BECKHOFF技術(shù)TwinCAT原理.ppt

1、1,TwinCAT的工作原理,控制的演變,2TwinCAT的結(jié)構(gòu),3TwinCAT的功能,4TwinCAT的實(shí)時(shí)核原理,5TwinCAT控制系統(tǒng)的分時(shí)多任務(wù)原理,6TwinCAT啟動(dòng)的順序,結(jié)束,2,TwinCAT 體系結(jié)構(gòu) I/O 控制 運(yùn)動(dòng)控制 插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制 連通性 實(shí)施工程 摘要 問題,基于PC的自動(dòng)化,基于PC的自動(dòng)化,3,基于PC平臺(tái)的 TwinCAT TwinCAT 不改變 Windows 無需專用硬件 將標(biāo)準(zhǔn)Windows變成實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 完全支持浮點(diǎn)單元 (FPU) 可通過OCX, Dll 訪問 Windows用戶界面 可通過TCP/IP 遠(yuǎn)程訪問 PC 平臺(tái) 標(biāo)準(zhǔn)硬件 , 最

2、佳性能 使用 PC 資源 使用主流操作系統(tǒng) (Windows) 易于集成到辦公網(wǎng)絡(luò) 開放的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊,TwinCAT 體系結(jié)構(gòu) I/O 控制 運(yùn)動(dòng)控制 插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制 連通性 實(shí)施工程 摘要 問題,基于PC的 自動(dòng)化,TwinCAT 的結(jié)構(gòu),4,TwinCAT 是一個(gè)自動(dòng)控制軟件包包含工程和運(yùn)行時(shí)間軟件針對(duì)于: 實(shí)時(shí)核 I/O數(shù)據(jù)采集 順序控制 (軟 PLC), 運(yùn)動(dòng)控制 (軟移動(dòng)控制), 通訊 (ADS), 并且所有這些是在Windows NT/2000/XP, 還有嵌入式Windows NT/XP 和 CE.NET. 的硬實(shí)時(shí)環(huán)境下,TwinCAT 體系結(jié)構(gòu) I/O 控制 運(yùn)動(dòng)控制 插補(bǔ)運(yùn)

3、動(dòng)控制 連通性 實(shí)施工程 摘要 問題,基于PC的 自動(dòng)化,TwinCAT 的功能,5,由Beckhoff開發(fā) 無需PC外的其它硬件 循環(huán)時(shí)間可短至50微秒 強(qiáng)制優(yōu)先排序 反應(yīng)時(shí)間 15微秒 (PIII) 對(duì)Windows可調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)率 (專利權(quán)) 如果反應(yīng)時(shí)間過長則發(fā)信息,TwinCAT 實(shí)時(shí)核的原理,6,PLC任務(wù)和運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)可以精確地以設(shè)定的循環(huán)周期執(zhí)行,Real time operation of a PLC program and NC control with a PC,SPS cycle (e.g. 2ms),PLC cycle,NC cycle (e.g. 1ms),NC cyc

4、le,NC cycle,NC cycle,1ms,2ms,3ms,4ms,5ms,e.g.:,NC,PLC program,Win NT & HMI Interface,1,2,3,4,1,2,3,1,2,分時(shí)多任務(wù)控制系統(tǒng)的原理,7,如果設(shè)置了允許Auto Log On,如果設(shè)置了Auto Boot 項(xiàng)為Enable,如果PLC屬性中設(shè)置了 Boot Project 項(xiàng)的PLC 任務(wù)為Enable,如果已經(jīng)在PLC Control中創(chuàng)建了啟動(dòng)程序，執(zhí)行 “Create boot project”,TwinCAT啟動(dòng)的順序,結(jié)束,8,CPU運(yùn)算能力的分配,Read inputs,Write o

5、utputs,Operate program,Win NT & HMI Interface,PC-Based控制系統(tǒng)的CPU時(shí)間的分配.,傳統(tǒng)PLC與PC-Based控制系統(tǒng)的比較,傳統(tǒng)PLC的CPU時(shí)間分配,9,Cyclic PLC task e.g. 10ms,10ms,0ms,控制任務(wù)實(shí)際使用的時(shí)間小于時(shí)基的定義,0ms,1ms,80%,TwinCAT,W,2ms,80%,TC,W,3ms,80%,W,PLC,PLC,Time slice for Windows,Time slice for TwinCAT,PLC program cyclic task,在每一個(gè)時(shí)間片中，如果控制任務(wù)提

6、前完成，則CPU自動(dòng)交還給Windows程序,PLC任務(wù)與Windows任務(wù)的時(shí)間調(diào)度,10,TwinCAT 系統(tǒng)服務(wù)是在本機(jī)上作為Windows NT的一個(gè)服務(wù)來運(yùn)行的.所以在Windows用戶登陸之前,就首先啟動(dòng)TwinCat服務(wù). TwinCat服務(wù)會(huì)在桌面右下方的后臺(tái)運(yùn)行任務(wù)條上顯示其活動(dòng)符號(hào), 符號(hào)的顏色指示出TwinCat系統(tǒng)的狀態(tài).,TwinCAT 服務(wù)停止，實(shí)時(shí)核不工作,TwinCAT 模式切換中,相當(dāng)于把PLC切換到“RUN”模式,相當(dāng)于把PLC切換到“Reset”位置,相當(dāng)于把PLC切換到“Stop” 模式,TwinCAT 運(yùn)行模式，即PLC已上電,TwinCAT 配置模式

7、，即PLC未上電,TwinCAT系統(tǒng)服務(wù),11,TwinCAT Auto boot,Auto logon with Win NT,1,2,TwinCAT的啟動(dòng)設(shè)置,12,Enabling for loading the boot project for the run time system 1.,Number of run time systems,Enabling for loading and saving the RETAIN data for the run time 1.,PLC啟動(dòng)設(shè)置,13,Requirement: The machine should work properl

8、y. The hardware, software and the mappings are correct. The PLC Control in the status online.,創(chuàng)建啟動(dòng)程序,14,TwinCAT I/O 系統(tǒng),對(duì)所有主要現(xiàn)場(chǎng)總線開放 支持PC 硬件 容易建立和診斷 從邏輯到物理 I/O的映射,TwinCAT 處理映像,現(xiàn)場(chǎng)總線 1,現(xiàn)場(chǎng)總線 2,現(xiàn)場(chǎng)總線 3,映射,TwinCAT 體系結(jié)構(gòu) I/O 控制 運(yùn)動(dòng)控制 插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制 連通性 實(shí)施工程 摘要 問題,基于PC的 自動(dòng)化,15,模塊化結(jié)構(gòu) 一臺(tái)PC上最多4個(gè)PLC CX1000/BX/BC上有1個(gè)PLC 定時(shí)

9、1個(gè)PLC上最多4個(gè)任務(wù),易于建立和維護(hù) 在線程序修改 全面的調(diào)試特性: 斷點(diǎn), 監(jiān)測(cè), 功率流, 示波器 選擇中意的編程語言 所有 IEC61131-3 語言 (IL, ST, FBD LD, SFC),TwinCAT 體系結(jié)構(gòu) I/O 控制 運(yùn)動(dòng)控制 插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制 連通性 實(shí)施工程 摘要 問題,基于PC的 自動(dòng)化,TwinCAT 控制,16,TwinCAT 運(yùn)動(dòng)控制,從機(jī)械系統(tǒng)到電子系統(tǒng)的演變 機(jī)械凸輪 電子凸輪 機(jī)械齒輪 電子齒輪 機(jī)械離合 電子耦合 機(jī)械凸輪軸 電子凸輪軸 飛行前饋 優(yōu)點(diǎn) 修改最終產(chǎn)品更具靈活性 提高機(jī)器產(chǎn)量 減少建立時(shí)間 無需機(jī)械改動(dòng) 減少庫存 沒有不同的機(jī)械部件 摘

10、要 縮短交貨/開發(fā)時(shí)間，降低成本,TwinCAT 體系結(jié)構(gòu) I/O 控制 運(yùn)動(dòng)控制 插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制 連通性 實(shí)施工程 摘要 問題,基于PC的 自動(dòng)化,17,TwinCAT NC PTP,多達(dá)255個(gè)軸 易于設(shè)置和維護(hù) 對(duì)所有類型的軸開放 伺服 步進(jìn) 交換軸 液壓軸 通過下列接口連接到驅(qū)動(dòng)器 數(shù)字接口: Lightbus, Sercos, Profibus DP/MC, SSI, 脈沖串 模擬量: +-10V 附加功能: 凸輪系統(tǒng), 齒輪傳動(dòng),飛剪, 疊加,TwinCAT 體系結(jié)構(gòu) I/O 控制 運(yùn)動(dòng)控制 插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制 連通性 實(shí)施工程 摘要 問題,基于PC的 自動(dòng)化,18,TwinCAT NC

11、I,TwinCAT 體系結(jié)構(gòu) I/O 控制 運(yùn)動(dòng)控制 插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制 連通性 實(shí)施工程 摘要 問題,基于PC的 自動(dòng)化,用DIN 66025碼編程 技術(shù)特性: 瓶頸監(jiān)測(cè),3軸加5個(gè)輔助軸的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng),19,容易使用通訊標(biāo)準(zhǔn): ADS (自動(dòng)化設(shè)備規(guī)范) OPC (用于過程控制的OLE ),ADS 通過 TCP/IP,ADS 通過 TCP/IP,ADS 通過 TCP/IP,ADS 通過 TCP/IP,ADS 通過現(xiàn)場(chǎng)總線,TwinCAT 體系結(jié)構(gòu) I/O 控制 運(yùn)動(dòng)控制 插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制 連通性 實(shí)施工程 摘要 問題,基于PC的 自動(dòng)化,TwinCAT 通訊,20,CPU,電源,背板,位置控制,運(yùn)動(dòng)控制

12、,溫控模塊,一個(gè)典型的傳統(tǒng)控制系統(tǒng),人機(jī)界面,控制器,I/O 模塊,伺服產(chǎn)品,21,TwinCAT PLC Library,TwinCAT CNC TwinCAT NC I TwinCAT NC PTP,IPC / TwinCAT,運(yùn)動(dòng)控制,位置,CPU,電源,背板,Analog I/O,計(jì)數(shù)模塊,溫度控制,RS 422/485 接口,TwinCAT PLC,BECKHOFF控制系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)模式,22,TwinCAT CNC TwinCAT NC I TwinCAT NC PTP,TwinCAT PLC,TwinCAT PLC Library,BECKHOFF控制系統(tǒng)基于兩大技術(shù),Beckhoff IPC及操作面板,Beckhoff控制系統(tǒng)TwinCAT軟件,Beckhoff 總線產(chǎn)品,Beckhoff驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品,PC based 控制技術(shù),現(xiàn)場(chǎng)總線 技術(shù),1、 倍福的4類產(chǎn)品可以組成一套完整的控制系統(tǒng)。 2、4類產(chǎn)品亦可單獨(dú)供貨，分別集成到第三方的控制系統(tǒng)中。 3、采用標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 操作系統(tǒng)。 4、支持所有主流的現(xiàn)場(chǎng)總線。,23,性能,BCxxxx,BXxxxx,CX1000,PC,成本,適用于所有平臺(tái),TwinCAT: 一個(gè)工具,TwinCAT: I/O, PLC, NC PTP, NC I,TwinCAT的硬件平臺(tái),24,Windows NT, 200