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　　摘  要：PCC（Programmable Computer Controller，即可編程計(jì)算機(jī)控制器）是一種融合了傳統(tǒng)的PLC和IPC的優(yōu)點(diǎn)，具有獨(dú)特理念的模塊化控制裝置。本文著重從以下幾個(gè)方面來(lái)闡述PCC的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)：分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)；強(qiáng)大的系統(tǒng)能力；軟件的集成開發(fā)環(huán)境；高可靠性；由PCC的CPU和X20 I/O構(gòu)成的全開放分布式系統(tǒng)。PCC正逐漸被業(yè)內(nèi)人士認(rèn)識(shí)和接受，并因其卓越的性能而在多種工業(yè)領(lǐng)域中獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
　
　　關(guān)鍵詞：可編程計(jì)算機(jī)控制器；X20 I/O ；分布式控制系統(tǒng)；分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)；實(shí)時(shí)性和開放性

　　中圖分類號(hào)：          文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B      文章編號(hào)：   

　　Abstract: PCC (Programmable Computer Controller) is a kind of modularized control device with the distinctive concept, which syncretizes the merits of conventional PLC and IPC. This paper deals with emphasis on the description of the characteristics and advantages of PCC from the following aspects: operating system of time sharing and multiple task; powerful  system capability; integrated development environment of software; high reliability; the completely open distributed system is constructed by the CPU of PCC and X20 I/O modules. PCC is gradually being recognized and accepted by the insiders of the automation industry and it obtained more and more extensive application because of its excellent performance in the variety of industries.

　　Keywords: Programmable Computer Controller (PCC); X20 I/O; Distributed Control System; Operating System of Time Sharing and Multiple Task; Realtime Ability and Openness

　　0 引言

　　可編程控制器PLC和工業(yè)計(jì)算機(jī)IPC已先后推出多年，它們?cè)诟髯圆煌膽?yīng)用場(chǎng)合已獲得了十分廣泛的應(yīng)用。在多年的應(yīng)用實(shí)踐中，PLC運(yùn)算/處理能力不強(qiáng)、實(shí)時(shí)性、開放性較差和IPC可靠性及可擴(kuò)展性較差的缺點(diǎn)已逐漸暴露出來(lái)，尋求一種性能更為優(yōu)良的控制器已成為各類工業(yè)用戶的迫切需求，由奧地利貝加萊公司 (B&R)于1994年首先推出的PCC就順應(yīng)了這一趨勢(shì)，它融合了傳統(tǒng)的PLC和IPC的優(yōu)點(diǎn)，既具有PLC的高可靠性和易擴(kuò)展性，又有著IPC的強(qiáng)大運(yùn)算/處理能力和較高的實(shí)時(shí)性及開放性。

　　PCC的硬件結(jié)構(gòu)和外貌與PLC十分酷似，但前者具有更強(qiáng)大的處理能力和更高的實(shí)時(shí)性；在軟件功能方面，它又與某些PC-Based類似，不過(guò)其可靠性和環(huán)境適應(yīng)能力卻大大優(yōu)于后者。

　　經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展和應(yīng)用，PCC已成為當(dāng)前工業(yè)控制器發(fā)展的新方向之一，以PCC作為控制系統(tǒng)核心的方案正逐漸成為工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)配置的一種新格局。

　　1 PCC的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

　　1.1 PCC在硬件方面的特點(diǎn)

　　在硬件結(jié)構(gòu)方面，PCC的特點(diǎn)是很明顯的，它兼具了PC機(jī)采用高性能 CPU及大容量存儲(chǔ)單元和PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。

　　（1）模塊式的插裝結(jié)構(gòu)，可帶電插拔

　　PCC具有全模塊式的插裝結(jié)構(gòu)，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)可以安全、方便地帶電插拔；PCC的CPU和I/O模塊結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，接線端子密集，而且在模塊供電及工作狀態(tài)顯示等諸多方面有著完善、精巧的設(shè)計(jì)。

　　（2）其CPU采用了多處理器結(jié)構(gòu)并配備了大容量存儲(chǔ)單元

　　PCC除了其高性能的主CPU以外，通常還配置了另外兩個(gè)處理器，即一個(gè)PCC的CPU模塊上有三個(gè)處理器，這就最大限度地提高了系統(tǒng)的處理能力。

　　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-64MB)，這無(wú)疑為功能強(qiáng)大的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件提供了有效的硬件支持。

　　PCC采用可插卡式的CF卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)，最大存儲(chǔ)容量可達(dá)8GB。

　　（3）配備了多種信號(hào)和通信接口

　　PCC為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種信號(hào)和應(yīng)用提供了許多專用模塊和功能模塊，如溫度、張力、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、示波器、鼓序列發(fā)生器信號(hào)、增量式脈沖編碼信號(hào)、稱重信號(hào)和超聲波信號(hào)、電力測(cè)量與并網(wǎng)同步、PWM輸出等。它們將各種形式的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)十分方便地接入以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I/O通道進(jìn)行數(shù)十點(diǎn)、數(shù)百點(diǎn)乃至數(shù)千點(diǎn)的擴(kuò)展與聯(lián)網(wǎng)。PCC的所有數(shù)字量輸入端都經(jīng)過(guò)了光電耦合隔離，模擬量輸入端也都經(jīng)過(guò)了RC濾波處理，因此它具有很好的抗電磁干擾能力。

　　在PCC模塊內(nèi)部，CPU的數(shù)據(jù)總線與I/O總線分離，并配置有獨(dú)立的I/O處理器。主CPU內(nèi)含有一個(gè)獨(dú)立的時(shí)間處理單元TPU (Time Processing Unit )，在不增加CPU負(fù)荷的前提下高速處理簡(jiǎn)單或復(fù)雜的定時(shí)任務(wù)，其基準(zhǔn)計(jì)時(shí)頻率可高達(dá)6.29MHz，因此目前被廣泛應(yīng)用于頻率、相位測(cè)量及PWM（脈寬調(diào)制）等要求極高精度的時(shí)間處理場(chǎng)合中。

　　此外，CPU的主板集成了多種通信接口，PCC還是一款開放性極高的產(chǎn)品，配置了多種通信模塊。

　　（4）以專用模塊的方式對(duì)高精度運(yùn)動(dòng)控制功能和智能溫度控制功能進(jìn)行集成

　　運(yùn)動(dòng)控制功能：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)、飛鋸等；

　　溫度控制模塊：傳感器直接接入，每50?s處理一個(gè)PID調(diào)節(jié)回路，帶自校正PID調(diào)節(jié)和參數(shù)整定功能。

　　1.2 分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)理念和多樣化的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)手段

　　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（某些高檔的PLC，如西門子的S7-300/400系列、羅克韋爾的ControlLogix系列等除外），來(lái)處理程序本身的邏輯運(yùn)算指令及對(duì)外部I/O通道的狀態(tài)采集與刷新，整個(gè)應(yīng)用程序被包含在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)（如圖1所示）。但在一個(gè)控制系統(tǒng)中，雖然有一些工藝量對(duì)實(shí)時(shí)性的要求很高，但同時(shí)卻有更多的工藝量對(duì)實(shí)時(shí)性沒有特殊的要求，如果采用同樣的刷新速度來(lái)處理它們其實(shí)是對(duì)系統(tǒng)資源的浪費(fèi)，而且循環(huán)掃描的運(yùn)行機(jī)制也導(dǎo)致了系統(tǒng)的處理周期主要取決于應(yīng)用程序的大小，如程序復(fù)雜龐大，掃描周期就必然加長(zhǎng)，這無(wú)疑是與I/O通道對(duì)高實(shí)時(shí)性的要求相違背的。在圖1和圖2中， A和B為壓力控制（回路控制）任務(wù)，它們的掃描時(shí)間分別為1ms和2ms；而C和D為邏輯控制任務(wù)，它們的掃描時(shí)間分別為5ms和2ms。看來(lái)這是一個(gè)邏輯控制任務(wù)程序量較大的PLC/PCC應(yīng)用程序。圖1表示常規(guī)PLC的運(yùn)行模式，在該圖上部的任務(wù)組合方式中，整個(gè)任務(wù)（A+B+C+D）被包含在一個(gè)掃描時(shí)間為10 ms的循環(huán)周期內(nèi)，在該圖下部的任務(wù)組合方式中，整個(gè)任務(wù)（A+B+C）被包含在一個(gè)掃描時(shí)間為8 ms的循環(huán)周期內(nèi)。可以看出，總的應(yīng)用程序處理周期為各任務(wù)的程序掃描時(shí)間的和，程序周而復(fù)始地循環(huán)執(zhí)行。 

　　而貝加萊PCC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案則完美地解決了這一問題，與常規(guī)PLC相比較，PCC最大的特點(diǎn)就在于其引入了幾類大型計(jì)算機(jī)的Runtime定性分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)理念，并輔之以多樣化的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)手段。由于實(shí)行分時(shí)多任務(wù)的運(yùn)行機(jī)制，應(yīng)用程序可以按照工藝功能和優(yōu)先級(jí)的不同分別設(shè)置成不同的任務(wù)和不同的任務(wù)級(jí)別，并可根據(jù)要求自行設(shè)定任務(wù)的循環(huán)時(shí)間，使得應(yīng)用任務(wù)的循環(huán)周期與程序長(zhǎng)短無(wú)關(guān)，從而將應(yīng)用程序的掃描周期同真正外部的控制周期區(qū)別開來(lái)，滿足了真正實(shí)時(shí)控制的要求，而且它可以在CPU運(yùn)算能力允許的前提下，按照用戶的實(shí)際需求而做相應(yīng)調(diào)整（如圖2所示）。圖2表示PCC-定性分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的運(yùn)行模式，按照邏輯控制和壓力控制任務(wù)分類組合（即圖3中的系統(tǒng)模塊）控制。在該圖上部的邏輯控制任務(wù)組合中，邏輯控制任務(wù)C、D被有機(jī)地分布在間隔為5 ms的5個(gè)時(shí)間段中按優(yōu)先級(jí)順序先后執(zhí)行，邏輯控制任務(wù)C、D執(zhí)行時(shí)恰好壓力控制任務(wù)A、B不執(zhí)行，邏輯任務(wù)的處理周期為20 ms；在該圖下部的壓力控制任務(wù)組合中，壓力控制任務(wù)A、B在每一個(gè)5 ms的時(shí)間間隔中均按順序先后執(zhí)行，壓力控制任務(wù)A、B執(zhí)行時(shí)恰好邏輯控制任務(wù)C、D不執(zhí)行，壓力任務(wù)的處理周期為5 ms。可以看出，各個(gè)任務(wù)是按照分時(shí)的運(yùn)行模式執(zhí)行的，各分類任務(wù)組合則按照自己的處理周期（如邏輯任務(wù)的20 ms和壓力任務(wù)的5 ms）周而復(fù)始地循環(huán)執(zhí)行，但壓力任務(wù)的優(yōu)先級(jí)明顯高于邏輯任務(wù)的。  

圖1  傳統(tǒng)的PLC運(yùn)行模式



圖2  貝加萊PCC-定性分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的運(yùn)行模式

　　基于分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，PCC的應(yīng)用程序可分為多個(gè)獨(dú)立的任務(wù)模塊，這樣就給項(xiàng)目應(yīng)用軟件的開發(fā)帶來(lái)了很大的便利，因?yàn)檫@樣可以方便地按控制項(xiàng)目中諸如數(shù)據(jù)采集、報(bào)警、PID調(diào)節(jié)運(yùn)算、通信控制等各部分的不同功能要求，分別編制出相應(yīng)的控制程序模塊(任務(wù))。這些模塊既各自獨(dú)立運(yùn)行，而其數(shù)據(jù)間又保持一定的相互關(guān)聯(lián)，它們經(jīng)過(guò)分步驟的獨(dú)立編制并完成調(diào)試之后，一并下載至PCC的用戶程序存儲(chǔ)區(qū)中，在該分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的調(diào)度管理下并行運(yùn)行。在這個(gè)多任務(wù)系統(tǒng)中，根據(jù)不同任務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性能的不同需求，設(shè)計(jì)人員可以指定不同的優(yōu)先等級(jí)并確定它們各自的循環(huán)周期，從而實(shí)現(xiàn)確定的分時(shí)多任務(wù)控制。即便某個(gè)任務(wù)處于等待狀態(tài)，別的任務(wù)也可繼續(xù)執(zhí)行。這一系統(tǒng)特點(diǎn)，可示于圖3中。

圖3  PCC的軟件體系

　　這種多任務(wù)的運(yùn)行機(jī)制，采用了大型應(yīng)用軟件的模塊化程序設(shè)計(jì)思想，帶來(lái)了項(xiàng)目開發(fā)效率上的提高，有著常規(guī)PLC所無(wú)法比擬的靈活性。因?yàn)槎嗳蝿?wù)的思想使得各個(gè)任務(wù)模塊的功能描述更趨清晰簡(jiǎn)潔，用戶可以自行開發(fā)既具有自己特點(diǎn)而又不乏通用性的獨(dú)立功能模塊，并將其封裝以便于日后在其他應(yīng)用場(chǎng)合中重新使用。

　　1.3 強(qiáng)大的系統(tǒng)能力和極高的處理速度

　　（1）高性能、全開放、集成化的CPU

　　貝加萊的PCC主要包括2005、2003和X20 CPU三個(gè)系列，由于其在網(wǎng)絡(luò)通信方面的開放性和結(jié)構(gòu)上的模塊化，這三種系列的PCC在構(gòu)成控制系統(tǒng)的方式和規(guī)模上又是十分靈活的。貝加萊2007年推出的X20系列PCC成為了高精度機(jī)械自動(dòng)化和高可靠性過(guò)程自動(dòng)化等復(fù)雜、靈活自動(dòng)化系統(tǒng)的通用選擇。

　　X20 CPU——新一代PCC的CPU，基于Intel X86 Processor技術(shù)，采用Runtime實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，秉承了貝加萊PCC的定性分時(shí)多任務(wù)的控制特點(diǎn)，可采用符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的多種工程編程語(yǔ)言以及Automation Basic、ANSI C兩種高級(jí)語(yǔ)言編程。

　　X20 CPU的主板集成了多種通信接口，包括RS232、標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口TCP/IP、工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)接口Ethernet POWERLINK、2個(gè)USB。采用可插卡式的CF卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)。

　　X20 CPU是一款開放性極高的產(chǎn)品，通信模塊系列包括了CAN、Ethernet POWERLINK、Profibus、DeviceNet、Modbus、RS485/422、RS232等，方便擴(kuò)展和兼容各種目前市場(chǎng)上主流的現(xiàn)場(chǎng)總線，體現(xiàn)其開放式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。CP3486的主板具有三個(gè)通信模塊接口。

　　（2）CPU的多處理器結(jié)構(gòu)和極高的系統(tǒng)響應(yīng)速度

　　系統(tǒng)的響應(yīng)速度不僅由CPU決定，還與I/O數(shù)據(jù)的傳輸速率有關(guān)。PCC的主CPU本身速度極快，同時(shí)還借用大型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，采用I/O-Processor單獨(dú)處理I/O數(shù)據(jù)傳輸，采用DPR-Controller雙向口控制器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)的管理。也就是說(shuō)，一個(gè)PCC模塊上有三個(gè)處理器，它們既各自獨(dú)立而又相互關(guān)聯(lián)，最大限度地提高了整個(gè)系統(tǒng)的速度。

　　CP3486是X20 CPU系列中性能最高的產(chǎn)品，采用了Intel Celeron 650 處理器及附加的I/O 處理器和浮點(diǎn)處理器FPU。系統(tǒng)的單步指令處理周期最快可達(dá)到0.01μs，單個(gè)工作任務(wù)循環(huán)周期可達(dá)200μs，是當(dāng)前世界上性能最強(qiáng)、運(yùn)算最快的PLC/PCC CPU之一。

　　系統(tǒng)頻率、相位測(cè)量響應(yīng)速度極快：主CPU內(nèi)含有一個(gè)TPU, 可計(jì)算處理頻率高達(dá)4MHz至6MHz的脈沖信號(hào)，因而能巧妙地解決系統(tǒng)的頻率和相位測(cè)量問題，該功能在電力系統(tǒng)中可實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)。

　　（3）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)通訊功能

　　PCC在遠(yuǎn)程通信方面的靈活性，是區(qū)別于常規(guī)PLC的另一顯著標(biāo)志，作為現(xiàn)場(chǎng)分布式控制系統(tǒng)的主要供應(yīng)商之一，貝加萊為此提供了十分靈活多樣的解決方案。除在1.3(1)中已提到的各種開放式現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)方案之外，PCC還提供了多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，用戶不僅可以采用貝加萊的獨(dú)有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，也可以方便地與其他廠家的PLC或其他工控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)通信(如Siemens、羅克韋爾 AB、施耐德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)議的幀驅(qū)動(dòng)（Frame drive）工具。

　　特別值得一提是Ethernet POWERLINK網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這是2001年貝加萊公司當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手還在討論實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)概念的時(shí)候，便在全球第一次推出實(shí)用化的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，這也是全球第一個(gè)開放的安全級(jí)（SIL3）實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)。2007年初該公司又發(fā)布了千兆級(jí)實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)Ethernet POWERLINK（如圖4所示）。由于具備這樣的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，PCC常常能輕松地實(shí)現(xiàn)與各種不同產(chǎn)品，不同通信協(xié)議的高效互聯(lián)。

圖4 實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)Ethernet POWERLINK構(gòu)成的通訊網(wǎng)絡(luò)

　　1.4 軟件的集成開發(fā)環(huán)境及靈活的軟件開發(fā)方式

　　（1）集成化軟件開發(fā)工具Automation Studio

　　PCC的編程組態(tài)軟件采用Automation Studio集成化軟件工具，基于同一個(gè)軟件平臺(tái)，全部解決整個(gè)自動(dòng)化項(xiàng)目的集成。在該軟件平臺(tái)中同時(shí)集成了觸摸屏畫面組態(tài)、PCC編程調(diào)試、伺服驅(qū)動(dòng)器編程、離線與在線仿真測(cè)試等豐富的軟件開發(fā)功能，從而可以大大地提高項(xiàng)目的開發(fā)效率。

　　（2）靈活的軟件開發(fā)方式

　　PCC的編程器采用普通PC機(jī)，配以一套功能強(qiáng)大的集成化軟件開發(fā)工具Automation Studio。除編制和組態(tài)應(yīng)用程序以外，它還能為工程師提供源程序級(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(guò)開發(fā)軟件包所提供的多種函數(shù)，用戶可在短時(shí)間內(nèi)編制出高效而復(fù)雜的控制程序。

　　一個(gè)項(xiàng)目中的各項(xiàng)軟件任務(wù)可以由不同的程序員分別編制，各程序員基于共同的約定，可以靈活地選用不同的編程語(yǔ)言，這就意味著不僅在常規(guī) PLC上一直為人們所熟悉的梯形圖、指令表、順序功能圖、功能塊圖和結(jié)構(gòu)化文本等符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的工程語(yǔ)言可以在PCC上繼續(xù)沿用，而且程序員還可采用更為高效的高級(jí)語(yǔ)言，比如ANSI C 和Automation Basic，并可以在同一個(gè)項(xiàng)目中同時(shí)采用多種語(yǔ)言混合編程，從而較易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算功能和過(guò)程控制算法。而且所有這些編程語(yǔ)言，PCC都采用“符號(hào)變量”來(lái)標(biāo)識(shí)外部I/O通道及內(nèi)部寄存器單元 (例如用戶可用motor_run來(lái)代表某開關(guān)量輸出通道，button_down代表某開關(guān)量輸入通道)。這樣，軟件開發(fā)人員毋需熟知 PCC內(nèi)部的硬件資源分布，而只須集中精力于項(xiàng)目本身的工藝需求，即可迅速編制出結(jié)構(gòu)清晰功能明確的控制程序來(lái)。

　　（3）貝加萊與亞控科技合作打造了King View for B&R定制化軟件　

　　從2007年開始，貝加萊便與中國(guó)民族自動(dòng)化軟件的開拓者北京亞控科技合作，以亞控組態(tài)王6.53為基礎(chǔ)，為貝加萊量身定制了Kingview for B&R軟件，方便、快捷、易學(xué)易用是此款定制化軟件的亮點(diǎn)。最近該軟件已正式推出，它是對(duì)Automation Studio的補(bǔ)充，可以說(shuō)是如虎添翼。KingView for B&R軟件除具有組態(tài)王6.53所具備的功能外，還具有以下特點(diǎn)：

　　·以驅(qū)動(dòng)的方式支持貝加萊的所有系列產(chǎn)品；

　　·支持冗余服務(wù)器、冗余CPU、冗余網(wǎng)絡(luò)；

　　·支持自動(dòng)上傳PCC中的變量；

　　·支持結(jié)構(gòu)體和數(shù)組變量類型。

　　目前，此產(chǎn)品已成功地應(yīng)用于許多行業(yè)。如：在甘肅某水泥項(xiàng)目上的應(yīng)用，受到了客戶的普遍贊譽(yù)。

　　King View for B&R軟件的誕生，為專業(yè)于SCADA系統(tǒng)的客戶提供了極大的便利，客戶不用再為眾多不同的OPC配置方法而苦思冥想，不用再為定義兩遍標(biāo)簽變量而煩惱。King View for B&R軟件是一款真正適合中國(guó)客戶使用的軟件。

　　1.5 高可靠性和易移植性

　　（1）高可靠性

　　PCC具有極高的可靠性，平均無(wú)故障時(shí)間MTBF達(dá)到50萬(wàn)小時(shí)（相當(dāng)于57年）以上，屬于免維護(hù)產(chǎn)品，明顯高于一般的PLC和IPC（目前市場(chǎng)上最好的PLC硬件平均無(wú)故障時(shí)間MTBF達(dá)到30萬(wàn)小時(shí)）。

　　（2）可移植性強(qiáng)

　　在不同系列、不同型號(hào)的PCC上所編制的程序，都可以不用修改源碼本身，而直接移植到另外的PCC系列或者類型上。這是因?yàn)樨惣尤R所有的PCC硬件平臺(tái)都基于相同的操作系統(tǒng)內(nèi)核，而且采用標(biāo)簽變量關(guān)聯(lián)的編程方式，所以用戶在編程時(shí)不需要過(guò)多關(guān)注實(shí)際的硬件I/O映射關(guān)系（只需要將各個(gè)標(biāo)簽名分別映射到相關(guān)的I/O通道上），而把主要注意力集中在工藝算法本身。

　　2由PCC的CPU和X20 I/O構(gòu)成的全開放分布式系統(tǒng)

　　2.1 高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的全開放型、高密度X20 I/O系統(tǒng)

　　近兩年，對(duì)I/O產(chǎn)品的開放性和兼容性的需求越來(lái)越強(qiáng)烈， X20 I/O系統(tǒng)是真正意義上的開放型I/O系統(tǒng)：其開放的I/O系統(tǒng)至少可以為用戶節(jié)約20%的成本，同時(shí)獨(dú)到的I/O模塊設(shè)計(jì)，為用戶帶來(lái)了更多利益，如結(jié)構(gòu)緊湊，符合人體工程學(xué)；極高的組件密度和I/O 通道密度；模塊化安裝，且其安裝、調(diào)試、維護(hù)簡(jiǎn)便；現(xiàn)場(chǎng)分布式I/O架構(gòu)；可支持預(yù)接線及熱插拔技術(shù)；支持幾乎所有主流現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)；兼容多種主流品脾的PLC CPU，如Siemens、Rockwell AB、Schneider、OMRON等。開放的I/O使用戶在選擇I/O產(chǎn)品時(shí)，突破品牌的限制，盡享標(biāo)準(zhǔn)化I/O所帶來(lái)的利益。

圖5  X20 I/O模塊

　　X67 I/O系統(tǒng)，不僅秉承了X20 I/O的優(yōu)勢(shì)而且具備IP67防護(hù)等級(jí)，可以直接安裝在電控柜外面，具有防水、防塵功能。為滿足項(xiàng)目需求及非常規(guī)的應(yīng)用要求，X20系列產(chǎn)品除包括常用的數(shù)字量和模擬量I/O模塊外，還為用戶開發(fā)了高速計(jì)數(shù)、PWM、編碼器、NC等多種功能強(qiáng)大的專用模塊。并且所有I/O模塊的每個(gè)通道均留有便于萬(wàn)用表探針進(jìn)入的測(cè)試維護(hù)孔，這也是非常人性化的一種設(shè)計(jì)。

　　2.2 使用全開放的X20總線控制器和POWERLINK等現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)X20 I/O模塊的擴(kuò)展并可構(gòu)成兼容于第三方控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程分布式I/O系統(tǒng)

　　X20的總線控制器模塊能夠讓客戶自由、靈活地選擇各種系統(tǒng)架構(gòu)，讓用戶真正做到按需求來(lái)決定架構(gòu)。

　　X20總線控制器能夠兼容多種主流的現(xiàn)場(chǎng)總線，主要包括以下：Ethernet POWERLINK、 EtherNet TCP/IP、CANopen、Devicenet、Profibus-DP、Profinet、Modbus TCP/IP等。同時(shí)，貝加萊還推出了帶有CPU性能的智能總線控制器，該類型的總線控制器在幫助用戶擴(kuò)展X20 I/O模塊的同時(shí)，還能進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理。

　　經(jīng)總線控制模塊，X20 系統(tǒng)可作為一個(gè)強(qiáng)大的I/O擴(kuò)展站。標(biāo)準(zhǔn)化EDS或GSD描述文件能幫助用戶在非B&R系統(tǒng)的第三方編程環(huán)境下簡(jiǎn)便地完成對(duì)X20系統(tǒng)組件的集成、配置和編程。無(wú)論用戶目前或以前所使用的控制系統(tǒng)（如PLC）是哪一家主流自動(dòng)化生產(chǎn)廠商所提供的，B&R的X20 I/O模塊都可以通過(guò)總線控制器方便地與它們的CPU連接；如果客戶使用的是成套的貝加萊PCC系統(tǒng)，那么也可以在貝加萊任何一款PCC系統(tǒng)中通過(guò)X20 總線控制器連接X20 I/O模塊。

圖6  X20、X67 I/O通過(guò)總線控制器連接到西門子的PLC系統(tǒng)中

　　在圖6中，X20BC0063是帶Profibus-DP總線接口的總線控制器，如西門子PLC系統(tǒng)的主站是S7-300，從站控制器是貝加萊的X20BC0063或X67BC6321，將X20BC0063或X67BC6321總線控制器模塊的GSD文件導(dǎo)入STEP 7中，即可在S7-300 PLC系統(tǒng)硬件組態(tài)時(shí)識(shí)別X20/67 I/O模塊。貝加萊I/O的設(shè)備描述文件（GSD或EDS）可以直接從貝加萊中文網(wǎng)站的主頁(yè)下載。

　　X20分布式控制的設(shè)計(jì)理念，不僅是一整套完整的控制系統(tǒng)，還可以使用CAN、Ethernet POWERLINK 、X2X、Profibus等總線把遠(yuǎn)程分布式的模塊組方便地連接起來(lái)，使傳統(tǒng)的控制技術(shù)和分布式I/O技術(shù)完美地實(shí)現(xiàn)了結(jié)合。每個(gè)分布式底板之間，在不需任何中繼轉(zhuǎn)換器支持的情況下，采用X2X通訊其間隔距離最大可達(dá)到100m，速率可達(dá)12MHZ，支持253個(gè)I/O站。采用銅芯雙絞線作為站間X2X link的通訊介質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)最大限度的抗干擾。無(wú)論是本地I/O還是遠(yuǎn)程I/O，用戶可靈活方便地決定其整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。靈活的分布式架構(gòu)，不但可以無(wú)縫連接X20、X67，還可以根據(jù)不同需求做出完整的解決方案。X20分布式控制系統(tǒng)還可采用環(huán)網(wǎng)冗余、通訊電纜冗余等方案來(lái)構(gòu)成冗余系統(tǒng)以提高其可靠性。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　PCC 作為一種可編程計(jì)算機(jī)控制器，是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，它既是一種新型的定性分時(shí)多任務(wù)PLC，又是一種模塊化插裝結(jié)構(gòu)的IPC或PC-Based。它不但具備傳統(tǒng)PLC的所有功能，同時(shí)融合了最新的IT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和可選擇的高級(jí)語(yǔ)言編程環(huán)境，具有更強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力、網(wǎng)絡(luò)通信能力、抗干擾能力和控制能力，從而代表了PLC的發(fā)展方向，具有更高的可靠性、更強(qiáng)大的功能和更廣泛的適用性。

　　為了順應(yīng)PLC、IPC及DCS技術(shù)相互融合相互促進(jìn)的工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展潮流。貝加萊的PCC攜其DCS  APROL和工業(yè)計(jì)算機(jī)Automation PC，已越來(lái)越廣泛地進(jìn)入各類工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，并日益顯露出其不可低估的發(fā)展?jié)摿Α?BR>
　　參考文獻(xiàn)

　　[ 1 ]    齊蓉,肖維榮.新一代可編程計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)[ M ] .西安: 西北工業(yè)大學(xué)出版社，2000.

　　[ 2 ]    《TM ×××貝加萊培訓(xùn)使用手冊(cè)》——貝加萊工業(yè)自動(dòng)化，2006年4月。

　　[ 3 ]     樊惠芳.一種新型可編程序控制器 PCC ，2007。

　　作者簡(jiǎn)介

　　周曉霞  （1966~），女，在貝加萊工業(yè)自動(dòng)化（上海）有限公司市場(chǎng)部負(fù)責(zé)市場(chǎng)支持工作。