yun)行(xing)模式,在(zai)該(gai)圖(tu)上部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)任(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)組合(he)方(fang)式中(zhong)(zhong),整(zheng)個(ge)任(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(A+B+C+D)被(bei)包(bao)(bao)含在(zai)一(yi)個(ge)掃描(miao)時(shi)(shi)(shi)間為(wei)10ms的(de)(de)(de)(de)循(xun)環周(zhou)期(qi)(qi)(qi)內,在(zai)該(gai)圖(tu)下部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)任(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)組合(he)方(fang)式中(zhong)(zhong),整(zheng)個(ge)任(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(A+B+C)被(bei)包(bao)(bao)含在(zai)一(yi)個(ge)掃描(miao)時(shi)(shi)(shi)間為(wei)8ms的(de)(de)(de)(de)循(xun)環周(zhou)期(qi)(qi)(qi)內。可以看出,總(zong)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)處理(li)(li)周(zhou)期(qi)(qi)(qi)為(wei)各任(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)掃描(miao)時(shi)(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)和(he)(he)(he)(he),程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序(xu)周(zhou)而復始地循(xun)環執行(xing)。
而PCC系(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)方案(an)則(ze)完美地解決了這(zhe)一問題(ti),與常規PLC相(xiang)比較(jiao),PCC最大的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)點就在(zai)于其引(yin)入了類(lei)似大型計(ji)算機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)Runtime定性(xing)分(fen)時(shi)(shi)多(duo)任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)操作系(xi)統理念,并輔之以多(duo)樣化的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)軟件(jian)設(she)計(ji)手段(duan)(duan)。由于實行(xing)(xing)(xing)分(fen)時(shi)(shi)多(duo)任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)運行(xing)(xing)(xing)機(ji)制,應(ying)(ying)用(yong)程(cheng)序可(ke)以按(an)照工(gong)藝(yi)功能(neng)和優先(xian)(xian)級(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)(tong)分(fen)別設(she)置成(cheng)不(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和不(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)級(ji)別,并可(ke)根據(ju)要求(qiu)(qiu)自行(xing)(xing)(xing)設(she)定任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)循(xun)環(huan)(huan)時(shi)(shi)間(jian),使(shi)得應(ying)(ying)用(yong)任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)循(xun)環(huan)(huan)周(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)與程(cheng)序長短無(wu)關,從而將應(ying)(ying)用(yong)程(cheng)序的(de)(de)(de)(de)(de)掃(sao)描周(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)同(tong)(tong)(tong)真正外部的(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制周(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)區別開來(lai),滿(man)足(zu)了真正實時(shi)(shi)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制的(de)(de)(de)(de)(de)要求(qiu)(qiu),而且它可(ke)以在(zai)CPU運算能(neng)力(li)(li)允許(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)前提(ti)下,按(an)照用(yong)戶(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)實際需求(qiu)(qiu)而做(zuo)相(xiang)應(ying)(ying)調整(如圖(tu)2所示(shi))。圖(tu)2表示(shi)PCC-定性(xing)分(fen)時(shi)(shi)多(duo)任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)操作系(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)運行(xing)(xing)(xing)模(mo)式,按(an)照邏(luo)(luo)輯(ji)(ji)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制和壓(ya)力(li)(li)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)分(fen)類(lei)組合(he)(即(ji)圖(tu)3中的(de)(de)(de)(de)(de)系(xi)統模(mo)塊)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制。在(zai)該(gai)圖(tu)上部的(de)(de)(de)(de)(de)邏(luo)(luo)輯(ji)(ji)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)組合(he)中,邏(luo)(luo)輯(ji)(ji)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)C、D被有(you)機(ji)地分(fen)布在(zai)間(jian)隔為(wei)5ms的(de)(de)(de)(de)(de)5個(ge)時(shi)(shi)間(jian)段(duan)(duan)中按(an)優先(xian)(xian)級(ji)順序先(xian)(xian)后執(zhi)(zhi)行(xing)(xing)(xing),邏(luo)(luo)輯(ji)(ji)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)C、D執(zhi)(zhi)行(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)恰好壓(ya)力(li)(li)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)A、B不(bu)執(zhi)(zhi)行(xing)(xing)(xing),邏(luo)(luo)輯(ji)(ji)任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)處理周(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)為(wei)20ms;在(zai)該(gai)圖(tu)下部的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)(li)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)組合(he)中,壓(ya)力(li)(li)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)A、B在(zai)每一個(ge)5 ms的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)間(jian)隔中均按(an)順序先(xian)(xian)后執(zhi)(zhi)行(xing)(xing)(xing),壓(ya)力(li)(li)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)A、B執(zhi)(zhi)行(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)恰好邏(luo)(luo)輯(ji)(ji)控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)C、D不(bu)執(zhi)(zhi)行(xing)(xing)(xing),壓(ya)力(li)(li)任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)處理周(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)為(wei)5ms。可(ke)以看(kan)出,各個(ge)任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)是按(an)照分(fen)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)運行(xing)(xing)(xing)模(mo)式執(zhi)(zhi)行(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de),各分(fen)類(lei)任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)組合(he)則(ze)按(an)照自己(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)處理周(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)(如邏(luo)(luo)輯(ji)(ji)任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)20ms和壓(ya)力(li)(li)任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)5ms)周(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)而復(fu)始地循(xun)環(huan)(huan)執(zhi)(zhi)行(xing)(xing)(xing),但壓(ya)力(li)(li)任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)優先(xian)(xian)級(ji)明(ming)顯(xian)高于邏(luo)(luo)輯(ji)(ji)任(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)務(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)。
基(ji)于分(fen)時多(duo)(duo)任(ren)(ren)務(wu)(wu)操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)(tong),PCC的(de)(de)(de)應用(yong)程序可(ke)分(fen)為多(duo)(duo)個獨立的(de)(de)(de)任(ren)(ren)務(wu)(wu)模塊,這(zhe)樣就給項目應用(yong)軟件的(de)(de)(de)開(kai)發帶來了(le)很大的(de)(de)(de)便(bian)利,因為這(zhe)樣可(ke)以(yi)方便(bian)地按控(kong)制(zhi)項目中(zhong)諸如數據采集、報(bao)警、PID調(diao)節運算、通信控(kong)制(zhi)等(deng)各部分(fen)的(de)(de)(de)不(bu)同(tong)功能(neng)要(yao)求,分(fen)別編制(zhi)出相應的(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)程序模塊(任(ren)(ren)務(wu)(wu))。這(zhe)些模塊既(ji)各自獨立運行(xing)(xing),而(er)其(qi)數據間(jian)又保(bao)持(chi)一(yi)定的(de)(de)(de)相互關聯,它們經過分(fen)步(bu)驟的(de)(de)(de)獨立編制(zhi)并(bing)(bing)(bing)完成調(diao)試(shi)之后,一(yi)并(bing)(bing)(bing)下載至PCC的(de)(de)(de)用(yong)戶程序存(cun)儲(chu)區中(zhong),在該分(fen)時多(duo)(duo)任(ren)(ren)務(wu)(wu)操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)調(diao)度管理下并(bing)(bing)(bing)行(xing)(xing)運行(xing)(xing)。在這(zhe)個多(duo)(duo)任(ren)(ren)務(wu)(wu)系(xi)統(tong)(tong)中(zhong),根據不(bu)同(tong)任(ren)(ren)務(wu)(wu)對實(shi)時性能(neng)的(de)(de)(de)不(bu)同(tong)需求,設計人員可(ke)以(yi)指定不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)優先等(deng)級并(bing)(bing)(bing)確定它們各自的(de)(de)(de)循環周期,從(cong)而(er)實(shi)現(xian)確定的(de)(de)(de)分(fen)時多(duo)(duo)任(ren)(ren)務(wu)(wu)控(kong)制(zhi)。即便(bian)某個任(ren)(ren)務(wu)(wu)處于等(deng)待狀態(tai),別的(de)(de)(de)任(ren)(ren)務(wu)(wu)也可(ke)繼續(xu)執(zhi)行(xing)(xing)。這(zhe)一(yi)系(xi)統(tong)(tong)特點,可(ke)示(shi)于圖3中(zhong)。
這種多(duo)任(ren)務(wu)的運行機制(zhi),采用了大型應用軟件的模塊(kuai)化程序設計思(si)想,帶來了項(xiang)目開(kai)(kai)發效率上的提高,有著(zhu)常規PLC所無(wu)法(fa)比擬的靈(ling)活性(xing)。因為多(duo)任(ren)務(wu)的思(si)想使(shi)得(de)各個任(ren)務(wu)模塊(kuai)的功(gong)能(neng)描述更趨清(qing)晰簡潔(jie),用戶可(ke)以自(zi)行開(kai)(kai)發既具有自(zi)己特點而又不乏通(tong)用性(xing)的獨立功(gong)能(neng)模塊(kuai),并將其(qi)(qi)封(feng)裝(zhuang)以便于(yu)日后(hou)在其(qi)(qi)他應用場(chang)合中(zhong)重新使(shi)用。
2.3 強大的(de)系統能(neng)力和極高的(de)處(chu)理速度
(1)高(gao)性能、全開放、集成化(hua)的CPU
貝加萊的(de)(de)PCC主要包括(kuo)2005、2003和X20 CPU三個系(xi)列,由于其在網絡通信方面(mian)的(de)(de)開放性(xing)和結(jie)構上的(de)(de)模(mo)塊化,這(zhe)三種系(xi)列的(de)(de)PCC在構成(cheng)控制(zhi)系(xi)統(tong)的(de)(de)方式和規模(mo)上又是十分(fen)靈(ling)活的(de)(de)。貝加萊2007年推出的(de)(de)X20系(xi)列PCC成(cheng)為了高精度機械(xie)自動(dong)化和高可(ke)靠性(xing)過程自動(dong)化等復雜、靈(ling)活自動(dong)化系(xi)統(tong)的(de)(de)通用(yong)選擇。
X20 CPU——新一代PCC的(de)CPU,基(ji)于Intel X86 Processor技術,采用(yong)Runtime實時操作系統(tong),秉承了貝加萊PCC的(de)定(ding)性(xing)分時多任務的(de)控(kong)制特點,可(ke)采用(yong)符合IEC61131-3標準的(de)多種(zhong)工程編程語言以及Automation Basic、ANSI C兩種(zhong)高級語言編程。
X20 CPU的主(zhu)板集成了(le)多(duo)種(zhong)通信接(jie)口,包括RS232、標(biao)準以太網接(jie)口TCP/IP、工業實時以太網接(jie)口Ethernet POWERLINK、2個USB。采用可插(cha)卡式的CF卡作為存儲介質(zhi)。
X20 CPU是一款開放(fang)(fang)性(xing)極高的產(chan)品(pin),通信(xin)模塊(kuai)系(xi)列包括了(le)CAN、Ethernet POWERLINK、Profibus、DeviceNet、Modbus、RS485/422、RS232等,方(fang)便擴展和(he)兼容各種市場上主流的現場總(zong)線,體(ti)現其開放(fang)(fang)式(shi)的網絡架構。CP3486的主板具有三(san)個通信(xin)模塊(kuai)接口(kou)。
(2)極高的系(xi)統(tong)響應(ying)速度
系統(tong)的(de)(de)(de)響應速度(du)不僅由CPU決定,還與I/O數據(ju)的(de)(de)(de)傳輸速率有關。PCC的(de)(de)(de)主CPU本(ben)身速度(du)極快,同時(shi)還借用(yong)(yong)大(da)型(xing)計算機(ji)的(de)(de)(de)結構,采用(yong)(yong)I/O-Processor單(dan)獨處(chu)理(li)(li)I/O數據(ju)傳輸,采用(yong)(yong)DPR-Controller雙向口控制器(qi)負責網絡(luo)及系統(tong)的(de)(de)(de)管理(li)(li)。也就(jiu)是說,一個(ge)PCC模塊(kuai)上(shang)有三個(ge)處(chu)理(li)(li)器(qi),它們既各自(zi)獨立而(er)又(you)相互關聯,最大(da)限度(du)地提高了整(zheng)個(ge)系統(tong)的(de)(de)(de)速度(du)。
CP3486是X20 CPU系列中性能(neng)最(zui)高的(de)(de)產品,采用了Intel Celeron 650 處(chu)(chu)理器(qi)及(ji)附加的(de)(de)I/O 處(chu)(chu)理器(qi)和浮點處(chu)(chu)理器(qi)FPU。系統的(de)(de)單(dan)步指令處(chu)(chu)理周期最(zui)快可達到0.01μs,單(dan)個工作(zuo)任務循環周期可達200μs,是當前世界上性能(neng)最(zui)強、運算最(zui)快的(de)(de)PLC/PCCCPU之一。
快(kuai)速(su)的(de)I/O數據總線以及專家的(de)模塊(kuai)結合,可以實(shi)(shi)現模擬信號50us的(de)示波器采集記錄功(gong)能,電能測量模塊(kuai)可以實(shi)(shi)現電力系(xi)統中的(de)同期并(bing)網功(gong)能等專業的(de)功(gong)能。
(3)強(qiang)大的數據通訊功(gong)能
PCC在遠程(cheng)通(tong)信(xin)方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)靈活(huo)性,是區別于常規PLC的(de)(de)(de)另(ling)一(yi)顯(xian)著標志,作為現場分布(bu)(bu)式控制系統(tong)的(de)(de)(de)主要供(gong)應商之一(yi),貝加萊為此(ci)提供(gong)了十分靈活(huo)多樣的(de)(de)(de)解決方(fang)(fang)案(an)。用戶(hu)不僅可以(yi)采用貝加萊的(de)(de)(de)獨有網(wang)絡(luo)(luo)協(xie)議(yi),也(ye)(ye)可以(yi)方(fang)(fang)便地與(yu)其他(ta)廠家的(de)(de)(de)PLC或其他(ta)工(gong)(gong)控設備通(tong)過主流各種開放式現場總線(xian)的(de)(de)(de)網(wang)絡(luo)(luo)方(fang)(fang)案(an),如(ru)PROFIBUS,CAN,MODBUS等聯(lian)網(wang)通(tong)信(xin),在一(yi)些特殊情況下,PCC還(huan)為用戶(hu)提供(gong)了創建自定義協(xie)議(yi)的(de)(de)(de)幀驅(qu)動(Frame drive)工(gong)(gong)具。特別值得(de)一(yi)提是Ethernet POWERLINK網(wang)絡(luo)(luo)協(xie)議(yi),這是2001年(nian)貝加萊公(gong)司當競(jing)爭對手還(huan)在討(tao)論實時工(gong)(gong)業(ye)以(yi)太(tai)(tai)網(wang)概念(nian)的(de)(de)(de)時候(hou),便在全球第(di)一(yi)次推出實用化的(de)(de)(de)實時工(gong)(gong)業(ye)以(yi)太(tai)(tai)網(wang)絡(luo)(luo),這也(ye)(ye)是全球第(di)一(yi)個開放的(de)(de)(de)安全級(SIL3)實時工(gong)(gong)業(ye)以(yi)太(tai)(tai)網(wang)。2007年(nian)初該公(gong)司又發(fa)布(bu)(bu)了千(qian)兆(zhao)級實時工(gong)(gong)業(ye)以(yi)太(tai)(tai)網(wang)Ethernet POWERLINK(如(ru)圖4所示(shi))。由于具備這樣的(de)(de)(de)技術優勢(shi),PCC常常能輕松地實現與(yu)各種不同產品,不同通(tong)信(xin)協(xie)議(yi)的(de)(de)(de)高效互聯(lian)。
2.4軟(ruan)件(jian)的(de)集(ji)成開發(fa)環(huan)境及靈活(huo)的(de)軟(ruan)件(jian)開發(fa)方式(1)集(ji)成化軟(ruan)件(jian)開發(fa)工具AutomationStudio
PCC的(de)編(bian)(bian)程(cheng)(cheng)組(zu)(zu)態軟(ruan)件(jian)(jian)(jian)采用(yong)AutomationStudio集成化(hua)軟(ruan)件(jian)(jian)(jian)工具,基(ji)于(yu)同一個(ge)軟(ruan)件(jian)(jian)(jian)平(ping)(ping)臺,全部解決整個(ge)自動化(hua)項(xiang)目的(de)集成。在該(gai)軟(ruan)件(jian)(jian)(jian)平(ping)(ping)臺中同時集成了(le)觸摸屏畫(hua)面組(zu)(zu)態、PCC編(bian)(bian)程(cheng)(cheng)調試(shi)、伺服驅動器編(bian)(bian)程(cheng)(cheng)、離線(xian)與在線(xian)仿真測試(shi)等(deng)豐富的(de)軟(ruan)件(jian)(jian)(jian)開發功能,從而(er)可以(yi)大大地提高項(xiang)目的(de)開發效(xiao)率。
(2)靈活的軟件開發方(fang)式
PCC的(de)編程(cheng)器(qi)采用(yong)普通(tong)PC機,配(pei)以(yi)一套功能強大的(de)集成化軟件(jian)開(kai)發工具(ju)AutomationStudio。除編制(zhi)和組態應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)以(yi)外,它還能為工程(cheng)師提(ti)供(gong)源程(cheng)序(xu)級(ji)的(de)單步、斷(duan)點(dian)、單周(zhou)期及PCC在(zai)線錯誤自診斷(duan)等(deng)多種形式的(de)調(diao)試(shi)手(shou)段,使應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)的(de)開(kai)發十分靈活(huo)便捷。另(ling)外,通(tong)過開(kai)發軟件(jian)包所提(ti)供(gong)的(de)多種函數,用(yong)戶(hu)可在(zai)短(duan)時間內編制(zhi)出(chu)高效而復雜的(de)控制(zhi)程(cheng)序(xu)。
一(yi)(yi)個(ge)項目(mu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)各項軟件(jian)(jian)任務(wu)可(ke)以(yi)由(you)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)程(cheng)序(xu)(xu)員(yuan)(yuan)分別編制,各程(cheng)序(xu)(xu)員(yuan)(yuan)基于共同的(de)(de)(de)(de)約定,可(ke)以(yi)靈活(huo)地選(xuan)用(yong)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)編程(cheng)語言,這(zhe)就意味著不(bu)僅在常規PLC上一(yi)(yi)直為(wei)人(ren)(ren)們(men)所熟悉的(de)(de)(de)(de)梯(ti)形圖、指令(ling)表(biao)、順序(xu)(xu)功能(neng)(neng)(neng)圖、功能(neng)(neng)(neng)塊圖和(he)結構(gou)化文本等符合IEC61131-3標(biao)準的(de)(de)(de)(de)工程(cheng)語言可(ke)以(yi)在PCC上繼(ji)續沿用(yong),而(er)且(qie)程(cheng)序(xu)(xu)員(yuan)(yuan)還可(ke)采(cai)用(yong)更為(wei)高效(xiao)的(de)(de)(de)(de)高級語言,比如ANSI C 和(he)Automation Basic,并可(ke)以(yi)在同一(yi)(yi)個(ge)項目(mu)中(zhong)同時(shi)采(cai)用(yong)多種語言混合編程(cheng),從而(er)較易實現復雜的(de)(de)(de)(de)數學運算功能(neng)(neng)(neng)和(he)過程(cheng)控(kong)制算法。而(er)且(qie)所有這(zhe)些編程(cheng)語言,PCC都采(cai)用(yong)“符號變量(liang)(liang)”來標(biao)識外部(bu)I/O通道及內部(bu)寄存器單元(例如用(yong)戶可(ke)用(yong)motor_run來代(dai)表(biao)某開(kai)關(guan)量(liang)(liang)輸出(chu)通道,button_down代(dai)表(biao)某開(kai)關(guan)量(liang)(liang)輸入(ru)通道)。這(zhe)樣,軟件(jian)(jian)開(kai)發(fa)人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)毋(wu)需熟知PCC內部(bu)的(de)(de)(de)(de)硬件(jian)(jian)資源(yuan)分布,而(er)只須集中(zhong)精力(li)于項目(mu)本身(shen)的(de)(de)(de)(de)工藝需求,即可(ke)迅速(su)編制出(chu)結構(gou)清晰(xi)功能(neng)(neng)(neng)明確(que)的(de)(de)(de)(de)控(kong)制程(cheng)序(xu)(xu)來。
2.5 高可靠(kao)性(xing)和易移植(zhi)性(xing)
(1)高可靠性
PCC具有極(ji)高的可靠性,平均無故障時間MTBF達到50萬小時(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(shi)場(chang)上最(zui)好的PLC硬(ying)件(jian)平均無故障時間MTBF通常為30萬小時)。
(2)可移植性強
在(zai)(zai)不同系(xi)(xi)(xi)列(lie)、不同型(xing)號的(de)(de)PCC上(shang)所(suo)編(bian)制的(de)(de)程(cheng)(cheng)序,都可以不用修改源碼本(ben)身,而(er)(er)直(zhi)接移植到另(ling)外的(de)(de)PCC系(xi)(xi)(xi)列(lie)或者類(lei)型(xing)上(shang)。這是因為貝加(jia)萊所(suo)有(you)的(de)(de)PCC硬件(jian)平臺都基(ji)于相(xiang)同的(de)(de)操作(zuo)系(xi)(xi)(xi)統內核,而(er)(er)且采用標(biao)簽變量關聯(lian)的(de)(de)編(bian)程(cheng)(cheng)方(fang)式,所(suo)以用戶在(zai)(zai)編(bian)程(cheng)(cheng)時不需要過多關注(zhu)實際的(de)(de)硬件(jian)I/O映(ying)射(she)關系(xi)(xi)(xi)(只需要將各個標(biao)簽名分別映(ying)射(she)到相(xiang)關的(de)(de)I/O通道上(shang)),而(er)(er)把(ba)主要注(zhu)意力(li)集中在(zai)(zai)工藝算法本(ben)身。
PCC作為(wei)一種可(ke)(ke)編程計(ji)算(suan)機控(kong)制(zhi)器,是專為(wei)在(zai)工業環境下應用而(er)設計(ji)的,它既是一種新(xin)型的定(ding)性(xing)分時(shi)多任(ren)務(wu)PLC,又是一種模塊(kuai)化插裝結構的IPC或PC-Based。不但具備傳統PLC的所(suo)有功(gong)能(neng)(neng)(neng),同時(shi)融(rong)合了最新(xin)的IT網(wang)絡技術和可(ke)(ke)選擇(ze)的高(gao)級(ji)語言編程環境,具有更(geng)強(qiang)大的數學運算(suan)能(neng)(neng)(neng)力(li)(li)、網(wang)絡通信能(neng)(neng)(neng)力(li)(li)、抗(kang)干擾能(neng)(neng)(neng)力(li)(li)和控(kong)制(zhi)能(neng)(neng)(neng)力(li)(li),從而(er)代表(biao)了PLC的發展方向,具有更(geng)高(gao)的可(ke)(ke)靠性(xing)、更(geng)強(qiang)大的功(gong)能(neng)(neng)(neng)和更(geng)廣泛的適用性(xing)。
為了順應(ying)PLC、IPC及DCS技術相(xiang)互融(rong)合相(xiang)互促進的工(gong)業自動(dong)化發展潮流。貝(bei)加萊(lai)的PCC攜其(qi)DCS APROL和工(gong)業計算機Automation PC,已越來越廣泛地進入(ru)各類(lei)工(gong)業應(ying)用(yong)領(ling)域(yu),并日(ri)益顯(xian)露出其(qi)不可低估的發展潛力(li)。