技术TwinCAT原理实用教案

1、1CPUNCI/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(zhiyo)问题基于(jy)PC的自动化编程工具HMI路由器PLC 1NCI/O映射.实时内核 PLC 2基于(jy)PC的自动化第1页/共24页第一页，共25页。2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(zhch)浮点单元 (FPU) 可通过OCX, Dll 访问 Windo

2、ws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(gngchng)摘要问题基于(jy)PC的自动化TwinCAT 的结构第2页/共24页第二页，共25页。3TwinCAT 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(zhxi)是在Windows NT/2000/XP, 还有嵌入式Windo

3、ws 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(zhiyo)问题基于(jy)PC的自动化TwinCAT 的功能第3页/共24页第三页，共25页。4 由Beckhoff开发 无需(wx)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(sh sh)核的原理第4页/共24页第四页，共25页。5PLC任务和运动控制任务可以精确地以设定的循环(xnhun)周期执行Real time operation

4、 of a PLC program and NC control with a PCSPS cycle (e.g. 2ms)PLC cyclettNC cycle (e.g. 1ms)NC cycleNC cycleNC cycle1ms2ms3ms4ms5mse.g.:NCPLC programWin NT & HMI Interface123412312分时多任务控制系统(kn zh x tn)的原理第5页/共24页第五页，共25页。6Power ONStart Windows NTStart TwinCATLoading the boot project into the Run

5、-TimeStart PLC1234Windows User Log on如果(rgu)设置了允许Auto Log On如果(rgu)设置了Auto Boot 项为Enable如果PLC属性中设置(shzh)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启动的顺序结束第6页/共24页第六页，共25页。7CPU运算(yn sun)能力的分配Read inputsWrite outputsOperate programPLC cyclePLC cyclettPLC cycle

6、PLC cycleWin NT & HMI InterfacePC-Based控制系统(kn zh x tn)的CPU时间的分配.传统(chuntng)PLC与PC-Based控制系统的比较传统PLC的CPU时间分配第7页/共24页第七页，共25页。8 Cyclic PLC task e.g. 10ms10ms20ms30ms40ms0ms控制任务实际使用(shyng)的时间小于时基的定义0ms1ms80%TwinCATW2ms80%TCW3ms80%WPLCPLCTime slice for WindowsTime slice for TwinCATPLC program cycli

7、c task在每一个(y )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(rn wu)与Windows任务(rn wu)的时间调度第8页/共24页第八页，共25页。9TwinCAT 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(yngh)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(fw)停止，实时核不工作TwinCAT 模式(msh)切换中相当于把PLC切换到“RUN”模式相当于把PLC切

8、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系统服务第9页/共24页第九页，共25页。10TwinCAT Auto bootAuto logon with Win NT12TwinCAT的启动(qdng)设置第10页/共24页第十页，共25页。11Enabling for loading the boot project for the run time system 1.Number of run time systemsEnabling for loading and saving

9、 the RETAIN data for the run time 1.PLC启动(qdng)设置第11页/共24页第十一页，共25页。12Requirement:1.The machine should work properly. 2.The hardware, software and the mappings are correct.3.The PLC Control in the status online.创建(chungjin)启动程序第12页/共24页第十二页，共25页。13TwinCAT I/O 系统(xtng)IQ输入输出IQIQ 对所有主要(zhyo)现场总线开放 支持P

10、C 硬件 容易建立和诊断 从逻辑到物理 I/O的映射TwinCAT 处理(chl)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的自动化第13页/共24页第十三页，共25页。14 模块化结构 一台PC上最多4个PLC CX1000/BX/BC上有1个PLC 定时(dn sh) 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(dun din), 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)Twi

11、nCAT体系结构I/O控制运动控制插补运动控制连通性实施(shsh)工程摘要问题基于PC的自动化TwinCAT 控制第14页/共24页第十四页，共25页。15TwinCAT 运动(yndng)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(chln) 电子齿轮(chln)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(shsh)工程摘要问题基于PC的自动化第15页/共24页第十五页，共25

12、页。16TwinCAT 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(xtng), 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(shsh)工程摘要问题基于(jy)PC的自动化第16页/共24页第十六页，共25页。17TwinCAT NC ITwinCAT体系结构I/O控制运动(yndng)控制插补运动(yndng)控制连通性实施工程摘要问题

13、基于(jy)PC的自动化 用DIN 66025码编程 技术特性(txng): 瓶颈监测3轴加5个辅助轴的插补运动第17页/共24页第十七页，共25页。18容易使用通讯标准: ADS (自动化设备规范)OPC (用于过程(guchng)控制的OLE )ADS 通过(tnggu) TCP/IPADS 通过(tnggu) 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 通讯第18页/共24页第十八页，共25页。19CPU电源(dinyun)背板位置

14、(wi zhi)控制运动(yndng)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 模块伺服产品第19页/共24页第十九页，共25页。20TwinCAT PLC LibraryTwinCAT CNCTwinCAT NC ITwinCAT NC PTPIPC / TwinCAT运动(yndng)控制位置(wi zhi)CPU电源(dinyun)背板Analog I/O计数模块温度控制RS 422/485 接口TwinCAT PLCBECKHOFF控制系统不同于传统模式第20页/共24页第二十页，共25页。21TwinCAT CNCTwinCAT N

15、C ITwinCAT NC PTPTwinCAT PLCTwinCAT PLC LibraryBECKHOFF控制系统基于(jy)两大技术计速模块DI/DO，AI/AO测量模块BeckhoffIPC及操作(cozu)面板Beckhoff控制系统(kn zh x tn)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。第21页/共24页第二十一页，共25页。22性能(x

16、ngnng)BCxxxxBXxxxxCX1000PC成本(chngbn)适用于所有(suyu)平台TwinCAT: 一个工具TwinCAT: I/O, PLC, NC PTP, NC ITwinCAT的硬件平台第22页/共24页第二十二页，共25页。23Windows NT, 2000, XP现场(xinchng)总线卡驱动器ADS 路由器I/O服务器I/O 映射(yngsh)PLC服务器I/ONC服务器其他(qt)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的软件架构第23页/共24页第二十三页，共25页。24谢谢您的观看(gunkn)！第24页/共24页