倍福

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无线局域网诊断 用笔记本电脑
无线 局域网
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机器 1
用户现场
机器 2
机器 3
信息技术与自动化技术的完美结合
通过 email 传递错误报告
远程网
ISDN, 调制解调器, 互联网 ISDN, 调制解调器, 互联网
32 \
...
DU
DU
结构比较: 传统方式与PC控制技术
PLC 和 NC 作成 PC 的协处理器卡
协处理器 - PLC • 标准的PLC作成协处理器卡 • I/O 通过现场总线
可视化界面
IPC
PLC SPS NC NC Leistung 现场总线 Steuerung
...
NC - 移动控制通过协处理器 • 在协处理器卡上执行移动控制 • 位置测量和速度控制是通过并行电缆处理的
标准 PLC 快速 PLC
标准 PLC
PC上的软PLC
45
23
15
Pentium 233 AMD K6-2 333 Pentium III 600
对1000个PLC指令的执行时间 系统能力和资源稳定增加 ! • (仅!) 在软件上实现: • 稳定而快速地执行
不同平台上 PLC 的处理时间
5000 6000
软 PLC / 标准 PLC 基准
基准: 执行时间 • 混合的位和字指令 • 装载, 存贮, 比较 Execution time / µs
1200 1000 800
800
基准: 系统限制 • 软PLC程序 (兆字节) • 兆字节 标志存储器 • 极大的 I/O 处理映象 (兆字节)
600 400 200 70 0
20
7.34 7.34
z
4.8 4.8
30
3.87 3.87
z 3. 2 P4 G H
6.2 6.2
0
00 00 00 10 00 10 C9 0 X8 0 X9 0 X9 0 X1 0 X1 0 X1 0 G H 2. 8 X1 0 C
85
B
B
C
C
C
C
0
C
PI II
P4
新自动化结构: 工业PC 作控制系统
• • • •
自动化的标准
OPC-服务器 (针对过程控制的OLE ) 短时间访问 本地 / 远程访问 OPC 用户端接口, 如 Scada 系统
信息技术与自动化技术的完美结合
全部集成于NT 系统，利用所有NT 提供的服务
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ISDN, 调制解调器, 互联网 ISDN, 调制解调器, 互联网 客户工程师
PC控制的基本任务
IEC61131-3 软件 PLC TwinCAT
先进的 PLC-编程系统 • 5 种编程语言 (语句表; 梯形图; 功能图; 流程图; 结构文本) • 可以功能库 / 功能块的形式连接 C 语言 • 强大的库管理 • 自由在线调试
先进的 PLC-调试器 • 监视器 • 流程控制, 电力流程 • 单步运行, 断点 • 观察表 • 数据跟踪, 示波器 • 在线写, 强制, 在线变更 • 通过 TCP/IP 实现世界范围的远程连接
PC 控制组成 • 硬件: PC 和现场总线, 支持所有标准 • 软件: Windows NT 操作系统, PLC, NC PTP, NCI, 倍福 TwinCAT, 应用程序: Windows 软件产品和 C, C++, VB, Delphi • 接口: 标准化软件接口, 分布式配电柜
复杂性
成本
速度 [m/min] 加速度 [m/sec/sec] 跳变 [scaled to -1,0,+1] 位置 [mm]
PTP: DYNAMICS
100
80
60
40
20
0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8
12 2 10 1000 8 6 4 800 2 0 -2 600 -4 -6 0 -8 400 -10 -12 -14 200 -16 -18 -20 0 -22 -2
优点： • 成本低 • 减少了组件: 可靠性增加, 改善了互换性 • 降低复杂性: 减少工程量, 把较多的时间 用于过程的优化上
新自动化结构: 工业PC 作控制系统
PC 硬件是标准化的和可互换的
独立于硬件供应商
现场总线 I/O 通过现场总线实现标准化，因此可互换
独立于硬件供应商
因特x86 处理器系列和微软操作系统保持了连续性
s
位置测量
3相 电机
驱动单元
新自动化结构: 工业PC 作控制系统
电话上网 扫描仪 打印机
VGA 显示器
软盘
硬盘
局域网
Modem
RS 232 C
并行口
应用程序平台
• 操作员界面 • Scada • Windows 应用程序
用户模式
程序开发平台
System Manager PLC NC PTP NCI
PC控制的基本任务
TwinCAT NC PTP 执行 NC 运动控制
坐标结构 • 最多 256 个坐标 • 无需坐标配置 • 无需选择坐标类型 • 无需测量映射系统和驱动 坐标类型 • 伺服轴: 电动的, 液压的 • 步进电机驱动 • 变频驱动 坐标功能 • PTP 定位 • 主/从功能 • 电子变速箱 • 凸轮系统 • 飞轮前馈 PLC 接口 • 坐标控制功能块 • 通过 NC<->PLC 结构实现 循环接口
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PC控制
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信息技术与自动化技术的完美结合
对管理层和生产层的 IT 集成
分为 4 层的 IT 系统: 基于PC 并采用 NT 技术的系统: • 管理层 • 过程管理 • 过程监视 服务器 • 过程控制 IT 管理层
PC 控制与传统控制的比较
传统控制组成 • 硬件: 可视化 PC, PLC, NC/CNC 模块, 微处理器系 统 • 软件: 多个操作系统, 编程语言, 编程系统 • 接口: 在硬件设备之间, 在软件系统之间, 集中式配 电柜
系统比较
降低 - 40% 100% 降低 - 60% 100%
60% 40% 传统 PCC 传统 PCC
5592 4592
整数运算 16/32 位 位运算 1/16/32位
4000 5000
混合运算
3000
执行时间 [µs/1.000 代码行]
2657.01 2657.01
2000
1000
495.6 495.6 362.23 362.23 81.5 81.5 24.56 24.56
M Hz
13.95 13.95
程序运算
程序运算
读输入
写输出
读输入
PLC 周期
PLC 周期
写输出 t
PC控制的基本任务
在 PC 上运行 PLC
软件 PLC: 预留了操作系统的计算容量 软件 PLC 以固定周期运行, 剩余的 PC 容量用于运行 Windows NT 和 HMI 程序
PC 上 一个 PLC 程序的实时运行 Windows NT和 HMI程 序 读输入
IPC
Leistung 控制 PLC NC
NC - 对PLC的位移控制 • 位移闭环控制在专门的NC硬件协处理器上执行 • 位置测量和速度控制是通过并行电缆处理的
在自动化结构中, PC • 实现操作员界面 • 处理 HMI 程序并完成通信任务 • 在三个系统中它的CPU功能最强
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...
时间 [sec]
PTP 定位: s, v, a, da/dt
通过功能块实现动作控制
坐标结构
PC控制的基本任务
对自动化的软件接口
微软标准 • ActiveX-组件: AdsOCX, DLL • 访问方法: 同步, 异步, 循环, 更改报告 • 对 Visual Basic, Visual C++, Delphi, 等的接口.
50 0 1 5 10 20 30
数量
• 系统设计推荐: 大约 50% 的负载用作 NC -任务, 剩余容量用于 • PLC 和 • NT 下的 HMI 程序
在 Intel 奔腾 III 500 MHz 系统上，软 NC PTP 对 N 个坐标的执行时间
坐标数量
新自动化结构: 工业PC 作控制系统
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PC 控制: PC 兼容的开放式控制系统
结构比较: 传统方式与PC 控制技术
新自动化结构: 工业PC机作控制系统
执行: PC控制的基本任务 PC控制: 信息技术与自动化技术的结合
结构比较: 传统方式与PC控制技术
传统的 PLC 和 NC
传统的 PLC • 带有协处理器卡的标准 PLC • I/0 通过现场总线或并行电缆 可视化界面
软 NC PTP 基准
基准: 执行时间 • 具有外形轮廓 定位 • 附加位移闭环控制 循环时间和执行时间
450 400 350 300 252 µs 250 200 150 100 75 µs 52 µs 132 µs
Execution time / µs
370 µs
建立系统负载
• 执行时间 / 循环时间×100 =系统负载 (%) • 在奔腾III 系统上每个轴约需13 µs 执行时 间 系统设计: 可优化循环时间和坐标
DU
DU
在这个自动化结构中，PC • 实现操作员界面 • 处理 HMI 程序并完成通信任务 • 在三个系统中它的CPU功能最强
I/O
驱动单元
结构比较: 传统方式与PC控制技术
在PC上的PLC 和运动控制
在PC上的PLC • 具有硬实时能力的软件PLC • I/O 通过现场总线实现通信, 支持所有标准
可视化界面
IEC61131-3 PLC
IPC
I/O
NC 移动控制
NC - 在PC上的运动控制 • 位移闭环控制在PC处理器上执行 • 位置测量和速度控制通过现场总线与 MC 循环时间同步 进行交换
I/O for PLC 伺服, FI, 继电器
v
优点 • 集中的结构提供了较好的灵活性 • 接口少，效率高 • 现场部件通常是非智能型的，不用设置即可被容易地更换
对软件和专项技术的投资得到长期保护
PC 控制提供了 PLC, NC, 闭环控制, ... - 在标准硬件上完成项目应用 某一厂家的所有设备采用同一个标准的硬件平台
PC控制的基本任务
比较: 传统 PLC 运行模式
标准 PLC: 程序被周而复始循环地运行, 固
定 周期是运行模式之一
标准 PLC上 一个程序的实时运行
例如. 1ms
2ms
3ms
4ms
5ms
t NC 周期 (例如. 1ms) NC 周期 PLC 周期 (例如. 2ms) NC 周期 PLC 周期 NC 周期 t
IEC 61131 任务
任务 1 具有优先级 0 和 循环时间 10 ms 任务 2 具有优先级 1 和 循环时间 30 ms 任务 3 具有优先级 2 和 循环时间 40 ms
生产模型
主控系统:
基于NT 的 PC 控制
• • PC 技术 I/O: 开放的现场总线系统
PC 工作站
PC 工作站
局域网
PC-控制
Hale Waihona Puke BaiduPC- 控制
PC用作传统PLC
核模式 I/O Server PLC Server NC PTP Server NCI Server
DOS / Windows NT / CE I/O 映射
Lightbus
实时核扩展
Profibus
Interbus
CANopen
DeviceNet
Sercos
Ethernet
新自动化结构: 工业PC 作控制系统
0
10
20 任务 1 中断 任务 2
30
40
50 t (ms) 任务 1 中断 任务 3
PC控制的基本任务
TwinCAT 系统管理器负责 I/O 连接
特性 • 连接 I/O 设备和任务变量 • 连接 各任务之间的变量 • 相容数据域和过程映象的交换 开放性: 支持所有 (现场总线) 标准 • 倍福 Lightbus • Profibus • InterBus • CANopen • DeviceNet • Sercos • 以太网 TCP/IP • PC 卡上的存储器接口 (DPRAM) 在线分析 • 在线描述 • 在线观察窗 • 强制和写任务变量及I/O 设备
Windows NT 和 HMI 程序
程序运算
程序运算
PLC 周期
PLC 周期
程序运算 t
读输入
写输出
读输入
写输出
PC控制的基本任务
在 PC 上运行 PLC 和 NC
PLC 任务 和 NC 任务定时地通过多任务去运行 周期性地获取操作系统的计算时间
在PC 上 一个 PLC 程序和 NC 控制的实时运行 PLC 服务 Windows NT 和 HMI程序 NC 服务