西门子模块6ES7516-3FN02-0AB0性能参数
校直切断机是用于将钢筋校直并切断成设定长度的设备。原有设备其校直速度仅为30m/min，随着建筑行业的不断发展，对校直切断机的生产效率和自动化程度提出了越来越高的要求。由上海交通大学和锡山市荡口通用机械厂联合研制的高速自动校直切断机其校直速度可达120m/min，生产效率和自动化程度大为**。随着校直速度的**，对控制设备的检测、控制、数据处理的实时性也提出了较高的要求。PLC以其工作可靠（MTBF为10万小时以上）并适用于恶劣的工作环境而得到了广泛的应用。但传统的PLC是单任务型的，不能处理多任务模块。PCC（Programming Computer Controller）是近年来发展起来的一种新型PLC，它具有多任务处理能力，适合于控制功能复杂、对实时性要求高的场合。
1 PCC的多任务处理原理
传统PLC是单任务型的，应用程序对系统来说仅有一个。PLC的系统软件对应用程序反复执行，每执行一遍的时间称为扫描周期，PLC的扫描周期多在1～5ms，该时间足以能识别外部的按钮、开关等的输入并做出响应，这种输入输出的延迟能被大多数的开关型控制场合所接受。然而，在对实时性要求较高的场合，单任务控制方式显得不够灵活甚至不能胜任。
具有多任务处理能力的PCC的结构模型如图1所示，操作系统内核是具有多任务能力的标准操作系统，主要为多任务应用程序提供资源管理。模型的中间层是PCC软件包，它在操作系统内核的基础上对系统任务、多任务应用程序进行管理。系统管理模块和系统任务模块管理系统任务，所谓系统任务是指操作系统的进程。高速任务模块和普通任务模块分别管理高速任务级别和普通任务级别的应用程序。PCC软件包系统允许将用户任务（相对独立的应用程序模块）设定为高速任务级别（HS-Task Class）和普通任务级（Task Class）。高速任务级和普通任务级又可相应划分为如下共8个任务级：HS-Task Class1～HS-Task Class4、Task Class1～Task Class4。其执行的优先级依次递减，每个任务级别又可设定其周期时间。例如，若HS-Task Class2的周期时间为50μs，则系统每50μs执行一次该级别的任务模块。
图1PCC结构模型
以Task Class1和Task Class2两任务级别为例的执行情况如图2所示。多任务的处理实际上是先执行级别高的任务，如图2中的Task Class1，其实际运行时间是4ms,Task Class1执行完后，再执行Task Class2，由于Task Class2的运行时间是9ms，在开始执行ask Class1到下一次执行（即周期10ms）时，Task Class2还未运行完，因Task Class1的优先级别高，所以Task Class2的执行被打断，而转去执行Task Class1，等执行完Task Class1后，再转去执行Task Class2。图2中①表示的是操作系统时钟，图2中②表示的是系统管理所需时间。系统管理时间用于对系统任务的管理，此时间不能改变，并以10ms的操作系统时钟为周期执行。
图2多任务执行时序
应用程序各任务模块级别的设定原则是：在满足实时性要求的条件下，应尽量降低其级别，以避免CPU过载。应用程序的各任务模块对CPU的负载度按下式计算
式中：λ ——该任务对CPU的负载度；
Ti——该任务的实际运行时间（ms），可由Profiler软件测定；
TT——该任务所处级别的周期(ms)。
为保证CPU可靠运行，各任务的λ不应超过80%。此外，为了**实时多任务的处理能力，PCC在硬件上采用双CPU结构，一个负责与其它输入/输出模块的通讯，另一个CPU专门用于处理用户程序。
2 PCC在自动校直切断机上的应用
（1）液压系统
液压系统原理如图3所示。图中1、2为双联液压泵。切断缸9下行时，电磁铁8断电，高压小**泵1和低压大**泵2同时对切断缸供油，使其快速下行。切断钢筋时负载压力升高，单向阀6闭合，仅由高压小**泵1供油。切断后，泵2为跟切缸供油，使跟切缸10快速跟切及返回。阀4用于系统短时不工作时对大**泵卸荷。由于跟切和落料运作几乎同时进行，高速切断时两缸所需**均较大，故此，落料缸12采用液压泵3独立供油，以避免泵的**过大和两个液压系统的相互干扰。节流阀14用于调节落料缸12的工作速度。
图3液压系统原理图
1、2、3. 电机4. 接触器系统5. SMC6、13. 保护装置7. 隔离变压器8、9. 开关电源10. 固态继电器组11. 电磁铁组12. 接触器控制线圈组15. CPU模块16. DI13517. DI43918. DO43519. DO72014. 手动按钮组20. 光电转换器
图4电气系统原理图
（2）PCC及电气系统
图3中电机1用于带动校直辊对钢筋校直，电机2是切断和跟切液压系统的驱动电机，3是落料液压系统的驱动电机。中间继电器组用于PCC的输出模块和液压阀电磁铁之间的隔离及信号放大，接触器组用于电机软启动、停止及速度转换。由于1、2两台电机的功率较大，为了减小电机启动过程中对电网的冲击，采用电机软启动器SMC对电机进行软启动。
PCC的模块配置如图2所示。CP774是CPU模块，也是PCC的核心模块。DI135是高速计数模块。校直辊在校直钢筋的同时，带动光电型位置传感器，位置传感器的信号经光电转换器放大整形后送入DI135模块，对被校钢筋长度进行检测。DO435是直流输出模块，其输出触点控制中间继电器，中间继电器输出触点控制电磁阀的动作。DO720是交流输出模块，其输出触点控制交流接触器的控制线圈，通过交流接触器实现对三台电机的启停控制及校直电机的高低速控制。DI439是输入模块，手动按钮主要用于系统的调试。PanelWare是与PCC配套的人机交互设备，通过RS232通讯电缆与PCC交互信息。通过PanelWare的面板键和显示屏可设定被加工钢筋的规格、切断长度、切断根数等。
PanelWare的人机交互程序在PanelWare Studio的开发平台上开发，主要是人机界面的设计、输入设定参数、设定并读取控制键等功能。PCC的编程采用Pg2000语言，Pg2000语言是一种类似C语言的编程语言，它结合了C语言和Pascal语言两者的优点。C语言的大部分语法规则都适用于Pg2000语言。由于PCC的系统软件支持多任务处理，本设计中按工艺流程应实现的控制功能将整个控制过程划分成14个任务模块（程序模块），其中主要有参数读取模块、自动切模块、自动跟切模块、自动落料模块、自动停车模块、速度控制模块、连续切控制模块等。这14个模块根据实时性要求的不同，又划分为三个任务级别。由于自动切模块除了控制切刀的动作外，还负责接收计数器计数值，将其设置为任务级别高的任务模块，其执行周期短，从而将计数误差控制到小限度并及时控制阀的动作。而读取参数模块是读取操作人员输入的加工参数设定值，对实时性要求较低，可以将其设定为低级别的任务模块，加大执行周期，以减轻对CPU的压力
以EPON技术为基础的FTTx网络，在建设时需考虑EPON系统建设的思路和策略，同时，更应该着重考虑ODN网络的建设原则，这是FTTH真正走向规模化应用的重要条件。
1、FTTx典型组网模式
根据光纤到用户的距离来分类，可分成光纤到交接箱（FTTCAb）、光纤到大楼/路边（FTTB/C）、光纤到办公室（FTTO）及光纤到户（FTTH）等4种服务形态（组网模式）。
不同的组网模式，直接影响ODN的建设、PON系统网元的设置等，应根据实际需求，选择合适的组网模式。可分区域设置供各类客户、各种FTTx组网应用模式共用的FTTx网络平台。
2、EPON系统建设方法研究
2.1 OLT的设置
原则上，将OLT设置在接入点／端局机房，覆盖其所辖服务区的所有FTTx网络用户。
FTTx网络发展初期，网络规模较小，为便于维护管理，应将OLT分区域集中设置，如设置在端局；当端局空间不足而不具备足够的装机条件时，或者管线资源紧张时，应考虑将OLT下移至条件较好的接入点（可以是无线基站机房），但不宜新建OLT专用机房。
在FTTx网络规模应用期，OLT宜分布设置在各接入点。
2.2 ONU的设置与供电
ONU应根据FTTx网络的应用模式、业务需求进行设置：
①对于FTTH应用，应尽量将ONU设置在用户家里，避免安装在门口或楼道内。对普通公众客户，优选将ONU设置在用户终端智能盒内提供保护，尽量不采用桌面式安装。
②对于FTTB/C/Cab应用，可选择将ONU设置在大楼楼道或竖井内机柜、室外光交接箱等不同位置。
ONU原则上采用本地供电方式，尽量不采用远端供电方式。为保证断电时语音业务的正常开展，可以根据需要提供ONU断电保护：
①对于FTTH应用，如开展语音业务，可根据需要配置电池模块提供断电保护。
②对于FTTB/C/Cab应用，可根据需要对提供语音接入或承载的ONU配置电池模块提供断电保护。
③对于FTTO应用，可借用本地的供电防护系统。
④在物业方自建有供电防护系统（如监控、对讲等系统的供电）的楼宇，可考虑与物业方协商借用其供电防护系统。
考虑到小灵通、手机的普及性，保证断电时家庭电话的正常使用已经不具有普遍意义，可在开展FTTx网络应用时将提供ONU断电保护视为一项付费业务，通过各种形式与用户分摊建设和维护费用。
2.3 系统保护倒换
PON系统一般不对公众用户提供保护倒换功能。对大客户、商业客户则应根据业务性质提供相应的保护倒换功能。
2.4 FTTx设备选型
原则上FTTx网络设备应遵循相关企标的所有要求。应综合考虑设备功能、性能、厂家技术开发及售后服务支持力度等因素进行选型。
3、光配线网（ODN）建设方法研究
3.1 ODN网络结构
ODN应以树型结构为主，从OLT至ONU一般可划分为馈线段、配线段和入户段（对于FTTB/C模式，入户段可缺省），段落之间的光分支点为光分配点、光用户接入点。配线段可以是2-4级配线，应在满足FTTx网络传输系统指标的前提下，按如图1所示的框架结构进行ODN组网建设。
图1 ODN网络框架结构
在ODN组网时尽量采用一级分光方式；也可以采用二级分光方式；原则上不采用三级及三级以上的分光方式。
3.2 光配线设施建设
ODN网络涉及的无源光配线设施主要有：
①局端配线设施：光配线架等。
②光分配点设施：光配线架、光交接箱、光分线盒、光分路器、光分歧接头盒等。
③光用户接入点设施：光分路器、光分线盒、光终端盒、光分歧接头盒等。
④用户端接设施：用户终端智能盒、光纤信息面板。
3.2.1 光分路器设置
典型的光分路器设置方式（分光方式）如图2所示：
图2 典型分光方式
①对于一级分光方式，光分路器可设置在OLT节点或光分支点的任一位置。应在保证一定的端口使用率前提下，尽量将光分路器靠近ONU设置。
②对于二级分光方式，光分路器可设置在OLT节点或光分支点的任意两个位置。为便于维护，应尽量将一级光分路器设置在OLT节点。
考虑到网络的演进，对EPON系统，ODN的总分路比应按1:32（或2:32）设置，光分路器具体可使用端口数应结合带宽规划确定。
现阶段，应选择均匀分光的光分路器，以简化光通路损耗核算、便于工程实施。
建议1×4（2×4）以下光分路器选择1 310 nm、1 490 nm双波段的FBT分路器；1×8以上光分路器选择PLC分路器。
3.2.2 其他配线设施设置
①光分线盒、光终端盒
当用户暂不开通光纤业务时，可使用具有光纤端接功能的光分线盒/终端盒，将配线光缆端接在盒内，待用户申请业务时再将入户光缆连接到用户端。
对于有发展潜力的楼宇，在部署FTTx网络时，光分线盒、光终端盒尽量按满足大楼内所有目标用户的接入需求进行配置，一次性部署到位。单个光分线盒、光终端盒的容量以覆盖1-5层楼的目标用户为宜，并应考虑一定的端口冗余。
②用户终端智能盒、光纤信息面板
家用ONU尽量安装在用户终端智能盒内，入户光缆直接终结并端接在盒内以加强对光缆接头的保护。对于实施FTTO的写字楼，或竞争需要的楼宇，可以设置光纤信息面板进行入户光缆终端，需要开通业务时再通过铠装/加强尾纤跳至ONU。
③光纤配线架、光交接箱、光分歧接头盒等
建设方式与当前接入网一致。
3.3 光缆建设
3.3.1 光缆建设方式
室外环境下的光缆按照现行的相关规范进行建设；室内环境下的光缆分垂直和水平两个层面建设。
垂直层面负责连接光分配点（光分线盒、光分路器等）与光用户接入点（光分线盒、光终端盒、光分路器等），采用垂直布线用室内光缆建设：
①布放1条垂直布线用室内光缆，连接垂直层面所有的光分配点和用户接入点，通过“掏纤”方式，形成光分配点与其所带用户接入点之间的光缆连接。
水平层面负责连接光用户接入点与ONU，可以采取两种建设方式：
②采用水平布线用室内光缆，分别在光用户接入点侧和用户侧成端。
③在施工条件具备时（入户暗埋管的直径大于25mm，暗埋管在墙里的弯曲半径大于60mm；或者可以新放穿线管），也可以采用铠装尾纤／加强尾纤，直接完成ONU至光用户接入点的连接。
两种建设方式，前者材料成本较低，后者在具备施工条件时，施工成本较低，但铠装尾纤／加强尾纤长度要根据实际需要进行选择，不够灵活。
垂直层面光缆一般一次性部署到位；水平层面光缆应按需布放，在有竞争需要的场合，可以适当超前布放。
3.3.2 光缆选型
用于FTTx网络的光缆应符合现行技术标准。
新建光缆全部采用G.652单模光缆。对于已建有多模光缆的驻地网，在满足FTTx网络传输系统指标的前提下，可以将单模光缆与多模光缆混合组网。
光缆型式建议如下：
①室外光缆型式应与当前已用光缆结构保持一致。
②室内垂直布线用光缆可采用YD/T 1258定义的各种结构的多芯光缆、光纤带光缆，也可以采用符合标准的骨架槽式光纤带光缆（特别是对于高层楼宇推荐采用）。
③室内水平布线用光缆可采用YD/T 1258定义的GJFJV、GJFV、GJFJZY、GJFZY、GJFJBV、GJFBV、GJFXV、GJFJBZY、GJFBZY、GJFXZY、GJXZY等型式的光缆，也可以采用符合标准的悬挂式室内布线光缆（或“8”字形光缆）等，悬挂式室内布线光缆易于施工，推荐采用。
为便于统一维护管理，在相同场合应尽量使用相同结构的光缆。
3.3.3 光缆连接与光缆成端
光缆连接可以采用两种方式：固定连接和??通道损耗；活动连接则更有利于光缆灵活配线。
固定连接有两种技术方式：熔接和机械接续（冷接）。冷接技术便于操作，适合在室内光缆维护、抢修，或施工环境较差（如电源引接困难、操作空间太小等）时采用，但可靠性尚未经过长时间检验，不宜大量使用；目前，光缆成端与固定连接应以熔接为主。
ODN的光缆段间也可采用活动连接，但要严格控制活接头数量，从OLT至单个ONU之间的活接头不应超过7个。活动连接器的光纤端面一般采用UPC型；如FTTx网络承载CATV模拟电视信号，则所有光纤连接器要求采用APC型端面