贝加莱 工业自动化控制产品的新锐——PCC

　　目前, 工业自动化控制领域的产品可谓丰富多彩, 各具特色。其中比较有代表性的控制方式可以分成以下4 类: 一是单片机及单片机系统；二是工业控制机(IPC) ；三是计算机集散控制系统(DCS) ；四是可编程逻辑控制器(PLC)。单片机控制系统比较适于较简单的自动化项目。由于受硬件的限制, 虽然价格低, 但是通用性、兼容性和可扩展性却相当差。工业控制机(IPC) 是由微机和芯片的专业厂家开发出来的, 其产品兼容性强且总线标准化程度高, 软件丰富, 特别是有实时操作系统的支持, 运行速度快, 实时性强, 但是它的装置访问时间长,I/O点数不能扩展, 价格也较高。计算机集散控制系统(DCS)是由回路仪表控制发展而来的, 其优势在于模拟量的处理及回路调节功能。自20世纪70年代初期问世以来, 得到了迅速的发展,微处理器特别是单片机的出现和通信技术的成熟, 使得计算机集散控制系统把顺序控制装置、数据采集装置、过程控制的模拟量仪表有机地结合在一起, 形成了满足各种不同要求的集散型控制系统。传统的可编程逻辑控制器(PLC) 其实是作为继电器逻辑控制的替代产品, 它按照用户程序存储器的指令安排, 通过输入接口采入现场信息, 执行逻辑或数值运算, 然后通过输出接口去控制各种执行机构动作。

1　PCC 与各种工控产品的比较

　　PCC是可编程计算机控制器的英文缩写(Programmble Computer Controller) , 它充分利用了微机、现场总线和软件等方面的先进成熟技术,采用了优秀的、具有前瞻性的设计思想, 代表了工业控制自动化产品的发展方向。PCC采用了高性能的16位R ISC (精简指令微机)作为CPU, 使运算速度得到保证, I/O p rocessor (即I/O处理器)主要负责独立于CPU的数据传输工作。DPR- Controller (即双向口控制器) 主要负责网络及系统的管理。可见, 1个模块上有3个处理器, 它们既相互独立, 又相互关联(通过DPR),从而使主CPU的资源得到了合理使用, 同时又最大限度地提高了整个系统的速度。这样的设计突破了单片机等的I/O系统的瓶颈, 使系统速度有很大的提高。由于PCC在硬件上采用了高达100K～16M 的应用程序存储器, 使其可运行较大的软件, PG2000操作系统使其具有了大型机才有的多任务分时操作系统。它可以将整个操作界面分成数个分别具有不同优先权的任务等级(Task Class)。其中优先权高的任务等级, 有着较短的巡回周期, 而且每个任务等级可包括多个具体任务, 在这些任务中间可以再细分其优先权的高低。在这种操作系统的管理下, 优先权高的任务等级总是先被执行, 剩下的时间里可执行优先权较低的任务等级。这样使得整个控制系统得到优化, 具有较好的实时性。

　　无论是单片机系统, 还是工业控制机、计算机集散控制系统、可编程逻辑控制器组成的工业自动化系统, 其可扩展性和开放性都比较差, 尤其是引入第三方设备和应用多种通讯规约时, 就更显得困难。PCC引入的智能分布式控制思想和现场总线技术, 较好地解决了这个问题。智能分布式控制将整个控制系统分为管理层、控制层和现场层。管理层是整个网络的最高层, 整个系统的图文显示, 管理决策与实施, 各个子系统间与外系统的信息互换与交流以及数据库管理等职能都属于这个网络层次的范畴。它同时又是广域网的节点。控制层的各个子站都是控制或监控功能的集成节点。现场层的各个子站都紧靠现场的传感器和执行机构, 传感器或现场信号及时被采集, 控制系统对执行机构的指令能迅速得以贯彻实施。PCC具备以太网、PROFIbus 以及CANbus 等标准网络或现场总线的全面支持, 使系统有很高的开放性和兼容性, 从而可以实现多种智能拓扑结构, 使整个系统具备高度的安全可靠性。

2　应用心得

　　在实际应用中, PCC的各优良特点表现得很突出, 很容易组建性能优异的、开放的监控系统。我们曾用PCC完成了一个有多个厂家的产品、多种通信协议的变电站的监控系统的设计和调试。这个变电站中有上位机和工程师工作站, 有采用标准的部颁规约DL451-92( 循环远动规约)和

　　RS232C 接口的小电流接地装置和微机监控直流电源系统, 还有采用厂家提供通信协议的智能电度表。PCC产品中有多种通信接口模块, 选择具有相应接口的模块, 硬件的问题即可解决。由于PCC 拥有实时多任务的操作系统PG2000, 只要针对不同的任务编多个程序, 就可大大简化编程的难度, 提高工作效率。同样, 采用IEC608070-5-103 规约与上位机和工程师工作站的通讯, 用以太网的结构, 用帧驱动的方式也可解决问题。实践中,PCC与上位机和工程师工作站、小电流接地装置和微机监控直流电源系统、智能电度表的通讯波特率分别达到115200、2400、38400、1200。其结构框图如图1 所示:

图1　PCC 结构框图

3　结束语

　　通过以上分析, 我们不难得出以下几个结论:工业控制机(IPC) 及计算机集散控制系统(DCS) 以及PLC在走着一条相互融合的道路, PCC就是一个成功的范例。智能分布式控制是可编程控制系统基于现场总线的新型控制思想。系统的智能性越来越重要, 因此系统的分析运算能力将越来越强。基于标准化的开放性和兼容性是工业自动化控制产品发展的新方向。