BECKHOFF技术TwinCAT原理.ppt

1 TwinCAT的工作原理 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 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 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 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 RealtimeoperationofaPLCprogramandNCcontrolwithaPC SPScycle e g 2ms PLCcycle NCcycle e g 1ms NCcycle NCcycle NCcycle 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms e g NC PLCprogram WinNT HMIInterface 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 8 CPU运算能力的分配 Readinputs Writeoutputs Operateprogram WinNT HMIInterface 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 CyclicPLCtaske 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 TimesliceforWindows TimesliceforTwinCAT PLCprogramcyclictask 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 11 TwinCATAutoboot AutologonwithWinNT 1 2 TwinCAT的启动设置 12 Enablingforloadingthebootprojectfortheruntimesystem1 Numberofruntimesystems EnablingforloadingandsavingtheRETAINdatafortheruntime1 PLC启动设置 13 Requirement Themachineshouldworkproperly Thehardware softwareandthemappingsarecorrect ThePLCControlinthestatusonline 创建启动程序 14 TwinCATI 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PLCCX1000 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 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 TwinCATNCPTP 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 18 TwinCATNCI 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 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 TwinCATPLCLibrary TwinCATCNCTwinCATNCITwinCATNCPTP IPC 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 TwinCATPLC BECKHOFF控制系统不同于传统模式 22 TwinCATCNCTwinCATNCITwinCATNCPTP TwinCATPLC TwinCATPLCLibrary BECKHOFF控制系统基于两大技术 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 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 NCPTP NCI TwinCAT的硬件平台 24 WindowsNT 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 O NC服务器 其他既 凸轮 系统管理 ADS PLC控制 诊断既 示波器 用户HMI 用户HMI OPC OCX Dll TCP IP 核心模式 用户模式 ADS ADS ADS OPC ADS ADS ADS ADS I O I O TwinCAT系统 实时服务器 TwinCAT的软件架构