适应市场需求,加强信息处理能力.用户希望能通过PLC在软技术上协助改善被控过程的生产性能;需要PLC能与PC机好地融合,以便于在PLC这一级就可加强信息处理能力。为顺应这些要求,CONTEC与三菱电机合作,推出专门装插在小Q系列PLC的机架上的PC机模块。该模块占2个插槽,实际上就是一台可在工厂现场环境正常运行、而且可通过PLC的内部总线与PLC的CPU模块交换数据的PC机。其处理机芯片采用Intel的Celeron 400MHz主频,系统内存128MB,Cache 128K。支持外挂显示器(大分辨率1024x768,65,536色,显存2MB)。接口有:USB 1个,可扩至2个;以太网插口RJ45(10BASE-T/100BASE-TX0;串口RS 232C 1个,可扩至2个;并口可扩1个;鼠标、键盘口 PS/2;外挂软盘驱动器口;外挂硬盘驱动器口;以及2个PC卡件(PCMCIA总线)。硬盘模块或固态盘可插装在PLC机架上。该模块可预装Windows NT 4.0或Windows 2000。支持的软件有:三菱综合FA软件MELSOFT(包括PLC编程软件:GX;FA数据处理、日常业务处理加速中间件:MX;人机界面画面设计编程软件:GT;运动控制设计编程维护软件:MT;以及过程控制设计编程维护软件:PX)。另外,还支持三菱FA用的通信中间件EZSocket。据悉,目前在日本国内共有包括日本电气、横河等43家企业可提供采用EZSocket的软件产品,供通信、数据采集、SA/监控、/编程、生产管理、图像处理分析/数值解析、信息处理之用。
由于近年来日本的中大型PLC纷纷推出一个机架上可装插多个CPU模块的结构,所以将PC机模块与PLC的CPU模块、过程控制CPU模块或运动控制模块同时插在一个机架上,实际上就是将原来PLC要通过工厂自动化(FA)用PC机与管理计算机通信的三层结构(图1a),改为PLC系统可直接与生产管理用的计算机通信的两层结构(图1b)。这样一来,上报生产实绩,接受管理机的生产指示来得快捷方便
PLC的基础技术的进展,主要集中在两个基本方面:执行多任务和程序互换。
所谓执行多任务,就是在一个PLC系统中可同时装几个CPU模块,每个CPU模块都执行某一种任务,控制与其所执行任务相关的I/O模块的存取。其实,按照IEC 61131-3的概念,我们应该确切地称之为通过多配置执行多任务。例如,三菱电机的小Q系列多可以在一个机架上插4个CPU模块;富士电机的MICREX-SX系列多可以在一个机架上插6个CPU模块。这些CPU模块可以是专门用于逻辑控制、顺序控制的,也可以是运动控制用的,还可以是做过程控制用的,上述在Windows操作系统的环境下执行PC机任务的模块,也是供用户选择的一种选项。从某种意义上讲,这也是一种混合式的控制系统。
PLC的传统软件模型包括一个资源,运行一个任务,控制一个程序,且运行于一个封闭系统中。而在IEC 61131-3可编程控制器编程语言标准的软件模型中,在其上层把解决一个具体控制问题的完整的软件概括为一个“配置”。它专指一个特定类型的控制系统,包括硬件装置、处理资源、I/O通道的存贮地址和系统能力,等同于一个PLC系统的应用程序。在一个由多台PLC或由多个CPU构成的PLC控制系统中,每一台PLC或每一个CPU的应用程序就是一个独立的“配置”。在一个“配置”中可以定义一个或多个“资源”。可把“资源”看作能执行IEC程序的处理手段,它反映PLC的物理结构,在程序和PLC的物理I/O通道之间提供了一个接口。只有在装入“资源”后才能执行IEC程序。一般而言,通常资源放在PLC内,当然它也可以放在其它支持IEC程序执行的系统内。在一个“资源”内可以定义一个或多个任务。任务被配置后可以控制一组程序或功能块。这些程序和功能块可以是周期地执行,也可以由一个事件驱动予以执行。
由此可见,该软件模型足以映像各类实际系统:对于只有一个处理器的小型系统,其模型只有一个配置、一个资源和一个程序,与现在大多数PLC的情况完全相符。对于有多个CPU模块插装在同一机架上的中、大型系统,每个CPU模块被视作一个配置,可由一个或多个资源来描述,而一个资源则包括一个或多个程序。对于分散型系统,包含多个配置,而一个配置又包含多个处理器,每个处理器用一个资源描述,每个资源则包括一个或多个程序。
值得指出的是,近些年来在日本开始流行的多CPU的PLC结构,恰恰是在IEC 61131-3标准颁布后多年之后才问世的。这个PLC结构的性变化,显然是建立在这个软件模型的 理论基础上,要不然PLC还是由一个CPU按扫描方式执行一个程序的那种传统结构。
至于程序互换的问题,至少到目前为止尚是一个努力的方向。只有在每个PLC的供应厂商所提供的PLC产品都真正遵循IEC 61131-3的标准,而且其编程系统的具体实现又切实符合IEC 61131-8《编程语言的应用和实现导则》,并通过PLCopen这个组织对各种编程语言(LD、SFC、FBD、ST和IL)的一致性测试,还要解决不同PLC的存储地址资源的对应互换,才有可能实现名副其实的程序互换
编程设备服务处理的高速化。
当扫描时间为数十毫秒时,几毫秒的编程工具和监控设备的服务处理时间不会带来什么问题。但是在执行1毫秒以下的控制任务时,就有必要大大缩短这个时间。所采用的方法是以多CPU芯片并行处理的方式,由专门处理编程及监控服务的微处理器芯片执行这类处理,以减轻对执行控制程序的CPU芯片的影响,让它只管执行顺控和逻辑运算。此外,为了提高服务处理的效率,缩短在现场读写程序的时间,以缩短操作时间,采用了高速的串行通信(大的波特率为115.2Kbps)以及将UCB口(大波特率达12Mbps)引入PLC的CPU模块,从而实现与编程工具及监控设备之间通信的高速化,并允许同时使用这两个通信端口,由多人同时进行编程和调试。
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