摘要:本文介紹新型可編程控制器PCC(ProgrammingComputerController)的結(jié)構(gòu)模型竭翠、多任務(wù)處理方式以及編程特點,同時,還介紹了廠校聯(lián)合研制的高速自動校直切斷機液壓和電氣系統(tǒng),以及PCC在高速校直切斷機上的應(yīng)用梳命。

前言

校直切斷機是用于將鋼筋校直并切斷成設(shè)定長度的設(shè)備搪书。原有設(shè)備其校直速度僅為30m/min,隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展,對校直切斷機的生產(chǎn)效率和自動化程度提出了越來越高的要求。由上海交通大學(xué)和錫山市蕩口通用機械廠聯(lián)合研制的高速自動校直切斷機其校直速度可達120m/min,生產(chǎn)效率和自動化程度大為提高肛度。隨著校直速度的提高,對控制設(shè)備的檢測傻唾、控制、數(shù)據(jù)處理的實時性也提出了較高的要求承耿。PLC以其工作可靠(MTBF為10萬小時以上)并適用于惡劣的工作環(huán)境而得到了廣泛的應(yīng)用冠骄。但傳統(tǒng)的PLC是單任務(wù)型的,不能處理多任務(wù)模塊。PCC(ProgrammingComputerController)是近年來發(fā)展起來的一種新型PLC,它具有多任務(wù)處理能力,適合于控制功能復(fù)雜加袋、對實時性要求高的場合凛辣。

1PCC的多任務(wù)處理原理

傳統(tǒng)PLC是單任務(wù)型的,應(yīng)用程序?qū)ο到y(tǒng)來說僅有一個。PLC的系統(tǒng)軟件對應(yīng)用程序反復(fù)執(zhí)行,每執(zhí)行一遍的時間稱為掃描周期,PLC的掃描周期多在1～5ms,該時間足以能識別外部的按鈕职烧、開關(guān)等的輸入并做出響應(yīng),這種輸入輸出的延遲能被大多數(shù)的開關(guān)型控制場合所接受扁誓。然而,在對實時性要求較高的場合,單任務(wù)控制方式顯得不夠靈活甚至不能勝任。

具有多任務(wù)處理能力的PCC的結(jié)構(gòu)模型如圖1所示,操作系統(tǒng)內(nèi)核是具有多任務(wù)能力的標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng),主要為多任務(wù)應(yīng)用程序提供資源管理蚀之。模型的中間層是PCC軟件包,它在操作系統(tǒng)內(nèi)核的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)任務(wù)蝗敢、多任務(wù)應(yīng)用程序進行管理。系統(tǒng)管理模塊和系統(tǒng)任務(wù)模塊管理系統(tǒng)任務(wù),所謂系統(tǒng)任務(wù)是指操作系統(tǒng)的進程。高速任務(wù)模塊和普通任務(wù)模塊分別管理高速任務(wù)級別和普通任務(wù)級別的應(yīng)用程序寿谴。PCC軟件包系統(tǒng)允許將用戶任務(wù)(相對獨立的應(yīng)用程序模塊)設(shè)定為高速任務(wù)級別(HS-TaskClass)和普通任務(wù)級(TaskClass)锁右。高速任務(wù)級和普通任務(wù)級又可相應(yīng)劃分為如下共8個任務(wù)級:HS-TaskClass1～HS-TaskClass4、TaskClass1～TaskClass4细咽。其執(zhí)行的優(yōu)先級依次遞減,每個任務(wù)級別又可設(shè)定其周期時間队趁。例如,若HS-TaskClass2的周期時間為50μs,則系統(tǒng)每50μs執(zhí)行一次該級別的任務(wù)模塊。

圖1PCC結(jié)構(gòu)模型

以TaskClass1和TaskClass2兩任務(wù)級別為例的執(zhí)行情況如圖2所示尘忿。多任務(wù)的處理實際上是先執(zhí)行級別高的任務(wù),如圖2中的TaskClass1,其實際運行時間是4ms,TaskClass1執(zhí)行完后,再執(zhí)行TaskClass2,由于TaskClass2的運行時間是9ms,在開始執(zhí)行askClass1到下一次執(zhí)行(即周期10ms)時,TaskClass2還未運行完,因TaskClass1的優(yōu)先級別高,所以TaskClass2的執(zhí)行被打斷,而轉(zhuǎn)去執(zhí)行TaskClass1,等執(zhí)行完TaskClass1后,再轉(zhuǎn)去執(zhí)行TaskClass2松摘。圖2中①表示的是操作系統(tǒng)時鐘,圖2中②表示的是系統(tǒng)管理所需時間。系統(tǒng)管理時間用于對系統(tǒng)任務(wù)的管理,此時間不能改變,并以10ms的操作系統(tǒng)時鐘為周期執(zhí)行屡拥。

圖2多任務(wù)執(zhí)行時序

應(yīng)用程序各任務(wù)模塊級別的設(shè)定原則是:在滿足實時性要求的條件下,應(yīng)盡量降低其級別,以避免CPU過載乳栈。應(yīng)用程序的各任務(wù)模塊對CPU的負(fù)載度按下式計算

式中:λ——該任務(wù)對CPU的負(fù)載度；

Ti——該任務(wù)的實際運行時間(ms),可由Profiler軟件測定钾抛；

TT——該任務(wù)所處級別的周期(ms)漏炕。

為保證CPU可靠運行,各任務(wù)的λ不應(yīng)超過80%。此外,為了提高實時多任務(wù)的處理能力,PCC在硬件上采用雙CPU結(jié)構(gòu),一個負(fù)責(zé)與其它輸入/輸出模塊的通訊,另一個CPU專門用于處理用戶程序衣夏。

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