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SAIA® PCD 过程控制设备及其特点
一． 引言
思博电子（SAIA Burgess Electronics ）是一家总部位于瑞士的生产控制器，电机，开关等电子产品的集团公司。从1978年开发出第一台由微处理器控制的可编程序控制器算起，至今有了二十多年的历史。最初的PLC产品为PCA系列产品，1986年起推出PCD（Process Control Devices）系列产品。从PCA系列到PCD系列，已经有二十五万套产品成功地安装在世界各地，使得SAIA®PCD 成为欧洲知名的PLC品牌。
同其他公司生产的PLC比较，SAIA®PCD产品有许多独特之处，它采用了完全模块化的结构，无论是在硬件和软件，还是小型系列的PCD1/2到中大型系列的PCD4/6，都是使用模块化的方式构造；全系列的PCD全兼容，使用同一种编程工具，提高了生产效率，降低开发成本；具备开放的通信接口和方便灵活的网络通信功能；提供各种类型的接口模块和处理单元，满足工业自动化领域的多种需求。
随着SAIA®PCD 产品在国内工业控制和楼宇控制领域的推广应用，为使PCD用户更多地了解SAIA®PCD产品及主要性能和特点，本文对SAIA®PCD控制器作一个介绍。
二． 开放和兼容的系统
SAIA®PCD系列产品中的每个类型都是由处理器模块和其他功能模块组成，各种类型的PCD处理器模块其结构具有相同的数据结构和指令集，唯一的差别是用户存储器的大小，输入/输出点数量和CPU的处理速度不同。
各种PCD处理器模块具有相同的用户资源：
— 8192 标志（Flag）
— 1600×31bit定时器和计数器(Timer and Counter)
PCD结构方块图
PU 和I/O 总线
PGU
RS232
— 4096×32 bit 寄存器(Register)
其系统结构如图所示：
传统的PLC体系结构是不开放的，大多数的PLC使用专用的通信网络及协议，编程语言多为梯形图语言。国际电工委员会（IEC）在1992年颁布了IEC1131—3《可编程序控制器的编程软件标准》，为不同厂家的PLC编程软件的标准化和可移植性铺平了道路。SAIA®PCD的指令集建立在IEC1131—3标准之上，各PCD系列，提供了相同的指令集，具有120多条指令，包括浮点运算，PID控制和通信等指令，使得编写程序工作变得容易和方便。
SAIA® PCD基于IEC 1131—3标准，提供了多种编程语言，包括：
指令语言（IL）— 这是一种类似汇编语言的语言，属于传统的编程语言；
梯形图语言（KOPLA）— 梯形图是一种广泛用于PLC的编程语言；
功能块语言（FOPLA）— 提供了图形化的编程环境，使用标准的功能元件，如门，触发器，计数器，定时器等，将逻辑任务用图形化方法来表示；
顺序功能图语言（SFC）— 是一种按步和事务顺序处理程序流程的图形语言；
现代的编程语言都是采用模块结构化方法，SAIA®PCD提供了两种基本的结构化编程方法：
SAIA®BLOCETC 适用于连续的过程控制，这种类型的过程常见于化工和食品工业中，或在监控系统中。使用IL，KOPLA或FUPLA编写。
SAIA®GRAFTEC 适用于顺序过程中，如机器制造，金属加工等。SAIA®GRAFTEC基于法国的GRAFCET标准NFC 03-190。它不是一种独立的语言，编程时，必须嵌入其他几种语言，首先在PCD的屏幕上画出流程图，然后用IL，KOPLA或FOPLA编写小程序添在每一步中。
在配置标准操作系统的PC机上，不论是MS-DOS，还是MS-WINDOWS，SAIA都可以提供符合IEC 1131—3标准的全范围的编程软件包；PG3是MS-DOS下的编程工具，它用指令和表达顺序过程的GRAFTEC方法编程；PG4是MS-WINDOWS下的编程工具，它不仅支持指令编程，而且使用图形化方法如梯形图，功能块图和顺序功能图。图形化的用户接口支持预编程的功能块，使用大型的功能块库，编写PCD程序只是选择配置所需要的功能块。当系统运行时，在线工具很容易使控制工程师监控和修改其功能，检查和更正任何错误。
三． 强化的网络和通信能力
即使是在20年前，SAIA生产的过程控制设备都提供了工业通信接口，而在现代
的工业环境，一个成熟的工业自动化系统对高效和可靠的通信提出更高的要求；基于这
一点，所有SAIA®PCD都具备了强大的通信能力。每个PCD系列提供了2个（PCD1）到30个（PCD6）通信端口。每一个端口可以分别分配给指定的通信任务，小型的，插
入式通信模块提供多种接口类型：RS232（V24），20mA电流环，RS422和RS485。这
些标准接口的通信协议和速度可以用编程工具配置，其通信速度可达38400 bit/s(电流环接口速度最高为9600 bit/s);每一个PCD都配备的RS232编程端口(PGU)在不需要作编程工作时，也可用在系统的应用中。
在各个通信层次上，PCD控制器提供了大范围的合适的硬件，软件和友好的用户工具：
点对点通信
每个PCD支持同外部设备连接的多种协议，如打印机，条码阅读器，终端和其他控制设备。单字符模式可以实现几乎任何协议；报文模式提供全双工通信,在PCD之间或PCD与其他智能设备之间进行数据交换。
SAIA®S-Bus
SAIA的S-BUS 协议使用半双工通信。S-BUS协议内建于每个PCD处理器中，它是一个主从网络协议，使用RS485接口很容易建立低成本的S-BUS网络，通过一对双绞线，在32个段内可最多挂接254个从站;S-BUS不仅使用户能够交换各站的运行数据，也可以使用户直接访问各站的程序，文本和数据块。
PROFIBUS DP
在快速的现场工业控制系统中，采用标准的PROFIBUS DP网络协议，其传输速度可达12Mbit/s；其中PCD1，PCD2和PCD6通过选用PCD7.F7..系列控制卡，即可作DP主站，也可作DP从站
PROFIBUS FMS
这是一个单元级的多主网络，传输速度可达到500Kbit/s;其中PCD2，PCD4和PCD6都可以连接到这个通用的网络中。
LONWORK
支持同LONWORK的连接，通过选用PCD7.F8.., SAIA®PCD可以接入LONWORK中，使之与支持LONWORK的系统融合，这特别对楼宇内的控制系统有益。
ETHERNET (TCP/IP 协议)
PCD2.M220系列是集成了PC/104标准工业PC的PLC，插入适当的ETHERNET控制卡，可使PCD系列连接到任何ETHERNET网络中。
TELECOMMUNICATION
每个PCD处理器模块都支持与电信网络的连接，包括模拟，ISDN或GSM，这
提供了全球范围的通信手段，对于遥远距离的站点，中央控制器都可以访问任意PCD
系统进行数据交换和处理，极大的提高了系统的效率。
同外部系统的连接
SAIA®PCD也具备与外部系统连接的能力，大多数通用过程监控系统都提供了与SAIA®PCD通信的驱动器，可与之连接的系统有：FactoryLink, Fix, Genesis, WIZCON, InTouch 等。
四． 多元化的功能单元
SAIA®PCD不仅具有与通常的PLC类似的功能单元和品种繁多的I/O模块，也提供了许多具有独特功能的系统单元和模块。
PCD2.M220 是将工业PC与PLC集成的系列产品，这种组合提供了两个完全独立的处理器，这保证了PLC安全执行过程控制的任务，即使PC失效，亦不受影响，PC的操作系统和应用软件也不影响PLC的处理器。PCD.M220的PLC处理器是基于广泛应用的PCD2.M120，它的模块化结构支持所有PCD的I/O模块，并允许用户扩充存储空间和通信接口，包括SAIA S-BUS和PROFIBUS。PC部分采用了工业标准的PC/104板，由于PC的丰富的硬件资源和巨大的软件库及灵活的人机接口，使得PCD2.M220成为通用的开放的控制器，它可以选择不同的操作系统，如DOS，Windows,OS/2或UNIX,允许用户使用高级语言和数据库技术开发应用系统，也允许通过局部网络如Ethernet的TCP/IP 交换数据或通过Internet实现全球通信。PLC和PC之间使用双口RAM进行通信，利用SAIA S-BUS协议的通信驱动器，PC可以非常快捷地访问PLC的所有内部数据。
SAIA®PCD Series xx7 是与SIEMENS S7-300和S7-400全兼容的产品，其指令集与S7-400完全一致。Series xx7不仅具有原SIMATC控制器的特性，而且使用完全相同的方法进行编程。所有的Series xx7控制器都是使用SIEMENS的STEP7编程软件进行编程和配置。这种兼容性带来了许多的实际好处：可以继续使用熟悉的编程工具；进一步利用已有的SIEMENS编程的经验与技巧；已有的STEP7程序可以直接采用，毋须转换；使用STL，LAD，FBD，S7-GRAPH，S7-HiGraph,S7-SCL和CFC编写程序；以前的投资可以受到保护。
SAIA®PCD配备有完整的H系列运动控制模块，包括步进和伺服电机的控制模块.从经济型的PCD1/2单轴系列到具有直线和圆弧插补的PCD4的多轴系列，这种将PLC与CNC结合的能力，使PLC在工业中的高精度传动控制中发挥了重要作用。
随着现场总线技术的广泛使用，特别是PROFIBUS DP的推广，在许多工业控制领域已开始大量使用PROFIBUS DP设备。PROFIBUS是国际工业总线标准，它完全开放且独立于设备制造商，许多厂家按此标准生产各种设备如驱动器，阀门，编码器和远程I/O等，SAIA亦推出了自己的现场总线产品PCD0系列远程I/O模块和软件，以及相应的接口模块。这种现场总线产品其通信速度达到12Mbit/s。
在显示设备方面，SAIA提供了种类齐全的操作员终端PCD7.D..系列，这些HMI产品从插入式的到具有网络接口的，从简单文本显示到智能型的彩色图形操作员面板，满足各种应用需求，为操作员提供了良好的人机接口。
五． 结束语
随着计算机技术，通信技术，微电子技术和控制技术的发展，工业自动化提出了越来越高的要求，作为标准工业控制设备的PLC也由最初的只能处理开关量发展到可以处理模拟量，并提供PID调节功能和联网通信能力；今后的工业控制系统将想开放型体系结构发展，由现场总线构成的彻底分散型控制系统将会改变自动控制系统的结构，实现现场通信与控制系统的集成；SAIA®PCD系列产品正是顺应了这个发展潮流，采用了开放型，模块化结构，并提供了全系列的高质量的模块化的硬件和软件，使其成为全新的数字控制系统，在竞争激烈的PLC市场上独树一帜
