貝加萊(中國)培訓(xùn)中心 樊惠芳供稿
自60年代末美國第一臺(tái)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(jì)算機(jī)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(dòng)化公司推出的可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC就是代表了這一發(fā)展趨勢(shì)的。
與常規(guī)PLC相比較,PCC最大的特點(diǎn)在于分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)和多樣化的應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì),常規(guī)的PLC大多采用單任務(wù)的時(shí)鐘掃描或監(jiān)控程序,來處理程序本身的邏輯運(yùn)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(shí)時(shí)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(shí)多任務(wù)機(jī)制構(gòu)筑其應(yīng)用軟件的運(yùn)行平臺(tái),這樣應(yīng)用程序的運(yùn)行周期則與程序長(zhǎng)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(shí)時(shí)控制的要求,當(dāng)然,這種控制周期可以在CPU運(yùn)算能力允許的前提下,按照用戶的實(shí)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(xiàng)目應(yīng)用軟件的開發(fā)帶來了了很大的便利,因?yàn)檫@樣可以方便地按控制項(xiàng)目中各部分不同的功能要求,如數(shù)據(jù)采集,報(bào)警,PID調(diào)節(jié)運(yùn)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(dú)立運(yùn)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(dú)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(yùn)行,共同實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的控制要求,這一特點(diǎn),可圖示如下:
圖一:PCC的軟件系統(tǒng)
基于上述功能強(qiáng)大的特殊的操作系統(tǒng),PCC在應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)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(jì)程序,采用大型應(yīng)用軟件的模塊化設(shè)計(jì)思想,各個(gè)任務(wù)模塊的功 能描述更趨清晰簡(jiǎn)潔,用戶在開發(fā)自己的任務(wù)時(shí),由于對(duì)其功能的提取具有通用性,因而作為一個(gè)獨(dú)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(xiàng)目重新使用。
PCC的編程硬件采用普通PC機(jī)配以一套功能強(qiáng)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(jī)作為在線編程開發(fā)工具的強(qiáng)大的軟硬件優(yōu)勢(shì),它為用戶提供了源程序級(jí)的單步、斷點(diǎn)、單周期及PCC在線錯(cuò)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(jī)上編程軟件包所提供的為數(shù)眾多的函數(shù),用戶可短時(shí)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(gè)任務(wù)模塊時(shí),具有靈活選用不同編程語言的特點(diǎn),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(jí)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(huì)對(duì)它的語法有種似曾相識(shí)的感覺,它對(duì)于控制要求的描述非常簡(jiǎn)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(shí)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(xiàng)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(diǎn)是很顯著的。在其核心的運(yùn)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(chǔ)單元(100K-16M),這無疑為強(qiáng)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(chǎng),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(jì)。
PCC在硬件上的特點(diǎn),還體現(xiàn)在它為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種信號(hào)設(shè)計(jì)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(hào)及超聲波信號(hào)接口模塊等。它們將各種形式的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)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(duì)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(diǎn)至數(shù)百點(diǎn)上千點(diǎn)的擴(kuò)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(chǎng)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(chǎng)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(dòng)器),由于具備這樣的技術(shù)優(yōu)勢(shì),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(shí)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(duì)PCC的特點(diǎn)有一個(gè)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 |
內(nèi)存容量 |
幾十kB |
100kB-16MB,便于大量分析運(yùn)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(jí)語言(Automation Basic ,C) |
操作系統(tǒng) |
特定 |
定性多任務(wù)分時(shí) |
系統(tǒng)的模塊化 |
硬件上可以實(shí)現(xiàn) |
硬件,軟件 |
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) |
I/O模塊帶電插拔 |
不可 |
可以 |
系統(tǒng)擴(kuò)展及組網(wǎng)能力 |
差 |
好. Ethernet, 現(xiàn)場(chǎng)總線如CAN, ProfiBus (FMS, DP), INA2000, RS485.可實(shí)現(xiàn)多層次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(管理層,控制層和現(xiàn)場(chǎng)層). |
開放性 |
差 |
好。通信的兼容性強(qiáng):過程顯示接口-PVI, Frame Driver (幀驅(qū)動(dòng)) |
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(qiáng)。 |
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傳統(tǒng)的PLC |
PCC |
通用性和高度專業(yè)化的結(jié)合 |
差 |
好。在機(jī)械行業(yè)PCC以專用模塊的方式對(duì)如下功能進(jìn)行了集成:
貝加萊高精度運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)
· 高速編碼計(jì)數(shù)
· 速度和位置補(bǔ)償
· 電子齒輪傳動(dòng)
· 凸輪仿形
· 多軸插補(bǔ)
· CNC技術(shù)
· 飛鋸 |
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(gè)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(yùn)行性能 |
總之,PCC雖然從PLC發(fā)展而來,但擁有其不可比擬的優(yōu)勢(shì)。更加強(qiáng)大的內(nèi)存空間、更靈活的編制手段、更優(yōu)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(diào)節(jié);準(zhǔn)確的伺服控制;遠(yuǎn)程通信功能等。并且PCC還能隨著當(dāng)前的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,不斷更新?lián)Q代,有著更好的升級(jí)能力,所以PCC正廣泛地在工業(yè)控制中使用,特別適用于塑料機(jī)械的精密控制,并且取的良好的應(yīng)用效果,受到業(yè)內(nèi)人士的好評(píng)。
貝加萊(B&R)是一家自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域的全球性領(lǐng)導(dǎo)廠商,總部位于奧地利Eggelsberg,于1979年由Erwin Bernecker先生和Josef Rainer先生共同創(chuàng)建。創(chuàng)新的信念伴隨貝加萊不斷成長(zhǎng),并引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展的潮流。今天的貝加萊已經(jīng)在全球55個(gè)國家設(shè)立了分支機(jī)構(gòu),擁有140個(gè)辦事處。
1996年8月,貝加萊在上海成立了服務(wù)于中國市場(chǎng)的分公司——貝加萊工業(yè)自動(dòng)化(上海)有限公司,本地化的銷售與技術(shù)隊(duì)伍為中國客戶帶來了更迅捷的服務(wù)響應(yīng)。十年征程,貝加萊(中國)一直致力于為國內(nèi)用戶提供高品質(zhì)的自動(dòng)化產(chǎn)品和優(yōu)秀的技術(shù)解決方案。如今,貝加萊的產(chǎn)品和方案已廣泛應(yīng)用于機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域,如包裝、印刷、塑料、紡織、食品飲料、機(jī)床、半導(dǎo)體、制藥等行業(yè);以及過程自動(dòng)化領(lǐng)域,如電力、冶金、市政、交通、石油、化工和水泥等行業(yè)。
貝加萊(中國)在國內(nèi)的機(jī)構(gòu)包括上海總部,北京、廣州、濟(jì)南、西安和成都辦事處,上海和西安的技術(shù)培訓(xùn)中心,以及分布在全國的大學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。無論是售前咨詢、方案設(shè)計(jì),還是項(xiàng)目實(shí)施與售后服務(wù),貝加萊(中國)的卓越團(tuán)隊(duì)始終貼近用戶,提供周到完善的支持。這支優(yōu)秀的中國團(tuán)隊(duì)一直在幫助和支持著客戶自動(dòng)化方案的實(shí)現(xiàn)。在追求完美自動(dòng)化的同時(shí),貝加萊更是世界范圍內(nèi)工業(yè)自動(dòng)化的合作伙伴。“Perfection in Automation”與 “Your Worldwide Automation Partner”精確地闡述了貝加萊公司在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的使命與追求。