BECKHOFF技术-TwinCAT原理解析

TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点1TwinCAT的工作原理1控制的演变2TwinCAT的结构3TwinCAT的功能4TwinCAT的实时核原理5TwinCAT控制系统的分时多任务原理6TwinCAT启动的顺序结束TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点2CPUNCI/O控制的演变发展硬件软件机械的电子的Slots/CPUs任务并行连接现场总线通讯直接访问工业PC编程工具HMI工业PC通讯现场总线TwinCAT•体系结构•I/O•控制•运动控制•插补运动控制•连通性实施工程摘要问题基于PC的自动化编程工具HMI路由器PLC1NCI/O映射..实时内核PLC2基于PC的自动化TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点3基于PC平台的TwinCATTwinCAT•不改变Windows•无需专用硬件•将标准Windows变成实时操作系统•完全支持浮点单元(FPU)•可通过OCX,Dll访问Windows用户界面•可通过TCP/IP远程访问PC平台•标准硬件,最佳性能•使用PC资源•使用主流操作系统(Windows)•易于集成到办公网络•开放的现场总线通讯TwinCAT•体系结构•I/O•控制•运动控制•插补运动控制•连通性实施工程摘要问题基于PC的自动化TwinCAT的结构TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点4TwinCAT是一个自动控制软件包包含工程和运行时间软件针对于:•实时核•I/O数据采集•顺序控制(软PLC),•运动控制(软移动控制),•通讯(ADS),并且所有这些是在WindowsNT/2000/XP,还有嵌入式WindowsNT/XP和CE.NET.的硬实时环境下TwinCAT•体系结构•I/O•控制•运动控制•插补运动控制•连通性实施工程摘要问题基于PC的自动化TwinCAT的功能TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点5•由Beckhoff开发•无需PC外的其它硬件•循环时间可短至50微秒•强制优先排序•反应时间15微秒(PIII)•对Windows可调节实时率(专利权)•如果反应时间过长则发信息TwinCAT实时核的原理TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点6PLC任务和运动控制任务可以精确地以设定的循环周期执行RealtimeoperationofaPLCprogramandNCcontrolwithaPCSPScycle(e.g.2ms)PLCcyclettNCcycle(e.g.1ms)NCcycleNCcycleNCcycle1ms2ms3ms4ms5mse.g.:NCPLCprogramWinNT&HMIInterface12341231‘2‘分时多任务控制系统的原理TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点7PowerONStartWindowsNTStartTwinCATLoadingthebootprojectintotheRun-TimeStartPLC1234WindowsUserLogon如果设置了允许AutoLogOn如果设置了AutoBoot项为Enable如果PLC属性中设置了BootProject项的PLC任务为Enable如果已经在PLCControl中创建了启动程序，执行“Createbootproject”TwinCAT启动的顺序结束TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点8CPU运算能力的分配ReadinputsWriteoutputsOperateprogramPLCcyclePLCcyclettPLCcyclePLCcycleWinNT&HMIInterfacePC-Based控制系统的CPU时间的分配.——传统PLC与PC-Based控制系统的比较传统PLC的CPU时间分配TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点9CyclicPLCtaske.g.10ms10ms20ms30ms40ms0ms控制任务实际使用的时间小于时基的定义0ms1ms80%TwinCATW2ms80%TCW3ms80%WPLCPLCTimesliceforWindowsTimesliceforTwinCATPLCprogramcyclictask在每一个时间片中，如果控制任务提前完成，则CPU自动交还给Windows程序PLC任务与Windows任务的时间调度TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点10TwinCAT系统服务是在本机上作为WindowsNT的一个服务来运行的.所以在Windows用户登陆之前,就首先启动TwinCat服务.TwinCat服务会在桌面右下方的后台运行任务条上显示其活动符号,符号的颜色指示出TwinCat系统的状态.TwinCAT服务停止，实时核不工作TwinCAT模式切换中相当于把PLC切换到“RUN”模式相当于把PLC切换到“Reset”位置相当于把PLC切换到“Stop”模式TwinCAT运行模式，即PLC已上电TwinCAT配置模式，即PLC未上电TwinCAT系统服务TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点11TwinCATAutobootAutologonwithWinNT12TwinCAT的启动设置TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点12Enablingforloadingthebootprojectfortheruntimesystem1.NumberofruntimesystemsEnablingforloadingandsavingtheRETAINdatafortheruntime1.PLC启动设置TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点13Requirement:1.Themachineshouldworkproperly.2.Thehardware,softwareandthemappingsarecorrect.3.ThePLCControlinthestatusonline.创建启动程序TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点14TwinCATI/O系统IQ输入输出IQIQ•对所有主要现场总线开放•支持PC硬件•容易建立和诊断•从逻辑到物理I/O的映射TwinCAT处理映像现场总线1现场总线2现场总线3映射TwinCAT•体系结构•I/O•控制•运动控制•插补运动控制•连通性实施工程摘要问题基于PC的自动化TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点15•模块化结构•一台PC上最多4个PLC•CX1000/BX/BC上有1个PLC•定时•1个PLC上最多4个任务•易于建立和维护•在线程序修改•全面的调试特性:•断点,监测,功率流,示波器•选择中意的编程语言•所有IEC61131-3语言(IL,ST,FBDLD,SFC)TwinCAT•体系结构•I/O•控制•运动控制•插补运动控制•连通性实施工程摘要问题基于PC的自动化TwinCAT控制TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点16TwinCAT运动控制从机械系统到电子系统的演变•机械凸轮电子凸轮•机械齿轮电子齿轮•机械离合电子耦合•机械凸轮轴电子凸轮轴•飞行前馈优点•修改最终产品更具灵活性•提高机器产量•减少建立时间–无需机械改动•减少库存–没有不同的机械部件摘要缩短交货/开发时间，降低成本TwinCAT•体系结构•I/O•控制•运动控制•插补运动控制•连通性实施工程摘要问题基于PC的自动化TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点17TwinCATNCPTP•多达255个轴•易于设置和维护•对所有类型的轴开放•伺服•步进•交换轴•液压轴•通过下列接口连接到驱动器•数字接口:Lightbus,Sercos,ProfibusDP/MC,SSI,脉冲串•模拟量:+-10V•附加功能:凸轮系统,齿轮传动,飞剪,叠加TwinCAT•体系结构•I/O•控制•运动控制•插补运动控制•连通性实施工程摘要问题基于PC的自动化TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点18TwinCATNCITwinCAT•体系结构•I/O•控制•运动控制•插补运动控制•连通性实施工程摘要问题基于PC的自动化用DIN66025码编程技术特性:瓶颈监测3轴加5个辅助轴的插补运动TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点19容易使用通讯标准:ADS(自动化设备规范)OPC(用于过程控制的OLE)ADS通过TCP/IPADS通过TCP/IPADS通过TCP/IPADS通过TCP/IPADS通过现场总线TwinCAT•体系结构•I/O•控制•运动控制•插补运动控制•连通性实施工程摘要问题基于PC的自动化TwinCAT通讯TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点20CPU电源背板位置控制运动控制温控模块一个典型的传统控制系统计速模块DI/DO，AI/AO测量模块人机界面控制器I/O模块伺服产品TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点21TwinCATPLCLibraryTwinCATCNCTwinCATNCITwinCATNCPTPIPC/TwinCAT运动控制位置CPU电源背板AnalogI/O计数模块温度控制RS422/485接口TwinCATPLCBECKHOFF控制系统不同于传统模式TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点22TwinCATCNCTwinCATNCITwinCATNCPTPTwinCATPLCTwinCATPLCLibraryBECKHOFF控制系统基于两大技术计速模块DI/DO，AI/AO测量模块BeckhoffIPC及操作面板Beckhoff控制系统TwinCAT软件Beckhoff总线产品Beckhoff驱动产品PCbased控制技术现场总线技术1、倍福的4类产品可以组成一套完整的控制系统。2、4类产品亦可单独供货，分别集成到第三方的控制系统中。3、采用标准的Windows操作系统。4、支持所有主流的现场总线。TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点23性能BCxxxxBXxxxxCX1000PC成本TwinCAT的硬件平台TwinCAT的原理BECKHOFF技术特点24WindowsNT,2000,XP现场总线卡驱动器ADS路由器I/O服务器I/O映射PLC服务器I/ONC服务器其他既.凸轮系统管理ADSPLC控制诊断既.示波器用户HMI用户HMIOPCOCX/DllTCP/IP核心模式用户模式ADSADSADSOPCADSADSADSADSI/OI/OTwinCAT系统实时服务器TwinCAT的软件架构