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貝加萊(中國)成都辦事處技術部 楊鵬 林兵供稿 自1969年世界上誕生了第一台可編程邏輯控製器(PLC)以來,可編程控製技術在工業控製領域便一路高歌,取得了極為廣泛的應用。但是在這過去的30多年裏,計算機技術、電子技術、網絡通信技術以及自動控製技術的飛速發展,使得工程師們在工業應用中對於控製器的功能需求也遠遠超越了當初的“順序邏輯控製”的簡單期望。 來自於奧地利的貝加萊(B&R)工業自動化公司便是敏銳地捕捉到這一技術需求的變化,早在1994年便在全球第一個推出了基於定性實時多任務操作係統(Real Time multi-tasking Operation System)的可編程計算機控製器(PCC―Programmable Computer Controller),時至今日,仍然代表了這一創新技術的發展趨勢,成為新一代自控工程師的新寵。 我們知道,常規的PLC大多依賴於單任務的時鍾掃描或監控程序,來處理程序本身的邏輯運算指令以及外部的I/O通(tong)道(dao)的(de)狀(zhuang)態(tai)采(cai)集(ji)與(yu)刷(shua)新(xin),整(zheng)個(ge)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)采(cai)用(yong)一(yi)個(ge)循(xun)環(huan)周(zhou)期(qi),但(dan)事(shi)實(shi)上(shang)在(zai)一(yi)個(ge)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong),雖(sui)然(ran)往(wang)往(wang)有(you)一(yi)些(xie)數(shu)據(ju)量(liang)是(shi)實(shi)時(shi)性(xing)要(yao)求(qiu)很(hen)高(gao)的(de),但(dan)也(ye)有(you)很(hen)多(duo)大(da)慣(guan)性(xing)的(de)模(mo)擬(ni)量(liang)是(shi)沒(mei)有(you)太(tai)高(gao)實(shi)時(shi)要(yao)求(qiu)的(de),如(ru)果(guo)采(cai)用(yong)同(tong)樣(yang)的(de)刷(shua)新(xin)速(su)度(du)其(qi)實(shi)是(shi)對(dui)資(zi)源(yuan)的(de)浪(lang)費(fei),而(er)且(qie)循(xun)環(huan)順(shun)序(xu)掃(sao)描(miao)的(de)運(yun)行(xing)機(ji)製(zhi)也(ye)直(zhi)接(jie)導(dao)致(zhi)了(le)係(xi)統(tong)的(de)控(kong)製(zhi)速(su)度(du)嚴(yan)重(zhong)依(yi)賴(lai)於(yu)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)的(de)大(da)小(xiao),應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)一(yi)旦(dan)複(fu)雜(za)龐(pang)大(da),控(kong)製(zhi)速(su)度(du)就(jiu)必(bi)然(ran)降(jiang)低(di)。這(zhe)無(wu)疑(yi)是(shi)與(yu)I/O通道高實時性控製的要求相違背的。 而貝加萊PCC係統的設計方案則完美地解決了這一問題,與常規PLC相比較,PCC最(zui)大(da)的(de)特(te)點(dian)就(jiu)在(zai)於(yu)其(qi)引(yin)入(ru)了(le)類(lei)大(da)型(xing)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)分(fen)時(shi)多(duo)任(ren)務(wu)操(cao)作(zuo)係(xi)統(tong)理(li)念(nian),並(bing)輔(fu)以(yi)多(duo)樣(yang)化(hua)的(de)應(ying)用(yong)軟(ruan)件(jian)設(she)計(ji)手(shou)段(duan),由(you)於(yu)分(fen)時(shi)多(duo)任(ren)務(wu)的(de)運(yun)行(xing)機(ji)製(zhi),使(shi)得(de)應(ying)用(yong)任(ren)務(wu)的(de)循(xun)環(huan)周(zhou)期(qi)與(yu)程(cheng)序(xu)長(chang)短(duan)無(wu)關(guan),而(er)是(shi)由(you)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)根(gen)據(ju)工(gong)藝(yi)需(xu)要(yao)自(zi)由(you)設(she)定(ding),從(cong)而(er)將(jiang)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)的(de)掃(sao)描(miao)周(zhou)期(qi)同(tong)真(zhen)正(zheng)外(wai)部(bu)的(de)控(kong)製(zhi)周(zhou)期(qi)區(qu)別(bie)開(kai)來(lai),滿(man)足(zu)了(le)真(zhen)正(zheng)實(shi)時(shi)控(kong)製(zhi)的(de)要(yao)求(qiu),而(er)且(qie)這(zhe)種(zhong)控(kong)製(zhi)周(zhou)期(qi)是(shi)可(ke)以(yi)在(zai)CPU運算能力允許的前提下,按照用戶的實際要求而做相應設定。
 貝加萊PCC-定性分時多任務操作係統的運行模式 基於這樣的運行平台,PCC的(de)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)可(ke)分(fen)為(wei)多(duo)個(ge)獨(du)立(li)的(de)任(ren)務(wu)模(mo)塊(kuai),這(zhe)樣(yang)給(gei)便(bian)應(ying)用(yong)軟(ruan)件(jian)的(de)開(kai)發(fa)帶(dai)來(lai)了(le)極(ji)大(da)的(de)便(bian)利(li),因(yin)為(wei)工(gong)程(cheng)師(shi)可(ke)以(yi)方(fang)便(bian)地(di)根(gen)據(ju)控(kong)製(zhi)項(xiang)目(mu)中(zhong)各(ge)子(zi)係(xi)統(tong)的(de)不(bu)同(tong)功(gong)能(neng)要(yao)求(qiu),如(ru)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji),報(bao)警(jing),PID調節運算,通信控製等,開發相應的控製程序模塊(任務),在分別編製和調試之後,可一同下載至PCC的de用yong戶hu程cheng序xu存cun儲chu器qi中zhong,在zai多duo任ren務wu操cao作zuo係xi統tong的de調tiao度du管guan理li下xia,並bing行xing協xie同tong運yun行xing,因yin為wei這zhe些xie模mo塊kuai既ji相xiang互hu獨du立li運yun行xing,而er數shu據ju間jian又you保bao持chi一yi定ding的de相xiang互hu關guan聯lian,由you他ta們men共gong同tong實shi現xian項xiang目mu的de控kong製zhi要yao求qiu。在zai這zhe多duo個ge任ren務wu中zhong,根gen據ju不bu同tong任ren務wu對dui實shi時shi性xing能neng的de不bu同tong需xu求qiu,設she計ji人ren員yuan可ke以yi指zhi定ding不bu同tong的de優you先xian等deng級ji即ji確que定ding的de循xun環huan周zhou期qi,從cong而er實shi現xian確que定ding的de分fen時shi多duo任ren務wu控kong製zhi。即ji便bian某mou個ge任ren務wu處chu於yu等deng待dai狀zhuang態tai,別bie的de任ren務wu也ye可ke繼ji續xu執zhi行xing。 這種多任務的運行機製,采用大型應用軟件的模塊化設計思想,還帶來了項目開發效率上的提高,有著常規PLCwufabinidelinghuoxing。yinweiduorenwudesixiangshidegegerenwumokuaidegongnengmiaoshugengquqingxijianjie,yonghukeyizixingkaifazijiduyoudeeryoutongshijuyoutongyongxingdeduligongnengmokuai,bingjiangqifengzhuangyibianyurihouzaiqitayingyongxiangmuzhongzhongxinshiyong。erqiegegebutongderenwushenzhikeyiyoukaifaxiaozudebutongchengyuanfenbiebianzhi,butongdekaifarenyuanjiyugongtongdeyueding,keyilinghuoxuanyongbutongbianchengyuyan,zhejiuyiweizhebujinzaichanggui PLC上一直為人們所熟悉的梯形圖,指令表等符合IEC6113-3規範的通用語言可以在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,比如ANSI C 和Automation Basic,從而實現複雜的數學運算功能和過程控製算法。而且所有這些編程語言,PCC都采用“符號變量”來標識外部I/O通道及內部寄存器單元(例如用戶可用motor_run來代表某開關量輸出通道,button_down代表某開關量輸入通道)。這樣,軟件開發人員毋需熟知 PCC內部的硬件資源分布,而隻須集中精力於項目本身的工藝要求,即可迅速編製出結構清晰功能明確的控製程序來。 PCC在硬件上的特點,還體現在它為工業現場的各種信號和應用設計了許多專用的接口模塊和功能模塊,如溫度、張力、步進電機驅動、示波器、鼓序列發生、脈衝編碼,稱重、超聲波信號等等。它們將各種形式的現場信號十分方便的接入以PCC為核心的數字控製係統中,用戶可按需要對I/O通道進行數十點、數百點至數千點的擴展與聯網。在PCC模塊內部,CPU的數據總線與IO總線分離,並配置有獨立的I/O處理器,特有的時間處理單元(TPU)在不增加CPU負荷的前提下,高速處理無論簡單或複雜的定時任務,其基準計時頻率可高達6.29MHz,因此目前被廣泛應用於測頻測相及PWM等極高精度的時間處理場合中。而其所有數字量輸入端都經過了光電耦合隔離,模擬量輸入端也都經過了RC濾波處理,因此具有很好的抗幹擾能力,其整體硬件平均無故障時間MTBF高達50萬小時。 PCC在遠程通信方麵的靈活性,是區別於常規PLC的另一顯著標誌,作為構成現場分布式控製的主要供應商之一,貝加萊PCC為此提供了十分靈活多樣的解決方案。除開放式現場總線的網絡方案之外,PCC還提供了多種網絡協議,用戶不僅可以采用貝加萊的獨有網絡協議,也可以方便的與其他廠家的PLC或其他工控設備聯網通信(如Siemens,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幀驅動(Frame drive)工具。特別值得一提是Ethernet POWERLINK網絡協議,這是2001年(nian)貝(bei)加(jia)萊(lai)公(gong)司(si)在(zai)競(jing)爭(zheng)對(dui)手(shou)還(hai)在(zai)討(tao)論(lun)實(shi)時(shi)工(gong)業(ye)以(yi)太(tai)網(wang)概(gai)念(nian)的(de)時(shi)候(hou),便(bian)在(zai)全(quan)球(qiu)第(di)一(yi)次(ci)推(tui)出(chu)並(bing)實(shi)用(yong)化(hua)了(le)真(zhen)正(zheng)意(yi)義(yi)的(de)實(shi)時(shi)工(gong)業(ye)以(yi)太(tai)網(wang)絡(luo),這(zhe)也(ye)是(shi)全(quan)球(qiu)第(di)一(yi)個(ge)開(kai)放(fang)的(de)安(an)全(quan)級(ji)(SIL3)實時工業以太網。2007年初該公司又已經發布其實現了千兆級實時工業以太網Ethernet POWERLINK的消息。由於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,輕鬆實現與各種不同產品,不同通信協議的高效互聯。
 目前,B&R公司的PCC主要由2005係列、2003係列以及X20 CPU係列構成,由於在網絡通信方麵的開放性和結構上的模塊性,三種係列的PCC在構成控製係統的規模上,往往是十分靈活可塑的。也正順應了PLC、IPC及DCS技術相互融合的發展潮流,因此貝加萊的PCC控製器攜其DCS係統APPROL目前在越來越多的工業應用領域中,日益顯示出了其不可低估的發展潛力。 PCC 作為一種可編程計算機控製器,它是專為在工業環境下應用而設計的,是一種新型的定性分時多任務PLC,它不但具備傳統PLC的所有功能,同時融合了最新的IT網絡技術和可選的高級語言編程環境,具有更強大的數學運算能力、網絡通信能力、抗幹擾能力和控製能力,從而代表了PLC今後發展的方向,具有更高的可靠性、更豐富的功能和更廣泛的適應性。 關於貝加萊 貝加萊(B&R)是一家自動化技術領域的全球性領導廠商,總部位於奧地利Eggelsberg,於1979年由Erwin Bernecker先生和Josef Rainer先生共同創建。創新的信念伴隨貝加萊不斷成長,並引領技術發展的潮流。今天的貝加萊已經在全球55個國家設立了分支機構,擁有140個辦事處。 1996年8月,貝加萊在上海成立了服務於中國市場的分公司――貝加萊工業自動化(上海)有限公司,本地化的銷售與技術隊伍為中國客戶帶來了更迅捷的服務響應。十年征程,貝加萊(中國)一yi直zhi致zhi力li於yu為wei國guo內nei用yong戶hu提ti供gong高gao品pin質zhi的de自zi動dong化hua產chan品pin和he優you秀xiu的de技ji術shu解jie決jue方fang案an。如ru今jin,貝bei加jia萊lai的de產chan品pin和he方fang案an已yi廣guang泛fan應ying用yong於yu機ji械xie自zi動dong化hua領ling域yu,如ru包bao裝zhuang、印刷、塑料、紡織、食品飲料、機床、半導體、製藥等行業;以及過程自動化領域,如電力、冶金、市政、交通、石油、化工和水泥等行業。 貝加萊(中國)在國內的機構包括上海總部,北京、廣州、濟南、西安和成都辦事處,上海和西安的技術培訓中心,以及分布在全國的大學聯合實驗室。無論是售前谘詢、方案設計,還是項目實施與售後服務,貝加萊(中國)的de卓zhuo越yue團tuan隊dui始shi終zhong貼tie近jin用yong戶hu,提ti供gong周zhou到dao完wan善shan的de支zhi持chi。這zhe支zhi優you秀xiu的de中zhong國guo團tuan隊dui一yi直zhi在zai幫bang助zhu和he支zhi持chi著zhe客ke戶hu自zi動dong化hua方fang案an的de實shi現xian。在zai追zhui求qiu完wan美mei自zi動dong化hua的de同tong時shi,貝bei加jia萊lai更geng是shi世shi界jie範fan圍wei內nei工gong業ye自zi動dong化hua的de合he作zuo夥huo伴ban。“Perfection in Automation”與 “Your Worldwide Automation Partner”精確地闡述了貝加萊公司在工業自動化領域的使命與追求。
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