倍福控制器原理介绍

2 1‘
2ms
NC cycle (e.g. 1ms) NC cycle
SPS cycle (e.g. 2ms)
32
3ms
NC cycle PLC cycle
4 2‘
4ms
NC cycle
3
5ms
t t
6
TwinCAT启动的顺序
如果设置了Auto
1
Boot 项为
Enable
Power ON
Start Windows NT
TwinCAT的原理 BECKHOFF技术特点
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的原理 BECKHOFF技术特点
TwinCAT的工作原理
1 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
1
基于PC的 自动化
TwinCAT • 体系结构 • I/O • 控制 • 运动控制 • 插补运动
如果已经在PLC
Control中创建了启动程
序，执行
4
“Create boot project”
Start PLC
结束
7
TwinCAT的原理 BECKHOFF技术特点
CPU运算能力的分配
——传统PLC与PC-Based控制系统的比较
Read inputs Write outputs
Operate program Win NT & HMI Interface
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
3
基于PC的 自动化
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
TwinCAT 的功能
TwinCAT系统服务
TwinCAT的原理 BECKHOFF技术特点
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 TwinCAT 运行模式，即PLC已上电 TwinCAT 配置模式，即PLC未上电 相当于把PLC切换到“RUN”模式 相当于把PLC切换到“Stop” 模式 相当于把PLC切换到“Reset”位置
10
TwinCAT的启动设置
TwinCAT的原理 BECKHOFF技术特点
传统PLC的CPU时间分配
PLC cycle
PLC cycle PC-Based控制系统的CPU时间的分配.
PLC cycle
PLC cycle
t
t
8
PLC任务与Windows任务的时间调度
Cyclic PLC task e.g. 10ms
TwinCAT的原理 BECKHOFF技术特点
10ms
PLC 1 PLC 2
I/O NC 实时内核
映射 现场总线
2
基于PC的 自动化
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
TwinCAT 的结构
TwinCAT的原理 BECKHOFF技术特点
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
20ms
0控m制s 任务实际使用的时间小于时基的定义
30ms
40ms
80% TwinCAT W TC
0ms
PLC
1ms PLC
80% W
2ms
80% W
3ms
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 9
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
TwinCAT的原理 BECKHOFF技术特点
Real time operation of a PLC program and NC control with a PC
NC
PLC program
Win NT & HMI Interface
11
e.g.: 1ms
2 TwinCAT Auto boot
1
Auto logon with Win NT
11
PLC启动设置
TwinCAT的原理 BECKHOFF技术特点
Number of run time systems
控制 • 连通性 实施工程 摘要 问题
基于PC的自动化
TwinCAT的原理 BECKHOFF技术特点
控制的演变发展
工业PC 编程 工具 HMI
通讯
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
路由器
..
CPU I/O NC
4
TwinCAT 实时核的原理
TwinCAT的原理 BECKHOFF技术特点
• 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
5
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分时多任务控制系统的原理
TwinCAT的原理 BECKHOFF技术特点
如果设置了允许 Auto Log On
如果PLC属性中设置了 Boot Project 项的PLC
任务为Enable
2
Start TwinCAT
Windows User Log on
Loading the boot project
3
into the Run-Time