SAIA® PCD 過程控製設備及其特點

一． 引言

思博電子（SAIA Burgess Electronics ）是一家總部位於瑞士的生產控製器，電機，開關等電子產品的集團公司。從1978年開發出第一台由微處理器控製的可編程序控製器算起，至今有了二十多年的曆史。最初的PLC產品為PCA係列產品
，1986年起推出PCD（Process Control Devices）係列產品。從PCA係列到PCD係列，已經有二十五萬套產品成功地安裝在世界各地
，使得SAIA®PCD 成為歐洲知名的PLC品牌。
   同其他公司生產的PLC比較，SAIA®PCD產品有許多獨特之處，它采用了完全模塊化的結構，無論是在硬件和軟件，還是小型係列的PCD1/2到中大型係列的PCD4/6
，都是使用模塊化的方式構造；全係列的PCD全兼容
，使用同一種編程工具，提高了生產效率
，降低開發成本；具備開放的通信接口和方便靈活的網絡通信功能
；提供各種類型的接口模塊和處理單元，滿足工業自動化領域的多種需求。
   隨著SAIA®PCD 產品在國內工業控製和樓宇控製領域的推廣應用
，為使PCD用戶更多地了解SAIA®PCD產品及主要性能和特點，本文對SAIA®PCD控製器作一個介紹。

二． 開放和兼容的係統

SAIA®PCD係列產品中的每個類型都是由處理器模塊和其他功能模塊組成
，各種類型的PCD處理器模塊其結構具有相同的數據結構和指令集，唯一的差別是用戶存儲器的大小，輸入/輸出點數量和CPU的處理速度不同。
各種PCD處理器模塊具有相同的用戶資源：
   ― 8192 標誌（Flag）
― 1600×31bit定時器和計數器(Timer and Counter)
PCD結構方塊圖

CPU 和I/O 總線

PGU
RS232
― 4096×32 bit 寄存器(Register)
其係統結構如圖所示：
傳統的PLC體係結構是不開放的
，大多數的PLC使用專用的通信網絡及協議，編程語言多為梯形圖語言。國際電工委員會（IEC）在1992年頒布了IEC1131―3《可編程序控製器的編程軟件標準》
，為不同廠家的PLC編程軟件的標準化和可移植性鋪平了道路。SAIA®PCD的指令集建立在IEC1131―3標準之上，各PCD係列

，提供了相同的指令集，具有120多條指令，包括浮點運算，PID控製和通信等指令
，使得編寫程序工作變得容易和方便。
SAIA® PCD基於IEC 1131―3標準，提供了多種編程語言，包括：
指令語言（IL）― 這是一種類似彙編語言的語言，屬於傳統的編程語言
；
梯形圖語言（KOPLA）― 梯形圖是一種廣泛用於PLC的編程語言
；
功能塊語言（FOPLA）― 提供了圖形化的編程環境
，使用標準的功能元件
，如門，觸發器
，計數器
，定時器等，將邏輯任務用圖形化方法來表示；
順序功能圖語言（SFC）― 是一種按步和事務順序處理程序流程的圖形語言；
現代的編程語言都是采用模塊結構化方法
，SAIA®PCD提供了兩種基本的結構化編程方法：
SAIA®BLOCETC 適用於連續的過程控製
，這種類型的過程常見於化工和食品工業中，或在監控係統中。使用IL，KOPLA或FUPLA編寫。
SAIA®GRAFTEC 適用於順序過程中，如機器製造
，金屬加工等。SAIA®GRAFTEC基於法國的GRAFCET標準NFC 03-190。它不是一種獨立的語言，編程時，必須嵌入其他幾種語言，首先在PCD的屏幕上畫出流程圖，然後用IL
，KOPLA或FOPLA編寫小程序添在每一步中。
在配置標準操作係統的PC機上，不論是MS-DOS，還是MS-WINDOWS
，SAIA都可以提供符合IEC 1131―3標準的全範圍的編程軟件包
；PG3是MS-DOS下的編程工具
，它用指令和表達順序過程的GRAFTEC方法編程；PG4是MS-WINDOWS下xia的de編bian程cheng工gong具ju，它ta不bu僅jin支zhi持chi指zhi令ling編bian程cheng，而er且qie使shi用yong圖tu形xing化hua方fang法fa如ru梯ti形xing圖tu，功gong能neng塊kuai圖tu和he順shun序xu功gong能neng圖tu。圖tu形xing化hua的de用yong戶hu接jie口kou支zhi持chi預yu編bian程cheng的de功gong能neng塊kuai，使shi用yong大da型xing的de功gong能neng塊kuai庫ku，編bian寫xiePCD程序隻是選擇配置所需要的功能塊。當係統運行時，在線工具很容易使控製工程師監控和修改其功能，檢查和更正任何錯誤。

三． 強化的網絡和通信能力

即使是在20年前，SAIA生產的過程控製設備都提供了工業通信接口，而在現代

的工業環境

，一個成熟的工業自動化係統對高效和可靠的通信提出更高的要求；基於這

一點
，所有SAIA®PCD都具備了強大的通信能力。每個PCD係列提供了2個（PCD1）到30個（PCD6）通信端口。每一個端口可以分別分配給指定的通信任務，小型的，插
入式通信模塊提供多種接口類型：RS232（V24）
，20mA電流環，RS422和RS485。這
些標準接口的通信協議和速度可以用編程工具配置
，其通信速度可達38400 bit/s(電流環接口速度最高為9600 bit/s);每一個PCD都配備的RS232編程端口(PGU)在不需要作編程工作時，也可用在係統的應用中。
在各個通信層次上，PCD控製器提供了大範圍的合適的硬件
，軟件和友好的用戶工具：
點對點通信
每個PCD支持同外部設備連接的多種協議，如打印機，條碼閱讀器，終端和其他控製設備。單字符模式可以實現幾乎任何協議；報文模式提供全雙工通信,在PCD之間或PCD與其他智能設備之間進行數據交換。
SAIA®S-Bus
SAIA的S-BUS 協議使用半雙工通信。S-BUS協議內建於每個PCD處理器中，它是一個主從網絡協議，使用RS485接口很容易建立低成本的S-BUS網絡，通過一對雙絞線

，在32個段內可最多掛接254個從站;S-BUS不僅使用戶能夠交換各站的運行數據，也可以使用戶直接訪問各站的程序，文本和數據塊。
PROFIBUS DP
在快速的現場工業控製係統中，采用標準的PROFIBUS DP網絡協議
，其傳輸速度可達12Mbit/s

；其中PCD1

，PCD2和PCD6通過選用PCD7.F7..係列控製卡，即可作DP主站，也可作DP從站
PROFIBUS FMS
這是一個單元級的多主網絡
，傳輸速度可達到500Kbit/s;其中PCD2，PCD4和PCD6都可以連接到這個通用的網絡中。
LONWORK
支持同LONWORK的連接
，通過選用PCD7.F8.., SAIA®PCD可以接入LONWORK中，使之與支持LONWORK的係統融合，這特別對樓宇內的控製係統有益。
ETHERNET (TCP/IP 協議)
PCD2.M220係列是集成了PC/104標準工業PC的PLC，插入適當的ETHERNET控製卡，可使PCD係列連接到任何ETHERNET網絡中。
TELECOMMUNICATION
每個PCD處理器模塊都支持與電信網絡的連接，包括模擬，ISDN或GSM，這
提供了全球範圍的通信手段

，對於遙遠距離的站點，中央控製器都可以訪問任意PCD

係統進行數據交換和處理
，極大的提高了係統的效率。
同外部係統的連接
SAIA®PCD也具備與外部係統連接的能力
，大多數通用過程監控係統都提供了與SAIA®PCD通信的驅動器，可與之連接的係統有：FactoryLink, Fix, Genesis, WIZCON, InTouch 等。
四． 多元化的功能單元
SAIA®PCD不僅具有與通常的PLC類似的功能單元和品種繁多的I/O模塊，也提供了許多具有獨特功能的係統單元和模塊。
PCD2.M220 是將工業PC與PLC集成的係列產品，這種組合提供了兩個完全獨立的處理器

，這保證了PLC安全執行過程控製的任務，即使PC失效，亦不受影響，PC的操作係統和應用軟件也不影響PLC的處理器。PCD.M220的PLC處理器是基於廣泛應用的PCD2.M120

，它的模塊化結構支持所有PCD的I/O模塊，並允許用戶擴充存儲空間和通信接口，包括SAIA S-BUS和PROFIBUS。PC部分采用了工業標準的PC/104板，由於PC的豐富的硬件資源和巨大的軟件庫及靈活的人機接口，使得PCD2.M220成為通用的開放的控製器，它可以選擇不同的操作係統，如DOS，Windows,OS/2或UNIX,允許用戶使用高級語言和數據庫技術開發應用係統，也允許通過局部網絡如Ethernet的TCP/IP 交換數據或通過Internet實現全球通信。PLC和PC之間使用雙口RAM進行通信，利用SAIA S-BUS協議的通信驅動器，PC可以非常快捷地訪問PLC的所有內部數據。
SAIA®PCD Series xx7 是與SIEMENS S7-300和S7-400全兼容的產品，其指令集與S7-400完全一致。Series xx7不僅具有原SIMATC控製器的特性，而且使用完全相同的方法進行編程。所有的Series xx7控製器都是使用SIEMENS的STEP7編程軟件進行編程和配置。這種兼容性帶來了許多的實際好處：可以繼續使用熟悉的編程工具
；進一步利用已有的SIEMENS編程的經驗與技巧；已有的STEP7程序可以直接采用，毋須轉換；使用STL

，LAD，FBD，S7-GRAPH

，S7-HiGraph,S7-SCL和CFC編寫程序；以前的投資可以受到保護。
SAIA®PCD配備有完整的H係列運動控製模塊
，包括步進和伺服電機的控製模塊.從經濟型的PCD1/2單軸係列到具有直線和圓弧插補的PCD4的多軸係列，這種將PLC與CNC結合的能力，使PLC在工業中的高精度傳動控製中發揮了重要作用。
   隨著現場總線技術的廣泛使用

，特別是PROFIBUS DP的推廣
，在許多工業控製領域已開始大量使用PROFIBUS DP設備。PROFIBUS是國際工業總線標準
，它完全開放且獨立於設備製造商
，許多廠家按此標準生產各種設備如驅動器，閥門
，編碼器和遠程I/O等，SAIA亦推出了自己的現場總線產品PCD0係列遠程I/O模塊和軟件，以及相應的接口模塊。這種現場總線產品其通信速度達到12Mbit/s。
   在顯示設備方麵
，SAIA提供了種類齊全的操作員終端PCD7.D..係列，這些HMI產(chan)品(pin)從(cong)插(cha)入(ru)式(shi)的(de)到(dao)具(ju)有(you)網(wang)絡(luo)接(jie)口(kou)的(de)，從(cong)簡(jian)單(dan)文(wen)本(ben)顯(xian)示(shi)到(dao)智(zhi)能(neng)型(xing)的(de)彩(cai)色(se)圖(tu)形(xing)操(cao)作(zuo)員(yuan)麵(mian)板(ban)，滿(man)足(zu)各(ge)種(zhong)應(ying)用(yong)需(xu)求(qiu)，為(wei)操(cao)作(zuo)員(yuan)提(ti)供(gong)了(le)良(liang)好(hao)的(de)人(ren)機(ji)接(jie)口(kou)。
五． 結束語
隨著計算機技術，通信技術
，微電子技術和控製技術的發展，工業自動化提出了越來越高的要求，作為標準工業控製設備的PLC也由最初的隻能處理開關量發展到可以處理模擬量
，並提供PID調節功能和聯網通信能力；今(jin)後(hou)的(de)工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)將(jiang)想(xiang)開(kai)放(fang)型(xing)體(ti)係(xi)結(jie)構(gou)發(fa)展(zhan)，由(you)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)構(gou)成(cheng)的(de)徹(che)底(di)分(fen)散(san)型(xing)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)將(jiang)會(hui)改(gai)變(bian)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)結(jie)構(gou)
，實(shi)現(xian)現(xian)場(chang)通(tong)信(xin)與(yu)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)集(ji)成(cheng)；SAIA®PCD係xi列lie產chan品pin正zheng是shi順shun應ying了le這zhe個ge發fa展zhan潮chao流liu，采cai用yong了le開kai放fang型xing，模mo塊kuai化hua結jie構gou，並bing提ti供gong了le全quan係xi列lie的de高gao質zhi量liang的de模mo塊kuai化hua的de硬ying件jian和he軟ruan件jian
，使shi其qi成cheng為wei全quan新xin的de數shu字zi控kong製zhi係xi統tong，在zai競jing爭zheng激ji烈lie的dePLC市場上獨樹一幟