BECKHOFF技术TwinCAT原理.ppt

1,TwinCAT的工作原理,控制的演变,2 TwinCAT的结构,3 TwinCAT的功能,4 TwinCAT的实时核原理,5 TwinCAT控制系统的分时多任务原理,6 TwinCAT启动的顺序,结束,2,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,基于PC的自动化,3,基于PC平台的 TwinCAT TwinCAT 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,4,TwinCAT 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Windows NT/2000/XP, 还有嵌入式Windows NT/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,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,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,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 cycle,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,分时多任务控制系统的原理,7,如果设置了允许Auto Log On,如果设置了Auto Boot 项为Enable,如果PLC属性中设置了 Boot Project 项的PLC 任务为Enable,如果已经在PLC Control中创建了启动程序，执行 “Create boot project”,TwinCAT启动的顺序,结束,8,CPU运算能力的分配,Read inputs,Write outputs,Operate program,Win NT & HMI Interface,PC-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,9,Cyclic PLC task e.g. 10ms,10ms,0ms,控制任务实际使用的时间小于时基的定义,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,10,TwinCAT 系统服务是在本机上作为Windows NT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,11,TwinCAT Auto boot,Auto logon with Win NT,1,2,TwinCAT的启动设置,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启动设置,13,Requirement: The machine should work properly. The hardware, software and the mappings are correct. The PLC Control in the status online.,创建启动程序,14,TwinCAT I/O 系统,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,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, FBD LD, 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,16,TwinCAT 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,17,TwinCAT NC PTP,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, Profibus DP/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,18,TwinCAT NC I,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,用DIN 66025码编程 技术特性: 瓶颈监测,3轴加5个辅助轴的插补运动,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/IP,ADS 通过 TCP/IP,ADS 通过 TCP/IP,ADS 通过 TCP/IP,ADS 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,20,CPU,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,人机界面,控制器,I/O 模块,伺服产品,21,TwinCAT PLC Library,TwinCAT CNC TwinCAT NC I TwinCAT NC PTP,IPC / TwinCAT,运动控制,位置,CPU,电源,背板,Analog I/O,计数模块,温度控制,RS 422/485 接口,TwinCAT PLC,BECKHOFF控制系统不同于传统模式,22,TwinCAT CNC TwinCAT NC I TwinCAT NC PTP,TwinCAT PLC,TwinCAT PLC Library,BECKHOFF控制系统基于两大技术,Beckhoff IPC及操作面板,Beckhoff控制系统TwinCAT软件,Beckhoff 总线产品,Beckhoff驱动产品,PC based 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。,23,性能,BCxxxx,BXxxxx,CX1000,PC,成本,适用于所有平台,TwinCAT: 一个工具,TwinCAT: I/O, PLC, NC PTP, NC I,TwinCAT的硬件平台,24,Windows NT, 20