一種新型可編程序控制器 PCC
自60年代末美國第一臺可編程控制器PLC問世以來，可編程控制技術(shù)已走過了30年的發(fā)展歷程，尤其是隨著近年來計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，它已在軟硬件技術(shù)方面都取得了很大的發(fā)展。奧地利B&R工業(yè)自動化公司推出的可編程計算機控制器PCC就是代表了這一發(fā)展趨勢的。
與常規(guī)PLC相比較，PCC最大的特點在于分時多任務(wù)操作系統(tǒng)和多樣化的應(yīng)用軟件的設(shè)計，常規(guī)的PLC大多采用單任務(wù)的時鐘掃描或監(jiān)控程序，來處理程序本身的邏輯運算指令和外部的I/O通道地狀態(tài)采集與刷新，這樣PLC的執(zhí)行速度取決于應(yīng)用程序的大小，這一結(jié)果，無疑是同I/O通道中高實時性的控制要求相違背的。PCC的系統(tǒng)軟件解決了這一問題，它采用分時多任務(wù)機制構(gòu)筑其應(yīng)用軟件的運行平臺，這樣應(yīng)用程序的運行周期則與程序長短無關(guān)，而是由操作系統(tǒng)的循環(huán)周期決定，由此，它將應(yīng)用程序的掃描周期同真正外部的控制周期區(qū)別開來，滿足了真正實時控制的要求，當(dāng)然，這種控制周期可以在CPU運算能力允許的前提下，按照用戶的實際要求，任意調(diào)整。
基于這樣的操作系統(tǒng)，PCC的應(yīng)用程序由多任務(wù)模塊構(gòu)成，這樣給項目應(yīng)用軟件的開發(fā)帶來了了很大的便利，因為這樣可以方便地按控制項目中各部分不同的功能要求，如數(shù)據(jù)采集，報警，PID調(diào)節(jié)運算，通信控制等，分別編制出控制程序模塊(任務(wù))，這些模塊既相互獨立運行，而數(shù)據(jù)間又保持一定的相互關(guān)聯(lián)，這些模塊經(jīng)過分步驟的獨立編制和調(diào)試完成之后，可一同下載至PCC的CPU中，在多任務(wù)操作系統(tǒng)的調(diào)度管理下，并行運行，共同實現(xiàn)項目的控制要求，這一特點，可圖示如下：
圖一：PCC的軟件系統(tǒng)
基于上述功能強大的特殊的操作系統(tǒng)，PCC在應(yīng)用程序的設(shè)計上，有著常規(guī)PLC無法比擬的靈活性。
由于PCC是基于多任務(wù)環(huán)境下設(shè)計程序，采用大型應(yīng)用軟件的模塊化設(shè)計思想，各個任務(wù)模塊的功 能描述更趨清晰簡潔，用戶在開發(fā)自己的任務(wù)時，由于對其功能的提取具有通用性，因而作為一個獨立的功能模塊，用戶可十分方便地將其封裝起來，以便于日后在其他應(yīng)用項目重新使用。
PCC的編程硬件采用普通PC機配以一套功能強勁的開發(fā)軟件作為在線開發(fā)工具，這種方式，不僅節(jié)省了用戶的硬件投資，更重要的是，它發(fā)揮了PC機作為在線編程開發(fā)工具的強大的軟硬件優(yōu)勢，它為用戶提供了源程序級的單步、斷點、單周期及PCC在線錯誤自診斷等多種形式的調(diào)試手段，使應(yīng)用程序的開發(fā)十分靈活便捷。另外，通過PC機上編程軟件包所提供的為數(shù)眾多的函數(shù)，用戶可短時間內(nèi)編制出高效而復(fù)雜的控制程序來。
PCC在編制不同的單個任務(wù)模塊時，具有靈活選用不同編程語言的特點，這就意味著不僅在常規(guī) PLC上指令表語言可在PCC上繼續(xù)沿用，而且用戶還可采用更為高效直觀的高級語言(PL2000)。它是一套完全面向控制的文本語言，熟悉BASIC的技術(shù)人員會對它的語法有種似曾相識的感覺，它對于控制要求的描述非常簡便、直觀。除此之外，PCC的應(yīng)用軟件開發(fā)還具有集成“C”語言程序的能力。
尤為與眾不同的是，所有這些編程語言，PCC都采用“符合變量”來標(biāo)識外部I/O通道及內(nèi)部寄存器單元，軟件開發(fā)人員毋需熟知 PCC內(nèi)部的硬件資源的分布，而只須集中精力于項目本身的要求，即可迅速編制出自己的控制程序來。
在硬件結(jié)構(gòu)方面，PCC的特點是很顯著的。在其核心的運算模塊內(nèi)部，PCC為其CPU配備了數(shù)倍于常規(guī) PLC的大容量存儲單元(100K-16M)，這無疑為強大的系統(tǒng)和應(yīng)用軟件提供了監(jiān)視的硬件基礎(chǔ)。而在硬件外部，它有著全模塊式的插裝結(jié)構(gòu)，在工業(yè)現(xiàn)場，不僅可以方便地帶電插拔，而且在接線端子，模塊供電及工作狀態(tài)顯示等諸多方面均有著精巧的設(shè)計。
PCC在硬件上的特點，還體現(xiàn)在它為工業(yè)現(xiàn)場的各種信號設(shè)計了許多專用的接口模塊，如溫度，高頻脈沖，增量脈沖編碼器，稱重信號及超聲波信號接口模塊等。它們將各種形式的現(xiàn)場信號十分方便的聯(lián)入以PCC為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)中，用戶可按需要對應(yīng)用系統(tǒng)的硬件I/O通道以單路，十余路或數(shù)十路為單位模塊，進(jìn)行數(shù)十點至數(shù)百點上千點的擴展與聯(lián)網(wǎng)。
PCC在遠(yuǎn)程通信方面的靈活性，是區(qū)別于常規(guī)PLC的一大顯著標(biāo)志，作為未來構(gòu)成分布式現(xiàn)場I/O控制的主要角色之一，PCC為此提供了十分靈活多樣的解決方案。
圖二：PCC的網(wǎng)絡(luò)方案
除上述開放式現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)方案之外，PCC還提供了RS485總線上多種局部主從網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，用戶不僅可以采用PCC自身的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，也可以方便的與其他廠家的PLC等工控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)通信(如西門子，AB， Modicon等)，在一些特殊情況下，PCC還為用戶提供了創(chuàng)建自定義協(xié)議的工具(幀驅(qū)動器)，由于具備這樣的技術(shù)優(yōu)勢，PCC常常能解決許多常規(guī)PLC所望塵莫及的通信難題，輕松實現(xiàn)與各種不同產(chǎn)品，不同通信協(xié)議的互聯(lián)。
通過以上的討論,我們對PCC的特點有一個較為全面的了解,在此不妨將其與傳統(tǒng)的PLC以表格的形式作一下比較.
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傳統(tǒng)的PLC |
PCC | |
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內(nèi)存容量 |
幾十kB |
100kB-16MB,便于大量分析運算. |
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編程語言 |
指令表，梯形圖 |
指令表，梯形圖，匯編，順序功能圖,高級語言(Automation Basic ,C) |
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操作系統(tǒng) |
特定 |
定性多任務(wù)分時 |
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系統(tǒng)的模塊化 |
硬件上可以實現(xiàn) |
硬件，軟件 |
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I/O處理能力 |
開關(guān)量 |
開關(guān)量，模擬量和回路調(diào)節(jié)技術(shù) |
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I/O模塊帶電插拔 |
不可 |
可以 |
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系統(tǒng)擴展及組網(wǎng)能力 |
差 |
好. Ethernet, 現(xiàn)場總線如CAN, ProfiBus (FMS, DP), INA2000, RS485.可實現(xiàn)多層次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(管理層,控制層和現(xiàn)場層). |
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開放性 |
差 |
好。通信的兼容性強:過程顯示接口-PVI, Frame Driver (幀驅(qū)動) |
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系統(tǒng)的智能性 |
差 |
MP(多處理器)，IP(智能I/O模塊)，軟件的自診斷能力強。 |
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傳統(tǒng)的PLC |
PCC |
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通用性和高度專業(yè)化的結(jié)合 |
差 |
好。在機械行業(yè)PCC以專用模塊的方式對如下功能進(jìn)行了集成：
貝加萊高精度運動控制技術(shù)
· 高速編碼計數(shù)
· 速度和位置補償
· 電子齒輪傳動
· 凸輪仿形
· 多軸插補
· CNC技術(shù)
· 飛鋸 |
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通用性和高度專業(yè)化的結(jié)合 |
差 |
無限制的PID條件(約50ms一個回路)
智能溫度控制技術(shù)
· 自校正PID調(diào)節(jié)
· 傳感器直接接
· PCC溫度模塊
· 方便的參數(shù)整定
· 可靠的運行性能 |
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