BECKHOFF技術TwinCAT原理.ppt

1,TwinCAT的工作原理,控制的演變,2 TwinCAT的結構,3 TwinCAT的功能,4 TwinCAT的實時核原理,5 TwinCAT控制系統(tǒng)的分時多任務原理,6 TwinCAT啟動的順序,結束,2,TwinCAT 體系結構 I/O 控制 運動控制 插補運動控制 連通性 實施工程 摘要 問題,基于PC的自動化,基于PC的自動化,3,基于PC平臺的 TwinCAT TwinCAT 不改變 Windows 無需專用硬件 將標準Windows變成實時操作系統(tǒng) 完全支持浮點單元 (FPU) 可通過OCX, Dll 訪問 Windows用戶界面 可通過TCP/IP 遠程訪問 PC 平臺 標準硬件 , 最佳性能 使用 PC 資源 使用主流操作系統(tǒng) (Windows) 易于集成到辦公網絡 開放的現場總線通訊,TwinCAT 體系結構 I/O 控制 運動控制 插補運動控制 連通性 實施工程 摘要 問題,基于PC的 自動化,TwinCAT 的結構,4,TwinCAT 是一個自動控制軟件包包含工程和運行時間軟件針對于: 實時核 I/O數據采集 順序控制 (軟 PLC), 運動控制 (軟移動控制), 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. 的硬實時環(huán)境下,TwinCAT 體系結構 I/O 控制 運動控制 插補運動控制 連通性 實施工程 摘要 問題,基于PC的 自動化,TwinCAT 的功能,5,由Beckhoff開發(fā) 無需PC外的其它硬件 循環(huán)時間可短至50微秒 強制優(yōu)先排序 反應時間 15微秒 (PIII) 對Windows可調節(jié)實時率 (專利權) 如果反應時間過長則發(fā)信息,TwinCAT 實時核的原理,6,PLC任務和運動控制任務可以精確地以設定的循環(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 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,分時多任務控制系統(tǒng)的原理,7,如果設置了允許Auto Log On,如果設置了Auto Boot 項為Enable,如果PLC屬性中設置了 Boot Project 項的PLC 任務為Enable,如果已經在PLC Control中創(chuàng)建了啟動程序，執(zhí)行 “Create boot project”,TwinCAT啟動的順序,結束,8,CPU運算能力的分配,Read inputs,Write outputs,Operate program,Win NT & HMI Interface,PC-Based控制系統(tǒng)的CPU時間的分配.,傳統(tǒng)PLC與PC-Based控制系統(tǒng)的比較,傳統(tǒng)PLC的CPU時間分配,9,Cyclic PLC task e.g. 10ms,10ms,0ms,控制任務實際使用的時間小于時基的定義,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,在每一個時間片中，如果控制任務提前完成，則CPU自動交還給Windows程序,PLC任務與Windows任務的時間調度,10,TwinCAT 系統(tǒng)服務是在本機上作為Windows NT的一個服務來運行的.所以在Windows用戶登陸之前,就首先啟動TwinCat服務. TwinCat服務會在桌面右下方的后臺運行任務條上顯示其活動符號, 符號的顏色指示出TwinCat系統(tǒng)的狀態(tài).,TwinCAT 服務停止，實時核不工作,TwinCAT 模式切換中,相當于把PLC切換到“RUN”模式,相當于把PLC切換到“Reset”位置,相當于把PLC切換到“Stop” 模式,TwinCAT 運行模式，即PLC已上電,TwinCAT 配置模式，即PLC未上電,TwinCAT系統(tǒng)服務,11,TwinCAT Auto boot,Auto logon with Win NT,1,2,TwinCAT的啟動設置,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啟動設置,13,Requirement: The machine should work properly. The hardware, software and the mappings are correct. The PLC Control in the status online.,創(chuàng)建啟動程序,14,TwinCAT I/O 系統(tǒng),對所有主要現場總線開放 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,現場總線 1,現場總線 2,現場總線 3,映射,TwinCAT 體系結構 I/O 控制 運動控制 插補運動控制 連通性 實施工程 摘要 問題,基于PC的 自動化,15,模塊化結構 一臺PC上最多4個PLC CX1000/BX/BC上有1個PLC 定時 1個PLC上最多4個任務,易于建立和維護 在線程序修改 全面的調試特性: 斷點, 監(jiān)測, 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 體系結構 I/O 控制 運動控制 插補運動控制 連通性 實施工程 摘要 問題,基于PC的 自動化,TwinCAT 控制,16,TwinCAT 運動控制,從機械系統(tǒng)到電子系統(tǒng)的演變 機械凸輪 電子凸輪 機械齒輪 電子齒輪 機械離合 電子耦合 機械凸輪軸 電子凸輪軸 飛行前饋 優(yōu)點 修改最終產品更具靈活性 提高機器產量 減少建立時間 無需機械改動 減少庫存 沒有不同的機械部件 摘要 縮短交貨/開發(fā)時間，降低成本,TwinCAT 體系結構 I/O 控制 運動控制 插補運動控制 連通性 實施工程 摘要 問題,基于PC的 自動化,17,TwinCAT NC PTP,多達255個軸 易于設置和維護 對所有類型的軸開放 伺服 步進 交換軸 液壓軸 通過下列接口連接到驅動器 數字接口: 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,飛剪, 疊加,TwinCAT 體系結構 I/O 控制 運動控制 插補運動控制 連通性 實施工程 摘要 問題,基于PC的 自動化,18,TwinCAT NC I,TwinCAT 體系結構 I/O 控制 運動控制 插補運動控制 連通性 實施工程 摘要 問題,基于PC的 自動化,用DIN 66025碼編程 技術特性: 瓶頸監(jiān)測,3軸加5個輔助軸的插補運動,19,容易使用通訊標準: ADS (自動化設備規(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 通過現場總線,TwinCAT 體系結構 I/O 控制 運動控制 插補運動控制 連通性 實施工程 摘要 問題,基于PC的 自動化,TwinCAT 通訊,20,CPU,電源,背板,位置控制,運動控制,溫控模塊,一個典型的傳統(tǒng)控制系統(tǒng),人機界面,控制器,I/O 模塊,伺服產品,21,TwinCAT PLC Library,TwinCAT CNC TwinCAT NC I TwinCAT NC PTP,IPC / TwinCAT,運動控制,位置,CPU,電源,背板,Analog I/O,計數模塊,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,Beckhoff IPC及操作面板,Beckhoff控制系統(tǒng)TwinCAT軟件,Beckhoff 總線產品,Beckhoff驅動產品,PC based 控制技術,現場總線 技術,1、 倍福的4類產品可以組成一套完整的控制系統(tǒng)。 2、4類產品亦可單獨供貨，分別集成到第三方的控制系統(tǒng)中。 3、采用標準的 Windows 操作系統(tǒng)。 4、支持所有主流的現場總線。,23,性能,BCxxxx,BXxxxx,CX1000,PC,成本,適用于所有平臺,TwinCAT: 一個工具,TwinCAT: I/O, PLC, NC PTP, NC I,TwinCAT的硬件平臺,24,Windows NT, 20