1 PCC 的多任務處理原理
傳統PLC 是單任務型的,應用程序對系統來說僅有一個。PLC的系統軟件對應用程序反復執行,每執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、開關等的輸人并做出響應,這種輸人輸出的延遲能被大多數的開關型控制場合所接受。然而,在對實時性要求較高的場合,單任務控制方式顯得不夠靈活甚至不能勝任。
具有多任務處理能力的PCC 的結構模型如圖1 所示,操作系統內核是具有多任務能力的標準操作系統,主要為多任務應用程序提供資源管理。模型的中間層是PCC 軟件包,它在操作系統內核的基礎上對系統任務、多任務應用程序進行管理。系統管理模塊和系統任務模塊管理系統任務,所謂系統任務是指操作系統的進程。高速任務模塊和普通任務模塊分別管理高速任務級別和普通任務級別的應用程序。PCC 軟件包系統允許將用戶任務(相對獨立的應用程序模塊)設定為高速任務級別(HS 一Task Class)和普通任務級(Task Class)。高速任務級和普通任務級又可相應劃分為如下共8 個任務級:HS 一Task Classl ~HS 一Task Class4、Task Classl~Task Class4 。其執行的優先級依次遞減,每個任務級別又可設定其周期時間。例如,若Hs 一Task Class2 的周期時間為50us ,則系統每50us執行一次該級別的任務模塊。以Task Classl 和Task Class2兩任務級別為例的執行情況如圖2 所示。多任務的處理實際上是先執行級別高的任務,如圖2 中的Task Classl ,其實際運行時間是4ms ,Task Classl 執行完后,再執行Task Class2,由于Task Class2 的運行時間是9 ms ,在開始執行Task Classl 到下一次執行(即周期10 ms)時,Task Class2 還未運行完,因Task Classl的優先級別高,所以Task Class2 的執行被打斷,而轉去執行Task Classl,等執行完Task Classl后,再轉去執行Task Class2。圖2 中① 表示的是操作系統時鐘,圖2 中② 表示的是系統管理所需時間。系統管理時間用于對系統任務的管理,此時間不能改變,并以10 ms 的操作系統時鐘為周期執行。
應用程序各任務模塊級別的設定原則是:在滿足實時性要求的條件下,應盡量降低其級別,以避免CPU 過載。應用程序的各任務模塊對CPU 的負載度按下式計算
式中:入― 該任務對CPU的負載度;
[NextPage]
Ti ― 該任務的實際運行時間(ms) ,可由Pro - filer 軟件測定;
TT一該任務所處級別的周期(ms)。
為保證CPU 可靠運行,各任務的入不應超過80 %。此外,為了提高實時多任務的處理能力,PCC 在硬件上采用雙CPU結構,一個負責與其它輸人/輸出模塊的通訊,另一個CPU專門用于處理用戶程序。
2 PCC 在自動校直切斷機上的應用
(l)液壓系統
液壓系統原理如圖3 所示。圖中1 、2 為雙聯液壓泵。切斷缸9 下行時,電磁鐵8 斷電,高壓小流量泵l 和低壓大流量泵2 同時對切斷缸供油,使其快速下行。切斷鋼筋時負載壓力升高,單向閥6 閉合,僅由高壓小流量泵l 供油。切斷后,泵2 為跟切缸供油,使跟切缸10 快速跟切及返回。閥4 用于系統短時不工作時對大流量泵卸荷。由于跟切和落料運作幾乎同時進行,高速切斷時兩缸所需流量均較大,故此,落料缸12 采用液壓泵3 獨立供油,以避免泵的流量過大和兩個液壓系統的相互干擾。節流閥14 用于調節落料缸12 的工作速度。
3 結束語
具有多任務處理功能的PCC 是近年來發展起來的新一代PLC,它不僅適用于小規模的控制,更能勝任復雜的對實時性要求高的控制場合,而且其趨勢是系統的可擴展性和對現場總線和網絡的支援也在不斷增強,隨著規模的不斷擴大,多任務處理能力越來越顯示出生命力。采用PCC控制的自動校直切斷機其校直速度提高到了原來的4 倍,除生產效率大幅度提高外,其性能、易操作性也有較大的改善。