自60年代末美國第一臺可編程控制器PLC問世以來,可編程控制技術已走過了30年的發展歷程,尤其是隨著近年來計算機技術和微電子技術的迅猛發展,它已在軟硬件技術方面都取得了很大的發展。奧地利B&R工業自動化公司推出的可編程計算機控制器PCC就是代表了這一發展趨勢的。
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技術頻道

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,可編程控制技術已走過了30年的發展歷程,尤其是隨著近年來計算機技術和微電子技術的迅猛發展,它已在軟硬件技術方面都取得了很大的發展。奧地利B&R工業自動化公司推出的可編程計算機控制器PCC就是代表了這一發展趨勢的。
  與常規PLC相比較,PCC最大的特點在于分時多任務操作系統和多樣化的應用軟件的設計,常規的PLC大多采用單任務的時鐘掃描或監控程序,來處理程序本身的邏輯運算指令和外部的I/O通道地狀態采集與刷新,這樣PLC的執行速度取決于應用程序的大小,這一結果,無疑是同I/O通道中高實時性的控制要求相違背的。PCC的系統軟件解決了這一問題,它采用分時多任務機制構筑其應用軟件的運行平臺,這樣應用程序的運行周期則與程序長短無關,而是由操作系統的循環周期決定,由此,它將應用程序的掃描周期同真正外部的控制周期區別開來,滿足了真正實時控制的要求,當然,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,任意調整。
  基于這樣的操作系統,PCC的應用程序由多任務模塊構成,這樣給項目應用軟件的開發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,如數據采集,報警,PID調節運算,通信控制等,分別編制出控制程序模塊(任務),這些模塊既相互獨立運行,而數據間又保持一定的相互關聯,這些模塊經過分步驟的獨立編制和調試完成之后,可一同下載至PCC的CPU中,在多任務操作系統的調度管理下,并行運行,共同實現項目的控制要求,這一特點,可圖示如下:

              圖一:PCC的軟件系統


  基于上述功能強大的特殊的操作系統,PCC在應用程序的設計上,有著常規PLC無法比擬的靈活性。
  由于PCC是基于多任務環境下設計程序,采用大型應用軟件的模塊化設計思想,各個任務模塊的功 能描述更趨清晰簡潔,用戶在開發自己的任務時,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軟件作為在線開發工具,這種方式,不僅節省了用戶的硬件投資,更重要的是,它發揮了PC機作為在線編程開發工具的強大的軟硬件優勢,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試手段,使應用程序的開發十分靈活便捷。另外,通過PC機上編程軟件包所提供的為數眾多的函數,用戶可短時間內編制出高效而復雜的控制程序來。
  PCC在編制不同的單個任務模塊時,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 PLC上指令表語言可在PCC上繼續沿用,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的應用軟件開發還具有集成“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”來標識外部I/O通道及內部寄存器單元,軟件開發人員毋需熟知 PCC內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。
  在硬件結構方面,PCC的特點是很顯著的。在其核心的運算模塊內部,PCC為其CPU配備了數倍于常規 PLC的大容量存儲單元(100K-16M),這無疑為強大的系統和應用軟件提供了監視的硬件基礎。而在硬件外部,它有著全模塊式的插裝結構,在工業現場,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顯示等諸多方面均有著精巧的設計。
  PCC在硬件上的特點,還體現在它為工業現場的各種信號設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場信號十分方便的聯入以PCC為核心的數字控制系統中,用戶可按需要對應用系統的硬件I/O通道以單路,十余路或數十路為單位模塊,進行數十點至數百點上千點的擴展與聯網。
  PCC在遠程通信方面的靈活性,是區別于常規PLC的一大顯著標志,作為未來構成分布式現場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的網絡方案

  除上述開放式現場總線的網絡方案之外,PCC還提供了RS485總線上多種局部主從網絡協議,用戶不僅可以采用PCC自身的網絡協議,也可以方便的與其他廠家的PLC等工控設備聯網通信(如西門子,AB, Modicon等),在一些特殊情況下,PCC還為用戶提供了創建自定義協議的工具(幀驅動器),由于具備這樣的技術優勢,PCC常常能解決許多常規PLC所望塵莫及的通信難題,輕松實現與各種不同產品,不同通信協議的互聯。
  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的PLC以表格的形式作一下比較.

傳統的PLC
PCC
內存容量
幾十kB
100kB-16MB,便于大量分析運算.
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)
操作系統
特定
定性多任務分時
系統的模塊化
硬件上可以實現
硬件,軟件
I/O處理能力
開關量
開關量,模擬量和回路調節技術
I/O模塊帶電插拔
不可
可以
系統擴展及組網能力
好. Ethernet, 現場總線如CAN, ProfiBus (FMS, DP), INA2000, RS485.可實現多層次網絡結構(管理層,控制層和現場層).
開放性
好。通信的兼容性強:過程顯示接口-PVI, Frame Driver (幀驅動)
系統的智能性
MP(多處理器),IP(智能I/O模塊),軟件的自診斷能力強。
傳統的PLC
PCC
通用性和高度專業化的結合
好。在機械行業PCC以專用模塊的方式對如下功能進行了集成:
貝加萊高精度運動控制技術
· 高速編碼計數
· 速度和位置補償
· 電子齒輪傳動
· 凸輪仿形
· 多軸插補
· CNC技術
· 飛鋸
通用性和高度專業化的結合
無限制的PID條件(50ms一個回路)
智能溫度控制技術
· 自校正PID調節
· 傳感器直接接
· PCC溫度模塊
· 方便的參數整定
· 可靠的運行性能

  總之,PCC雖然從PLC發展而來,但擁有其不可比擬的優勢。更加強大的內存空間、更靈活的編制手段、更優越的控制方式,使PCC有許多普通PLC難以完成功能,如精確到±1℃溫度調節;準確的伺服控制;遠程通信功能等。并且PCC還能隨著當前的計算機和網絡技術的發展,不斷更新換代,有著更好的升級能力,所以PCC正廣泛地在工業控制中使用,特別適用于塑料機械的精密控制,并且取的良好的應用效果,受到業內人士的好評。

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