贝加莱 现代可编程计算机控制器PCC及其应用

• 关键词：可编程计算机控制器,PCC,消防自动化
• 作者：刘计训
• 摘要：阐述了可编程计算机控制器PCC 的硬件特点、软件特点，并结合齐鲁大厦的消防自动化（FA）系统，举例说明了PCC在工程建设中的应用及其所具有的优势。

　　可编程计算机控制器PCC作为一个全新的概念是由奥地利B&R 在工控界提出的。无论是内部的硬件功能，还是外部的编程、开发环境，PCC 都比常规的可编程逻辑控制器（PLC ）有较大的增强和提高。

1 PCC的硬件特点

　　PCC20O5采用的是16 位MOTOROLA  68000 处理器。它得以使PLC 演变到PCC 的关键是B&R 成功地将PLC 的标准控制功能，与工业计算机的分时多任务操作系统集成到了单一的CPU模块之中。这就使得用户可以十分灵活地借助操作系统的调度管理，让多个应用程序（任务）在一个CPU 之中并行地运行（周期可由用户设定），从而摆脱了常规PLC上单个程序对硬件时钟的依赖。这一技术突破，对于整个技术项目的开发、运行和维护都有＋分重要的意义。
几乎所有PCC 的硬件结构中都采用了模块式结构。这一特点使真正灵活自由地扩展成为可能。在PCC上，I / 0 通道和底板被设计成模块式结构，可以任意插拔；应用程序存储器（APM ）也实现了模块化，用户可按照其应用程序的复杂程度，在64K 到1M 的范围内，经济灵活地选型。
       
　　安全性对于一个实时控制系统来说是十分重要的要求，PCC 为此在以下各环节上提供了保障：

( l ）就数据传输而言，PCC数据总线上各模块不仅经过了各种严格标准的检验，而且，PCC的基板总线上还设计了一套完整的局部总线协议，以保证不正确数据无法传输。
      
( 2 ）为防止模块式硬件安装运行的各种意外情况出现，PCC 不仅为用户提供了除电源和CPU 模块之外的所有模块的带电拔插功能（硬件无损坏、软件自动处理不死机），而且可以在PCC 上电时，按照实际插人底板的模块，实现系统硬件的动态配置和出错处理。

( 3 ）借助于电池和金箔电容的保护，PCC 系统RAM 中的数据（程序）最长可以确保3 年不会丢失。
与当今工业控制器的发展趋势相适应，PCC 系统硬件组态的开放性十分彻底。不仅实现了B&R 品牌自身各型号产品的自由扩展与互联（本地、远程扩展、联网），而且提供了对其他广家众多牌号产品的网络协议的支持。如AB  Data  Highway 、M odbus 、SinecL1 等，都可以通过PCC 统一在标准现场总线Profibus 、CAN 等的MAP 之下。另外，PCC 还提供了通用的串行通信驱动器― 帧驱器（Frame Driver），用以创建用户自己的协议。

2 PCC编程软件的特点

　　PCC 采用通用的PC 机作为在线编程开发工具，编程软件为一个多窗口界面的集成开发环境，程序结构设计采用一种称为GDM ( Graphic Design Method ）的图形设计方法进行模块设计。它将整个项日（应用程序）划分为项目、处理器和任务等不同层面，各个层面上均采用GDM 图形方法设计各模块之间的结构关系。GDM 为编程者在对项目总体的把握上提供了一个强有力的工具。

　　PCC的编程语言可以采用常规PLC 的梯型图（LAD ）和指令表（STL ) ，这两种是广为PLC开发人员熟悉的低级语言；PCC 还设计了一套基于文本的面向控制的结构化高级语言― PL2000），使得程序设计者对复杂控制过程的描述变得非常直观、精练。上述三种语言，再加上PG2000提供的各种函数功能块〔 FBK ) ，在项目开发时，可以根据任务模块自身的特点而自由选用。
      
　　PCC的编程软件包PG2000的调试查错和在线帮助功能十分强大。运用Debugger 和PV - monitor 工具，可以实现源程序级的单步、多步、单周期和连续运行调试以及过程变量的监视和修改。PG2000的在线帮助功能具有含义敏感性，即编程者可以在任何状态下，随时获取所需的帮助信息。另外，PCC 还模仿大型机操作系统，设计了错误登录功能，将所有关键性错误和外界对系统的干涉，连同相应的时间标记在一起，登录到错误信息模块中。

3 PCC工程设计应用举例
     
　　这里，以齐鲁大厦的楼宇消防自动化（FA ）系统为例，说明PCC 在工程设计中的应用及所独具的魅力。

3.1工程要求概述

　　该大厦共有33 层楼面，大小厅室数百个。共分布烟雾火警探头近2000个；控制各楼层通风机、防火门、消防泵和总电源开关等需高达77 个开关量；另外还有158 个用于测试工作方式下的控制按钮。在兼顾工程短、成本低的前提下，PCC 2005被选用。

3.2 系统硬件设计

　　鉴于整幢大厦近2000个火警烟雾探头的分布特点，PCC 的硬件系统采用了远程扩展的方案；地面楼层设一个主站，位于集控室的电控箱之内。在地面以上的2 、6 、12 、18 、24 、30楼层分别设立6 个从站，控制一定楼层范围内的消防设备。主站和从站之间通过主站的一块选程扩展主模块驰动；而各从站之间则通过集成于电源模块内的远程扩展驱动口联接而成。

　　输人信号的处理：出于经济性的考虑，该FA 系统的各个火警探头的状态信号并不是直接被PCC 的I / 0 模块读到的，而是采用一套由德国EFF 公司引进的消防探头的前端读人装置读到的。它安装于集控室之内，以固定的扫描周期监测整幢大厦的所有探头状态。在每个扫描周期结束时，将监测结果通过RS232 串行口，送至PCC 系统处理。而这期间的通信协议，则通过B & R 的帧驱动（Frame Driv ），由编程者自动创建。

　　另外，为满足对所有消防设施测试的需耍，该系统在集控室内设有一块控制面板，用158 个按钮控制各种消防设施在系统测试方式下的工作状态。为此PCC 在主站上配置5块数字信号输人模块D1477。
 
　　输出信号的处理：该系统的输出大体分成两路。一路是用以驱动对应于每一个火警探头的LED 指示灯，同样出于经济性的考虑，该系统采用了数套解码电路，间接驱动每一个LED 的明灭状态大大减少了众多的LED 对PCC 数字量输出通道资源的占用。另一路输出信号则用以直接驱动各种消防设施，鉴于驱动电流要求的不同，系统在主站和各从站上分别配置了晶体管输出模块DO479 和继电器输出模块DO650两种数字量信号输出模块。该FA 系统结构图如图l 所示。

图1  FA 系统结构图

3.3 系统软件设计

　　由于采用了PCC 这一高于常规PLC 的硬件平台，基于其CPU 上分时多任务的操作系统和PG2O00 编程软件包所提供的灵活多样的支持，整个系统的控制程序采用PL2000高级语言和LAD （梯型图）混合编制，由多个任务组号不同的并行任务模块协同完成。在PG2000 的GDM 任务层中，各任务模块流程图如图2 所示。