倍福 PC 控制技术
倍福安全技术课件
倍福安全技术可以与企业现有 的IT系统和OT系统进行无缝集
成，实现统一的安全管理。
02 工业网络安全原理与策略
CHAPTER
工问。
通过加密技术，如高级加密标准（AES）或其他密码学方 法，保护数据的机密性。
原理2：完整性。防止未经授权的数据修改或破坏。
倍福工业PC的硬件安全技术
硬件防火墙
集成硬件防火墙，有效阻 止未经授权的访问，确保 系统安全。
加密技术
采用硬件加密模块，保护 存储数据和传输数据的安 全性。
抗干扰设计
采用工业级元器件和抗干 扰设计，确保在恶劣环境 下的稳定运行。
倍福工业PC的软件安全技术
01
02
03
04
操作系统安全
采用经过安全加固的操作系统 ，降低系统漏洞和病毒感染的
通过数字签名和哈希函数等技术，确保数据在传输和存储 过程中的完整性和可信度。
原理3：可用性。确保授权用户能够正常访问和使用资源 。
通过防火墙、入侵检测系统（IDS）等防护措施，防止网 络攻击和拒绝服务（DoS）攻击，确保服务的可用性。
工业网络安全策略
策略1：最小权限原则。
仅授予用户和应用程序必要的最小权限，以减少潜在的安全风险。通过角色管理 和访问控制列表（ACL）来实现。
倍福安全技术课件大纲
目录
CONTENTS
• 倍福安全技术概述 • 工业网络安全原理与策略 • 倍福工业PC的安全技术 • 倍福安全技术的实践与案例分析
01 倍福安全技术概述
CHAPTER
倍福安全技术简介
定义与背景
倍福安全技术是倍福公司针对工业自动化领域推出的一套全方位的安全解决方 案。它采用先进的安全理念和技术手段，确保工业控制系统的网络安全、功能 安全与数据安全。
模块化、可扩展的控制技术助力提升移印系统性能
Application应用案例 产品
基于 PC 的开放式控制架构可以将系统集成到客户网络中，
并提供全面的诊断功能。
此外，除了掌握核心工艺之外，还必须集
成装卸系统以及印前和印后处理装置。
这些工
艺步骤在很多情况下对确保油墨干燥并附着在
承印物表面来说至关重要。
“我们的第一台设备是机电式的，结构极
其简单。
“操作人员必须手动装卸承印物，通
常只能单色或双色印刷这些承印物。
”Manuele
Baggini 回忆道。
当然，随着时间的推移和电
气及气动自动化系统的发展，Comec Italia 的
案例应用Application
Comec Italia 的移印机几乎可以高精度、高速度地印刷一切物体
Comec Italia 使用 TwinCAT 软件实现
移印系统的自动化，并根据具体需求使用倍
福的各种面板型 PC：CP2216、CP2712、。
倍福:基于PC的控制技术助力橱柜生产智能化
倍福：基于PC的控制技术助力橱柜生产智能化德国倍福自动化有限公司【期刊名称】《自动化博览》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】3页(P52-54)【作者】德国倍福自动化有限公司【作者单位】【正文语种】中文欧洲最大的橱柜制造商柏丽橱柜公司位于德国威尔市的两家工厂每年能够生产超过58万套橱柜。
这是真正意义上的批量生产，但这里真正的特色是同时还可以完成客户定制订单。
Beckhoff 基于 PC 的控制技术为实现生产部件和生产数据的通用透明性提供了理想的基础，能够在数量为 1 的批量生产中灵活、有效地提供个性化橱柜——完全符合工业 4.0 的理念。
每天有约 2600 套整体橱柜从柏丽的两个生产工厂离开，交付到客户手中。
柏丽技术总监 Martin Henkenjohann 表示：“尽管是批量生产，我们完全根据客户的意愿来制造橱柜，这意味着生产批量数量最小可以为 1。
为了实现这一目标，我们早在 1990 年开始，就保持整个生产过程中所有的部件和生产数据透明性和通用性，包括设计数据和个性化加工步骤，我们始终能够确切地知道哪里有某个特定的厨房家具在加工序列中，从而让我们能够应对日益变化的客户需求。
”实现先进的工业 4.0 理念，以及在生产中获得更高的灵活性的前提是确保所有机器和部件数据的透明性。
Martin Henkenjohann 在解释这对于柏丽的意义时说道：“实时跟踪整个工艺过程的能力是基本要求。
在柏丽这通过贴上一个包含一件家具所有必要信息的条形码标签开始，标签包含关于各种机器上进一步的加工步骤的生产方面的信息与详细的物流信息，如装货时间和卡车信息或送货地址。
每台加工机器扫描条形码并从中央Oracle 数据库或从Web服务检索相关的机器数据。
”实时数据的透明性使得每天生产2600套个性化橱柜成为可能。
88个不同的门板设计构成这一过程的基础，而且每个设计的后面都有250个不同的条目。
根据门板的样式，以及诸如配件和把手或面板型号等，可以打造出各种落地橱柜、壁柜和立式橱柜。
德国倍福产品的优点
德国倍福产品的优点德国倍福（BECKHOFF）产品特点总结德国倍福产品是基于PC控制技术的开放式控制系统，产品范围包括工业PC、现场总线组件、驱动技术和自动化软件。
这些产品既可以作为独立的组件使用，也可将它集成到一个完整的控制系统中，适用于各行业领域。
倍福产品同一标杆的产品也就是竞争对手主要是欧美系一线品牌的自动化产品，例如西门子、AB等，下面我们通过对比对倍福的产品各组成部分进行一个特点分析：1、倍福的现场总线产品技术在国内有过很多成功项目，支持IE61131-3标准PLC语言，支持LIGHTBUS、ProfiBUS、InterBUS、CANopen、DeviceNet、ControlNet、Modbus、SERCOS、RS485、RS232和Ethernet TCP/IP、USB，还有ProfiNET、CC-Link和EtherCAT等现场总线，并可以将不同的现场总线协议整合到一个控制器中，可以根据要求选择不同的总线系统，各种总线系统都采用统一的编程语言。
产品组态灵活，功能强大，精确配置I/O点数，充分考虑用户整体方案综合成本，节省大量布线和空间，为用户提供完善满意的售前售后服务和技术支持！2、各种I/O通用于所有的现场总线系统，只是由不同协议的现场总线耦合器来提供不同的现场总线类型，方便产品的长期应用和选择。
各种I/O端子，包括2点、4点、8点数字量信号（5VDC\24VDC\48VDC\120VDC\230VDC\NAMUR\高速计数器等），模拟量（0-10V,±10V,0-20mA,4-20mA热电偶、热电阻、电阻桥、可接示波器和直接与5/1A电流互感器相连，它可通过现场总线系统进行网络分析和供电管理，采集电流、电压、有效功率、视在功率和功率因数cosφ，每秒64000次采样计算有效值，其测量精度可达到全刻度值的0.1%，广泛用于对电网参数有要求的供配电系统中；也可以控制5.5KW以下电机，通过现场总线对电机进行控制，可以采集电机的电流、电压、有效功率、视在功率和功率因数cosφ以及通断次数，并进行相关的保护。
倍福基于PC控制技术打造智慧物流解决方案
32:FOCUS聚焦•物流仓储倍福：基于PC控制技术打造智慧物流解决方案智能化设备需要自动化控制系统拥有更高的处理速度、更大的数据存储能力和更高的网络通讯能力。
基于PC的控制系统可以很好地解决以上的问题，已经成为设备制造商的主流选择O★本刊记者/文晓公司客户经理于良自1980年公司成立以来，倍福自动化始终坚持基于PC 的控制技术路线，研发了大量的创新产品和解决方案，其中TwinCAT自动化软件和EtherCAT工业实时以太网更是在自动化技术领域拥有里程碑式的意义，这正是倍福得以持续发展的原因所在。
倍福自动化致力于实现基于PC控制技术的开放式自动化系统，其产品包括工业PC、现场总线组件、驱动产品和自动化软件。
这些产品既可作为独立的组件应用于智能物流设备中，也可作为整个物流系统的开发平台，拥有强大的开放性和兼容性。
苜茹但疊：倍福可为物流仓储行业提供哪些产品或解决方案？独特的竞争优势体现在哪些方面？于良：近年来，从自动化立体仓库到不同形式的输送机，再到现代物流配送和订单履行中心的智能分拣类设备，倍福自动化的产品在国内外物流行业都得到广泛的应用和认可。
倍福自动化坚持PC控制的技术路线，提供了一系列稳定、功能强的自动化产品。
功能强大的TwinCAT3自动化平台，使所有开发工作在一个开发环境Visual Studio®下实现，工程师只需要管理一套程序。
它支持模块化编程，可根据工程师的习惯在IEC61131-3、C++和MATLAB/Simulink之间选择，并可以在同一个程序中调用。
使工程师能够轻松处理包括大数据、模式识别、状态监测、功率监测、标准PLC逻辑和运动控制在内的各种任务。
适合DIN导轨安装的嵌入式PC控制器能够在恶劣的仓库环境中工作，并与I/O、驱动器及其它组件一起放置在同一个控制柜中。
因此，不再需要在IT部门安装服务器，也节省了现场的PC隔离柜，提高设备稳定性的同时，减少了现场调试安装的成本。
倍福科技自动化_技术篇_方案篇
05.07.2012 21
Scientific Automation Technology
倍福科技自动化应用篇－状态监控
状态监控：通过对机械的相关部件的信号 （如：震动、温度。湿度和能量）采集和 信号分析，对设备的故障进行诊断和对设 备的运行作出预测性的维护
能够更快的查找出故障 o 齿轮箱故障 o轴承 o其他机械故障诊断等
Scientific Automation Technology
倍福科技自动化的开发平台－运动控制架构
Layer
+ -
SP
Pos Ctrl Velo Preset Pos Meas.
LIGHTBUS
Limit
+ + Scale & Limit
PLC C/C++
NC PTP NC I CNC
IO
Layer Layer
EtherCAT采用集中帧通讯，可直达 I/O 模块， 无需子网支持
EtherCAT的从站协议完全由硬件芯片实现(on the fly)
基于分布时钟的高级实时特性：同步(1us)、 时间戳、超采样
完全兼容现有以太网，无缝集成现有总线设备
Data n
Ethernet
Scientific Automation Technology
多个工程在不同核中运行 可以任意定义每个核的时基
2. 大容量高速存储(RAM和固态硬盘，内容容量近 乎无限
3. 高性能工业主板 4. 符合工业设计标准的机箱结构 5. 嵌入式PC适于DIN导轨安装，更适于工业应用
6
Scientific Automation Technology
倍福科技自动化的支撑技术（二）：实时多任务内核
倍福控制器使用手册
倍福控制器使用手册
倍福控制器是一个用于控制和监控设备的设备，它通常用于工
业自动化和机器人控制等领域。
下面是倍福控制器的使用手册：
1. 基本介绍，首先，让我们来了解一下倍福控制器的基本功能
和特点。
倍福控制器通常具有多种输入输出接口，可以与各种传感
器和执行器进行通信，实现对设备的精确控制和监控。
2. 连接与安装，在使用倍福控制器之前，需要确保正确连接所
有的传感器和执行器，并将控制器安装在合适的位置。
使用手册会
详细介绍如何进行连接和安装，并提供相关的注意事项和安全提示。
3. 软件设置，倍福控制器通常配备相应的软件，用户可以通过
软件对控制器进行配置和编程。
使用手册会介绍如何进行软件的安
装和设置，以及如何编写控制程序和进行参数调整。
4. 操作指南，使用手册会详细介绍如何操作倍福控制器，包括
如何启动和停止控制器，如何进行手动和自动模式切换，以及如何
监控设备状态和故障诊断等。
5. 故障排除，在使用倍福控制器的过程中，可能会遇到各种故障和问题，使用手册会提供常见故障的排除方法和解决方案，帮助用户快速解决问题。
6. 安全注意事项，最后，使用手册会列出一些使用倍福控制器时需要注意的安全事项，以及避免误操作和意外伤害的建议。
总之，倍福控制器的使用手册将会全面介绍控制器的安装、配置、操作和故障排除等方面的内容，帮助用户更好地理解和使用倍福控制器。
希望这些信息能够对你有所帮助。
倍福基于PC的楼宇自控技术,闪耀广州智能建筑展
灯 光 控制 系统 ） 、德 国 慕尼 黑 安联 球 场 （ 面 全 的照 明及 设 备 监控 系统 ） 瑞士 苏 黎世 Ｄ ｌｅ 、 ｏｄ ｒ 大 酒店 （ 酒店 客房 控 制及 Ｈ Ａ Ｖ Ｃ、灯 光控制 系
统） 、苏 州 Ｐ ＷＯ 厂 房 （ Ｖ Ｃ，Ｄ Ｌ ＨＡ Ａ Ｉ照 明控
制 系统 ）浙 江东方 豪生 大酒店 （ Ｖ Ｃ及灯 光 ， 、 ＨＡ Ｅ Ｏ ｅ ｎ技术 无线 控制 系统 ）广 州电视塔 （ ｎ ｃａ 、 高
子 模块 集成入 控制系 统中 ，所 以说 良好 的开放性 是 Ｂ ｃｈ ｆ楼 宇 自动化控 制平 台的 另一个优 点 。 ｅｋｏ 此 次 参展 ，倍 福全 面展 示 了家 居 自动 化、 照 明、 幕 墙控制 、 操作 和监控 、 中央空 调 系统 （ Ｖ Ｃ） ＨＡ 、 独 立房 间控制 、远程维 护 、能源数 据记录等 楼宇
ห้องสมุดไป่ตู้
员，在中国已经发展１年，目前已成为亚洲最大、世界第二规模的行业盛会。作为 ５
全球领先的 自 动化供应商 ，德国倍福（ｅ ｋ ｏ ） Ｂ ｃ ｈ ｆ首次参展 “ ｆ 广州 国际建筑电气技术 展览会 ”， 并为观众带去了Ｂ ｃ ｈ ｆ ｅ ｋ ｏｆ ￣于Ｐ 控制技术的楼宇自动化解决方案 。 Ｃ
楼宇产品经理 Ｂ ｒｄＨ １ ｈ ｒ ｅｎ ６ｓ ｅ 参与本次展会 ｃ
【 一
基于Ｐ 的楼宇自控 Ｃ 技术，闪耀广州智能建筑展
２ １年６ 至１ 日 “ ０ ０ 月９ ２ 广州国际建筑电气技术展览会 ” “ ｔ 与 广州国际照明展览会 ” 同期举行 ，创记录地吸引了全球近５ ０ ０ ３ ０ 名观众到场参观 。该展会是德国法兰克福 展览有限公司旗下的 “ 法兰克福国际灯光照明及建筑物技术与设备展览会”中的一
基于工业PC和伺服产品的生产制造技术助力提升性能、速度和效率
38│Solution For the Club │解决方案俱乐部基于工业 PC 和伺服产品的生产制造技术助力提升性能、速度和效率PC 控制技术实现传统螺旋叶片成型过程的自动化成立于 2015 年的 RoboHelix 公司推出了全球首款全自动机器人化叶片成型机，为螺旋叶片成型行业带来了革新。
传统的液压叶片成型机使用的是与叶片物理参数相对应的模具。
因此，传统工艺需要用到许多这种昂贵而笨重的模具，而且视模具的大小不同，模具制作和设置时间往往需要半小时到一小时。
RoboHelix 公司创始人兼 CEO Hayel Smair 评论说道：“这种制造工艺自工业革命以来就一直存在。
”公司的目标是将批量加工时间从几小时缩短到几分钟。
公司拥有丰富的机器人技术背景，Smair 解释道：“我意识到螺旋叶片从扁平坯件变形时涉及到很多精确的运动，于是我采用了一个机器人化的系统来仿真这些运动。
”AX5000 伺服驱动器可以精确控制 AM8000 伺服电机经过评估，我们选用了倍福的驱动产品实施新生产系统中的伺服轴。
负责 RoboHelix 机器的电气设计、集成和编程的工程师 Budhaditya Majumdar 博士说道：“市场上•德国倍福自动化有限公司很少有企业能够为我们提供集高精度、强大性能以及低成本等优点于一体的伺服电机。
自从我们与倍福展开合作后，他们现在不仅可为我们提供运动控制产品和安全相关产品，而且还能提供 HMI 产品！”基于 PC 的控制技术可以轻松适应不同的机器型号RoboHelix 机器系列有多种型号，PLC 程序的轻松移植是实现批量生产的关键。
Budhaditya Majumdar 博士解释道：“我们不希望在齿轮比或螺杆的机电设计发生改变时都要修改程序。
TwinCAT 和基于 PC 的控制结构让我们无需更改 PLC 代码即可调整驱动器、电机和机电参数。
”RoboHelix 机器使用的 CX5140 是一款搭载四核处理器的嵌入式控制器。
钥匙技术:倍福基于PC的控制技术应用于制造精度为10微米的高精度钥匙生产
钥匙技术：倍福基于PC的控制技术应用于制造精度为10微
米的高精度钥匙生产
佚名
【期刊名称】《智慧工厂》
【年(卷),期】2017(000)007
【摘要】<正>0.01世界上有数以百万计的人手中都持有Wilka生产的0.01毫米精确度钥匙。
不管其生产要求多么严苛,Wilka生产出来的钥匙及锁芯必须都是毫无瑕疵的。
锁和钥匙产品需要非常高效和高精度的生产技术,而该生产技术甚至可以补偿好几度的温度波动,这一点让人非常震惊。
Aumat和AST选择了使用倍福基于PC的控制技
【总页数】3页(P32-34)
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.倍福PC控制技术营造神奇水景 Beckhoff嵌入式控制器是打开“Waterdoor”的钥匙 [J], ;
2.倍福:基于PC的控制技术助力橱柜生产智能化 [J], 德国倍福自动化有限公司
3.全新的通用型工业PC进一步拓展了基于PC的控制技术的应用范围——倍福工业PC产品及营销经理Roland van Mark谈超紧凑型C6015工业PC [J],
4.倍福:基于PC控制技术打造智慧物流解决方案 [J], 文晓
5.倍福应用制造精度为10μm的高精度钥匙技术 [J],
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走在前沿的自动化,倍福展示新一代PC控制技术
FEATURE展会专题回顾工业发展的历程，人类生产活动从人力时代进入电气化时代之后，生产效率得到了巨大的提升，这其中工业控制技术发挥了重要的作用——自动化运行的机器代替了落后的人工，将工业经济推到了一个全新的高度。
而今天，数字化时代正在驶来，一场新的工业变革催生着前所未有机遇。
数字化时代核心是信息技术和自动化技术的融合，而基于pc的自动化解决方案能够更好地结合人工智、大数据和边缘计算等技术，无疑是新一代工业最理想的控制架构。
在2020年工博会上，德国倍福自动化展示了领先的边缘计算、人工智能、工业5G、磁悬浮输送系统等新型的自动化技术和行业解决方案。
作为全球自动化新技术的驱动者，倍福一直坚持探索基于PC的控制技术，40年来行业深耕，研发出大量创新产品，包括工业PC、现场总线模块、驱动产品和TwinCAT自动化等产品组合，为各个工控领域提供了开放式自动化系统和完整的解决方案。
图1.XPIanar平面磁悬浮输施统XPlanar由传输平面与动子托盘组成，其中传输平面采用模块化布置方式，用户可以根据需求扩展面积。
而动子部分基于六个维度定位能力，可以快速、灵活及高精度定位。
XPlanar可以代替机器人，进行包装，分拣、移动工位等任务，由于使用磁悬浮技术，动子与平面非接触、无噪音、无磨损，进一步提升了输送效率和灵活度。
此外，倍福还展示了XTS磁悬浮输送系统，该系统由直线电机驱动模块组、驱动电源、位置反馈、动子滑块、机械导轨组成，是一种模块化、闭环的机电一体化运动控制系统，完美结合了旋转和直线驱动系统，能满足多批量及多工序的生产。
磁悬浮输送系銃柔性是自动化系统设计考量的一个重要维度，尤其是在个性化生产时代，除了功能和性能的提升，还要保证机器的灵活度。
倍福XPlanar平面磁悬浮输送系统是一款具有革命意义的创新产品，该系统能够在传输平面上以任何路径自由运行，可以说平面有多大，运动空间就有多大。
工业5G技术的应用数字化时代对于工业数据传输提出了更多需求，越来越多的机器设备连接上网，结合云端的数据分析，以实现远程监控和维护等功能。
采用Beckhoff的PC控制技术有何技术特点和优势
Beckhoff的PC控制技术具有如下的技术特点和优势：
●硬件技术更新时间逐渐缩短，易于维护和升级
●软件操作系统平台技术发展迅猛，基于Windows系统平台可支持多种开放标准(OPC、
SQL、XML…)
●IPC的整体运算速度、计算能力、存储能力超强
●外围接口设备形式多、范围广、功能强大（PCI、以太网、USB、显示接口等）
●具备Internet/Intranet联网能力，轻松实现人机交互功能，打造ERP系统
●单机可实现HMI、图像处理和数据管理功能
●强大的远程控制、监视和诊断能力
●开放灵活的模块化结构
●更新了硬盘等介质的设计理念，提高了IPC的可靠性和实用能力
●采用“无头”式的IPC控制技术，更新了人们传统的观念
搭载Beckhoff开发的控制功能十分十分完善的TwinCAT平台，更可实现：
●具备实时控制能力的多控制器（最多4套，每套4个任务，最小任务周期可达50微秒）●全面支持90%以上市场占有率的现场总线，如：Profibus、DeviceNet、CANopen、SERCOS、
Modbus、COM232/485、Ethernet和USB等
●TwinCAT全面集成PLC/NC PTP/NC I/CNC/HMI功能于一体，强壮的软件体系结构使得其
应用能力的适应能力非常强大，可以轻松集成第三方的产品于系统之中
●稳定性好，可以免受Windows蓝屏死机的影响。
倍福运动控制系统
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
倍福基于PC的运动控制技术—TwinCAT运动控制系统
2、TwinCAT—软件平台及功能
逻辑运算 与处理
PLC PLC
位置，速度 加速度控制
路径规划 闭环控制
同步，凸轮 飞剪等
1、倍福的PC控制理念:
在 PC 上运行 PLC 和 NC
PLC 任务 和 NC 任务定时地以多任务多线程独立运行 周期性地获取CPU的计算时间
控制机制
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
例如. 1ms
2ms
3ms
齿条插补
倍福基于PC的运动控制技术—TwinCAT运动控制系统
2.3、TwinCAT CNC
最多控制轴数：64坐标轴/12主轴
N00 #KIN ID [1] N10 #RTCP ON N20 G01 G18 X0 Y0 Z0 B90 F500 N30 X-4 N40 G02 X-20 I-40 B-90 F2000 N50 ................. ........................
通用插补
PLC PLC
NC PTP
PLC NCPTP NCI/CNC
TwinCAT –PC Control PLC/NC PTP/CNC
倍福基于PC的运动控制技术—TwinCAT运动控制系统
2、TwinCAT—软件平台及功能 I/O, PLC, NC PTP, NCI/CNC高度集成在一个平台中
倍福 PC 控制技术解读
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
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
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
32 \
...
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
对软件和专项技术的投资得到长期保护
倍福控制器-TwinCAT原理介绍
02
TwinCAT系统概述
TwinCAT系统架构
实时核心
运行时系统
TwinCAT实时核心是基于Windows操 作系统的实时扩展，它提供了实时任 务调度、内存管理和硬件访问等核心 功能。
TwinCAT运行时系统负责执行实时任 务和非实时任务，管理任务间的通信 和数据交换，确保系统的实时性和稳 定性。
数据采集与处理
实时数据采集
倍福控制器通过高速通信接口实 时采集现场数据，确保数据的准
确性和实时性。
数据处理
TwinCAT提供强大的数据处理功能 ，可以对采集的数据进行实时分析 、处理和存储。
数据可视化
通过TwinCAT的HMI组件，可以将 处理后的数据以图表、曲线等形式 进行可视化展示，方便用户直观了 解系统状态。
试和优化。
06
倍福控制器与TwinCAT的 性能优化
硬件加速技术
利用高性能处理器
倍福控制器采用多核处理器，实现并行计算和高速数据处理，提 高系统整体性能。
专用硬件加速器
针对特定任务，如运动控制、图像处理等，倍福提供专用硬件加 速器，大幅提升处理速度。
高速通信接口
采用EtherCAT、Profinet等高速工业以太网通信协议，确保数 据传输的实时性和准确性。
。
灵活性
TwinCAT支持多种编程语言和控制 策略，用户可根据实际需求灵活选
择，实现个性化定制。
A
B
C
D
扩展性
倍福控制器与TwinCAT的集成支持模块化 设计，用户可根据实际需求扩展硬件和软 件功能，实现系统升级和扩展。
易用性
TwinCAT提供直观的编程环境和丰富的库 函数，降低编程难度，提高开发效率。
倍福基于 PC 的 CNC 加工控制方案
运动控制自动化软件I/O 工业PCBeckhoff 基于 PC 和 EtherCAT 的 CNC 解决方案将所有设备功能集成到一个统一的硬件和软件平台中，它的功能非常强大，具有良好的开放性和极大的灵活性。
通用的 TwinCAT 自动化软件与高速 EtherCAT现场总线系统、工业 PC、控制面板、I/O 端子模块和驱动产品配套使用，构成了一个完整的 CNC 系统解决方案，从而大大提高了生产设备的效率，使得控制器的设计变得更加精益，同时还能够显著降低硬件、工程、调试和维护成本。
Beckhoff CNC 平台适合用于所有行业、加工工艺及各种机床运动：从小型义齿加工中心和木材加工机械，到复杂的等离子切割和焊接设备。
Beckhoff 的 CNC 解决方案具有可扩展性和模块化性，可满足模块化设计和多功能机床设计的严格要求。
/CNCBeckhoff CNC 解决方案满足各种性能需求的 PC 控制平台Beckhoff 可提供各种性能等级的 CNC 解决方案：从集成有 I/O 接口的紧凑型嵌入式控制器到采用多核处理器的高性能工业 PC。
用户可以在可选功能与可升级的硬件平台之间选择，根据具体的性能要求选择一款最合适、最经济高效的 CNC 控制器。
同时，Beckhoff 还可提供各种操作设备：从多点触控面板到针对通用机床的 CNC 面板和客户定制面板。
所有 Beckhoff 控制器都采用 TwinCAT 自动化软件进行配置和编程。
坚持使用现场总线技术EtherCAT 超高速实时以太网系统是一个用于 I/O、驱动和安全技术的集成式通讯系统。
EtherCAT 的更新和响应时间小于 1 毫秒，非常适合用于高速加工中的快速切换功能，这些功能是切割和焊接设备所必需的。
EtherCAT 网关端子模块能够连接各种外围设备和现场总线。
昂贵的专用硬件由防护等级为 IP 20 和 IP 67 的 BeckhoffEtherCAT I/O 取代，从而大大降低了系统成本。
倍福基于 PC 的控制：无缝集成测量技术
倍福基于PC 的控制：无缝集成测量技术导语：智能电网避免出现电力故障，在这里，Beckhoff集成了无缝测量技术的基于PC 的控制平台扮演着重要角色。
随着能耗的不断增加以及可再生能源的大规模扩张，瑞典电网变得越来越不稳定。
不仅如此，还存在一些特定的地域性困难，因为高架电缆要穿越数公里茂密的森林和不平的地面是常有的事。
电力故障会影响到千家万户及许多公司的供电正常，将会造成巨大的经济损失，也给电力公司带来了巨大挑战。
为了减少功率波动或故障，瑞典公司dLaboratory Sweden AB 已经开发出一种可以早期就检测并报告电网崩溃情况的技术，防止出现电网故障。
在这里，Beckhoff集成了无缝测量技术的基于PC 的控制平台扮演着重要角色。
电力故障通常是由于各种未知因素引起的干扰造成的。
老旧的输电线路可能会引起更多其它问题；再加上穿越森林的高架电缆也容易受到植被的干扰。
例如，树木倒下来或长得太高都会引起短路和电缆接地，从而导致电网崩溃。
dLaboratory 开发的智能电网系统由配备有一个连接互联网的测量系统dBox 和采集并自动分析测得的电网崩溃数据的分析软件dAnalysis 构成。
dBox 记录电网中的每个偏移，并在云中分析数据。
电力供应商通过Email 定期接收电网状态更新信息，这样公司就能够快速识别错误并启动远程预防性维修措施。
这样可以提高电力供应的可靠性和品质。
“用户可以修改分析设备中的Web 接口设置，从而能够自动分析各个测量值组。
”dLaboratory 公司创始人Magnus Akke 说道。
可以在数据库中搜索分析结果，然后对这些结果进行检查，以确定是否采取什么必要措施。
它们以一个包含防护措施细节的列表形式呈现，或者以一个可以缩放的用于单个条目的时间表形式提供。
瑞典公司dLaboratory Sweden AB 于2010 由Magnus Akke、Frederik Akke 和Lars Wollung（从左至右）创立，公司开发了一项可以早期就检测并报告电网崩溃情况的技术，以防止电网出现故障测量系统由一台装有倍福TwinCAT 3 自动化软件的CX2040 嵌入式控制器控制，后面直接插接EtherCAT 端子模块，用于测量电压和电流，以及信号传输情况。
基于倍福工业PC和EtherCAT控制技术的双馈风力发电机组主控制系统原理及检修分析
基于倍福工业PC和EtherCAT控制技术的双馈风力发电机组主控制系统原理及检修分析摘要：风力发电机组主控制系统的检修工作是风机运行检修工作的重要组成部分，为保证风机安全、稳定、高效的运行，需要不断加强风力发电机组主控制系统的理论水平和检修能力。
本文以风力发电机组主流的倍福（Beckhoff）基于工业PC 和 EtherCAT 的控制技术为切入点，通过对风力发电机组主控制系统的软件（TwinCAT及主控程序）和硬件（Master PLC、I/O模块、Slave PLC、EtherCAT通信系统、安全链系统等）组成、系统工作原理进行较为深入的分析，同时对风机待机、运行、停机、维护四种状态进行控制策略分析，进而对主控制系统的运行逻辑及原理进行分析，最终归纳总结了主控制系统故障检修分析主要集中在PLC系统、I/O模块、通信回路、各分系统的控制回路等部分，并从检修工作实践中提出了具有针对性的检修策略，对提高检修人员的风机调试检修实际工作中的能力和效率，有着非常深入、实际的帮助和指导。
关键词：风力发电机组；主控制系统；工作原理及运行分析；机组检修分析前言：在国家“30·60”双碳战略目标的时代大背景下，风力发电作为一项重要的新能源技术，每年新增装机量持续大幅提升。
风力发电机组主控制系统的检修工作就成为风电设备运行维护检修工作的重要组成部分。
但是在实际的检修和维护过程中，很多风机检修人员对于主控系统设备的故障分析和处理能力不足，增加了风力发电机组主控制系统检修工作的难度。
因此，本文将从风力发电机的主控制系统的技术原理、系统组成、系统工作原理、系统运行分析着手，进而对主控系统故障进行检修分析和实际检修策略探讨，以期为风力发电机组检修工作人员提供一定的指导和借鉴，保障风力发电机组的安全、稳定、高效的运行。
一、风力发电机组主控制系统组成倍福（Beckhoff）基于工业PC 和 EtherCAT 的控制技术是目前风力发电机组采用最多的的风机主控技术。
BECKHOFF技术原理
BECKHOFF技术原理BECKHOFF技术原理（Beckhoff Technology）是一种基于PC控制技术的开放式自动化技术平台，由德国BECKHOFF公司开发。
该技术通过将传感器、执行器和控制器整合在一起，实现了高性能、高可靠性的自动化系统。
BECKHOFF技术原理的核心原理是基于实时以太网（EtherCAT）通信技术的分布式控制。
实时以太网是一种高速、可靠的通信协议，可以确保数据的实时传输，因此非常适合用于工业自动化。
分布式控制的思想是将控制任务分散到系统的各个节点上，每个节点都有独立的处理器和输入/输出（I/O）模块，通过实时以太网相互通信，实现分布式控制。
BECKHOFF技术原理的另一个关键点是采用面向对象的编程概念。
面向对象编程通过定义对象的属性和方法来描述系统的功能和行为，同时提供了良好的模块化和重用性。
每个节点都可以看作一个对象，通过面向对象编程的思想，可以更加灵活地配置和组织控制系统。
在BECKHOFF技术原理中，硬件部分由PC、EtherCAT总线和I/O模块组成。
PC是整个系统的核心，负责控制和管理各个节点。
EtherCAT总线连接了各个节点，实现数据的高速传输和同步。
I/O模块负责与传感器和执行器进行数据交换，包括模拟量输入输出、数字量输入输出等。
软件部分由工程界面和运行时系统组成。
工程界面用于系统的配置和编程，可以通过图形化界面直观地进行参数设置和逻辑设计。
运行时系统则负责实际的控制运行，将编程的逻辑转化为对硬件的控制命令。
1.高性能：BECKHOFF技术原理基于PC控制平台，通过充分利用PC 的计算能力和存储能力，可以实现复杂的控制算法和数据处理任务。
2.高可靠性：BECKHOFF技术原理采用分布式控制的思想，将控制任务分散到各个节点上，避免单一故障点。
同时，实时以太网的通信机制可以确保数据的可靠传输和同步。
3.灵活可扩展：BECKHOFF技术原理的硬件部分可以通过模块化的方式进行配置，可以根据实际需求自由选择所需的I/O模块和功能模块。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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服务器
服务器
局域网
PC控制
PC控制
PC控制
PC 工作站
服务工程师
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
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
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
PC- 控制
PC用作传统PLC
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
新自动化结构: 工业PC 作控制系统
Title page
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
Windows NT 和 HMI 程序
PLC 周期
PLC 周期
程序运算
t
程序运算
程序运算
读输入
读输入
写输出
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
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
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
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
32 \
...
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
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
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
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
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
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
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.
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
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
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
• • • •
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
远程网
ISDN, 调制解调器, 互联网 ISDN, 调制解调器, 互联网 客户工程师
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
服务器
服务器
PC 工作站
无线局域网诊断 用笔记本电脑
无线 局域网
局域网
视频 监视
PC控制
视频 监视
PC控制
视频 监视
PC控制
视频 监视
PC 工作站
服务工程师
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
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