一种高性能计算机可编程控制器

1 引言

随着现代计算机技术的发展，可编程控制器有了长足的发展。1968年，美国最大的汽车制造商gm公司为了自身汽车工业的跨越式发展，提出新一代控制器应具备十大条件。这成为了当代可编程控制器的发展动向。1969年，美国数字设备公司（dec）成功研制世界第一台可编程序控制器pdp-14，并在gm公司的汽车自动装配线上首次使用并获得成功。从此，这项新技术迅速在世界各国得到推广应用。20世纪70年代，日本、西欧国家也相继引进和研制出自己的第一台可编程控制器。我国从1974年开始研制，1977年开始工业推广应用。可编程控制器现在已经成为我国工业设备控制使用增长速度最快的控制器。由于控制器出现以后，名称混乱，功能也各不相同，因此美国电气制造商协会（nema）和国际电工委员会（iec）分别于1980年和1985年对可编程控制器（pc）进行了定义。这就是后来说的“蓝领计算机”。随着现代计算机技术、网络通信技术、现代自动控制技术的高速发展，可编程控制器的数学处理能力、网络通讯能力和智能控制能力等得到大大提高。在1994年可编程计算机控制器（programmable computer controller简称pcc）的概念被提出来，它代表了当今工业控制技术的发展趋势。奥地利贝加莱(br)工业自动化公司的pcc为其典型代表，其是集计算机技术、通信技术、控制技术（3g技术）为一体的新型工业控制装置。

2 pcc功能模块构成及其特点

pcc一种计算机控制系统，具有中央处理器（cpu），输入/输出（i/o）接口、电源等，其构成如图1所示。pcc实现了系列化、模块化、标准化的设计，使得其设计、安装比较容易，调试周期短、维护简单等特点，其所有的输入输出接口电路均采用光电隔离，可有效抑制外部干扰源对pcc的影响。另外，pcc模块品种丰富，通信接口完善，配置简单，可较容易组网通信。现代的pcc已经从较小规模的单机顺序控制发展到包括过程控制、运动控制、步序控制等，广泛应用在塑料、包装、印刷、造纸等许多行业中的控制，这些应用极大地提高了这些行业的生产效率和产品的质量。

程序执行上，pcc采用分时多任务操作系统，它可以很好地实现实施多任务，用户可以根据自己的生产需要，编制自己的程序并设定循环时间。控制系统为用户提供了八个不同循环时间和不同优先级别的任务等级，同时它是一个可自定义、具有确定性的实施多任务操作系统。同时，为了能够给技术人员和编程人员提供更多的服务，方便用户得到自己关心的数据和控制系统状态等情况，pcc编程系统为用户提供了很多不同的诊断工具。这些工具可以显示正在运行的概要，可以读取、存储和修改信息，可以深入系统并优化它。

图1 pcc模块功能构成

3 贝加莱2000系列pcc

br2000系列pcc有2003系列和2005系列。包括：cpu模块、总线控制器模块、通讯模块、电源模块、现场总线模块、数字量、模拟量输入、输出模块计数和定位模块等。br2000系列pcc硬件具有如下特点[2]：①硬件模块化；②网络通信能力；③有与hmi通讯的接口；④有工业汁算机能力；⑤emc符合en61131—2；⑥可靠的i/o总线协议；⑦独立的i/o总线和系统总线⑧具有工业强度的端子排；⑨多i/o总线系统的高性能。

图2 2003系列pcc

（1）2003系列小型pcc（见图2）

2003系列属于小型pcc，其特点为：2003系列采用了极高性价比的紧凑型设计，节省了装备的空间；can总线网络实现了操作面板、显示单元、驱动以及其他外围设备直接的连接；远程i/o系统实现了通过can进行远程控制的可能；大量的旋入式模块也确保了任何传感器和执行器信号的连接；实现机器或系统中分布式或集成单元，单元间的主干通信通过标准的以太网tco/ip网络或现场总线实现，在每个单元中，2003系列可通过驱动操作面板和外围设备进行扩展，依据机器单元所需的计算能力选择合适的cpu模块；2003系列的紧凑型控制器也适用于大型系统，如果带本地i/o的cpu通过ethernet powerlink与各个分布式组件连接，便可创建一个用于高动态运动任务

（2）2005系列中型pcc（见图3）

2005系列属于中型pcc，是贝加莱(br)出品的高性能可编程计算机控制器(pcc)，其不仅具有2003系类的特点外，还有以下优点：支持嵌入式pc-based技术，同时具有很强的分析计算能力，其外围信号输入输出的巨大带宽可满足机械制造、工厂自动化及过程自动化的所有要求，配合贝加莱(br)的其它产品，如i/o系统，工业pc及控制器等，可创建满足最高要求的自动化方案；依靠先进的接口、现场总线系统，网络及外围设备，可完成最佳的数据传输任务；最新的2005系列基于intel兼容处理器，具备最先进的构架，创造性的pc技术如compact flash存贮，以太网连接以及apci扩展插槽等的使用使得it世界中高性能产品在自动化领域也得以应用；编程采用全兼容、格式统一的br automationstudiotm；为了减少接线，2005系列的i/o模块可以实现远程操作，总线控制器摆脱了位置限制，并使连接端子更接近于机器，通过ethernet powerlink传输数据也是分布式系统实现最高性能的保障。

2005模块安装于底板上，底板又安装于配电柜中的导轨上，传感器和执行器信号的连接都预配置于插入式端子排上，这也就将配电柜中的工作减至最少，2005系列的电源也安装于底板上，并且有各种电源电压值可选。每个从逻辑上相独立的机器单元或产品单元都配备独立的控制器，用于控制本地驱动及i/o系统，对这些相互独立的单元进行的配置、编程及测试工作在发货之前就能轻易完成，单元之间对时间要求不是很高的通信以及其间的操作乃至显示站点以及工厂网络都可架构于以太网tcp/ip和opc之上。