■窗口控制和自動化技術(shù)
Beckhoff TwinCAT 軟件系統(tǒng)將任何兼容的PC轉(zhuǎn)換成具有多PLC系統(tǒng)、NC軸控制、編成環(huán)境和操作站的一個實時控制器。TwinCAT 取代了傳統(tǒng)的 PLC 和 NC 控制器以及操作設(shè)備，并具備：
- 開放式的、兼容的 PC 硬件
- 在 Windows NT/2000/XP, 嵌入式 NT/XP 、 CE 中，內(nèi)嵌了 IEC 61131-3 軟 PLC 和軟 NC
- 編程和實時運行系統(tǒng)可選擇為在一臺 PC 上或分開
- 可連接所有的公共現(xiàn)場總線和用于I/O信號的PC接口卡
- 帶用戶接口的數(shù)據(jù)通訊和使用微軟開放式標(biāo)準(zhǔn)程序 (OPC, OCX, DLL 等)

■PC 控制技術(shù): PC 中的 PLC 和 NC
Beckhoff 已經(jīng)實現(xiàn)了用于 PLC 和 NC 軸功能的 PC 控制技術(shù).通過將功能強大的 PLC/NC 軟件和現(xiàn)場總線無關(guān)的 I/O 接口集成到 Windows NT/2000/XP/CE 中,TwinCAT 可構(gòu)成完全開放的和通用的自動化系統(tǒng).

■PC 是控制器
基于 PC 的自動化系統(tǒng)目前已經(jīng)實現(xiàn)用于:
- PLC, 過程控制計算機或用 PC 組合的 NC 控制系統(tǒng)
- 用于 PLC/NC 任務(wù)的帶協(xié)處理器板的工業(yè) PC

■PC 通常不直接分配處理任務(wù). 它通常由附加的處理器完成.而基于純軟件的解決方案是一種新方法,即在單處理器方式下由一個處理器完成所有的自動化任務(wù). 使用具有 PLC/NC 處理器系統(tǒng)屬性的 TwinCAT, 取代了由 PC 軟件處理的 PLC 和 NC 任務(wù).

■現(xiàn)在的自動化系統(tǒng)僅由4個組件構(gòu)成:
- 工業(yè) PC
- 一個用于 I/O 接口的開放式現(xiàn)場總線系統(tǒng)
- 一個用于用戶接口(HMI)的標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng) (Windows NT/2000/XP)
- TwinCAT 控制軟件: IEC 61131-3 PLC 和 NC

■該種方案的優(yōu)越性:
- 程序和數(shù)據(jù)的存儲幾乎沒有限制
- 對自動化任務(wù)的性能可連續(xù)開發(fā)
- 可全部集成到操作系統(tǒng)中
- 需要的組件少
- 系統(tǒng)的可靠性高

■單處理器的解決方案提供了完美的系統(tǒng)性能
軟件 PLC 解決方案的性能大大好于硬件 PLC, 并隨著新的 PC 處理器的出現(xiàn),其性能還會進(jìn)一步提高.

■系統(tǒng)的限制可置之度外
不僅僅是性能, PC 上的系統(tǒng)限制也不復(fù)存在: 程序長度, 標(biāo)志寄存器, 處理器映像大小. 實際上, 這些問題不復(fù)存在. 目前的 32 位 PC 技術(shù)所遇到的實際限制遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的 PLC 設(shè)備所受到的限制小. 這種差距正在擴大: 控制器也在發(fā)展, 這是因為, 標(biāo)準(zhǔn) PC 上運行的軟件, 隨著 PC 性能的增強而增強.

Windows環(huán)境下的控制器和自動化技術(shù)

Beckhoff公司的TwinCAT軟件系統(tǒng)將任何一臺兼容PC機變成具有多個PLC系統(tǒng)、NC軸位控制、編程環(huán)境和操作站的實時控制器。同時，TwinCAT集成了所有Beckhoff 控制器（從高端的工業(yè)PC 控制到嵌入式控制器）的編程環(huán)境。TwinCAT代替了傳統(tǒng)的可編程控制器和NC控制器，同時又有下列操作平臺：
——開放式、兼容的PC硬件
——嵌入在 Windows NT/2000/ XP，NT/ XP Embedded，CE內(nèi)的符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的軟件PLC，軟件NC和軟件CNC。
編程和實時系統(tǒng)可在一臺或多臺PC上運行。
可連接各種通用的現(xiàn)場總線。
支持PC接口
與用戶界面和其它程序的數(shù)據(jù)通信采用開放的微軟標(biāo)準(zhǔn)(OPC,OCX,DLL等)。

TwinCAT結(jié)構(gòu)
TwinCAT 控制系統(tǒng)包括運行控制程序的實時系統(tǒng)，用于編程的開發(fā)環(huán)境，診斷及系統(tǒng)組態(tài)功能。任何Windows程序，比如可視化程序或Of ce程序，都可以通過　Microsoft的接口存取TwinCAT數(shù)據(jù)或執(zhí)行命令。
TwinCAT PLC 自動化軟件的支柱
作為一個純軟件PLC，TwinCAT PLC在一臺PC上最多可擁有4個虛擬的“PLCCPU”，每個PLC CPU最多可運行4個用戶任務(wù)。PLC程序可以由IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)提供的一種或多種語言編寫：
IL(Instruction List指令表)，
LD(Ladder Diagram梯形圖)，
FBD/CFC(Function　Block　Dia¬gram功能塊圖),
SFC(Sequential Function Chart順序功能圖)及
ST(Structured Text　結(jié)構(gòu)化文本)。
TwinCAT PLC的編程環(huán)境和運行系統(tǒng)均在Windows NT/2000/XP操作系統(tǒng)下運行，因而無需添加編程設(shè)備。在CE和運行BX和BC控制器的嵌入式操作系統(tǒng)中，只保留 TwinCAT PLC實時系統(tǒng)。修改程序可以通過與運行系統(tǒng)之間強大的網(wǎng)絡(luò)通訊實現(xiàn)。編程可以通過以下方式實現(xiàn)：

本地
通過 TCP/IP 或 通過現(xiàn)場總線 (BXxxxx 及 BCxxxx)

TwinCAT NC： PC上的運動控制軟件NC由以下幾部分組成：
定位 (生成設(shè)置值及位置控制)
帶NC接口的集成化PLC
用于安裝調(diào)試的運行程序
通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)軸的I/O連接
TwinCAT NC的位置控制器通常是在PC上進(jìn)行運算，它通過現(xiàn)場總線與驅(qū)動器和測量系統(tǒng)循環(huán)地交換數(shù)據(jù)。

TwinCAT NC I 三維軸插補
TwinCAT NC I (I=interpolation/插補)是用于控制電機軸組（每個軸組含2到3個驅(qū)動器）帶插補的直線和循環(huán)軌跡運動的NC系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括編譯器，設(shè)置值生成器及位置控制器。它集成了PLC功能，以此實現(xiàn)電機軸與現(xiàn)場總線之間的連接。

TwinCAT CNC 能滿足最苛刻需求的軟件CNC
TwinCAT CNC在TwinCAT NC I的基礎(chǔ)上增加了傳統(tǒng)的CNC功能：最多可控制32個插補軸，有綜合坐標(biāo)系，可實現(xiàn)運動學(xué)傳輸。部件編程采用符合DIN 66025標(biāo)準(zhǔn)的高級語言擴展。
TwinCAT　CNC最多可運行分布在10個CNC通道上的32個軌跡運動軸和被控主軸，在一個CNC通道中最多可對32個軸進(jìn)行同步插補，甚至可以完成最困難的運動任務(wù)，除了典型的線性、圓形、螺旋線型插補外，Twin¬CAT CNC還可以提供方便的曲線形插
補（基于Akima或B-splines）。實時傳輸可以無障礙實現(xiàn)復(fù)雜的機械運動。

下篇：Beckhoff TwinCAT SOFT PLC（2）