TwinCAT 3應用擴展

TwinCAT 3體系結構

• 支持所有主流現(xiàn)場總線

• 支持IEC61131、C/C 、MATLAB(R)/Simulink(R)

• 支持運動控制：包括PTP和CNC

• 支持TwinSAFE配置

• 支持科技自動化：機器人技術、測量技術、狀態(tài)監(jiān)測

TwinCAT 3軟件工程

• 僅需一個工具—Microsoft Visual Studio(R)

• 集成：IEC61131—自動化領域全球標準

• 集成：C/C —IT領域全球標準

• 集成：TwinCAT系統(tǒng)管理器—國際知名配置工具

• 可鏈接至Matlab(R)/Simulink(R)科學計算領域全球標準

• 可使用其他工具擴展：編輯器，編譯器

• TwinCAT 2 項目可遷移至TwinCAT 3

• TwinCAT3 模塊：標準編程框架

• 將.NET編程語言用于非實時應用程序(例如HMI)

TwinCAT 3運行時間

• IEC61131、C/C 、MATLAB(R)/Simulink(R)對象在同一個實時內(nèi)核中

• 集成TwinSAFE Runtime

• 擴展了實時功能：周期時間最短50 μs，低抖動

• 性能更強：支持多核CPU

• 面向未來：支持64位操作系統(tǒng)

• 僅需一個軟件即可實現(xiàn)編程和配置

• 集成于 Visual Studio?

• 自由選擇編程語言

• 支持 IEC 61131-3 面向?qū)ο蟮臄U展功能

• 使用 C/C 作為實時應用程序的編程語言

• 可鏈接至 Matlab?/Simulink?

• 開放的接口可以兼容現(xiàn)有工具和擴展新功能

• 自由的實時內(nèi)核配置環(huán)境

• 動態(tài)支持多核和 64 位操作系統(tǒng)

• 可遷移 TwinCAT 2 項目到 TwinCAT 3

在軟件方面，TwinCAT（The Windows Control and Automation Technology，基于Windows的控制和自動化技術）自動化軟件是控制系統(tǒng)的核心部分。TwinCAT 軟件系統(tǒng)可將任何一個基于PC 的系統(tǒng)轉換為一個帶多PLC、NC、CNC 和機器人實時操作系統(tǒng)的實時控制系統(tǒng)。TwinCAT 3 是TwinCAT 2 進一步發(fā)展的產(chǎn)物。

TwinCAT 3 為工程技術開辟了一條新的道路，并通過添加很多功能對實時內(nèi)核進行擴展。工程環(huán)境完全集成在微軟的Visual Studio框架中，除了系統(tǒng)配置、運動控制、I/O和IEC61131 PLC編程語言之外，還可以進行編程和調(diào)試。

使用這些編程語言能夠創(chuàng)建可以在TwinCAT 3 實時內(nèi)核中執(zhí)行的模塊。能夠執(zhí)行的模塊數(shù)量幾乎無限。TwinCAT 3中的任務數(shù)量也得到了顯著提升。TwinCAT 3 實時內(nèi)核環(huán)境使得模塊能夠裝載到一個多核處理器的不同核上。

TC1000|TC3 ADS：TwinCAT自動化設備規(guī)范（ADS）是獨立于介質(zhì)的協(xié)議，用于讀寫數(shù)據(jù)以及在TwinCAT內(nèi)進行指令傳輸。ADS路由可提供用于通訊鏈。ADS客戶端在網(wǎng)絡中可通過ADS與TwinCAT控制器連接。

TC1100|TC3 I/O：使用TwinCAT I/O 可以在過程映像中通過不同的現(xiàn)場總線采集循環(huán)數(shù)據(jù)。循環(huán)任務驅(qū)動相應的現(xiàn)場總線。不同的現(xiàn)場總線能夠在同一個CPU上用不同的周期時間運行。應用可以直接訪問過程映像。現(xiàn)場總線和過程映像在TwinCAT工程環(huán)境中配置。

TC1200|TC3 PLC：TwinCAT PLC在一臺CPU上采用IEC61131-3（第三版）國際標準實現(xiàn)一個或多個PLC。標準中所規(guī)定的所有編程語言都可用于編程。各種方便的調(diào)試選項是的故障查找和調(diào)試更加簡單易行?？梢噪S時在線修改程序，即在PLC正在運行時。所有變量都通過ADS用符號的方式提供，并可在合適的客戶端中讀寫。

TC1300|TC3 C ：TwinCAT 3 C 實時內(nèi)核環(huán)境能夠執(zhí)行用C 編寫的實時模塊。各種方便的調(diào)試選項使得故障查找和調(diào)試更加簡單易行。在PLC正在運行時，可以隨時在線修改程序。所有變量都通過ADS用符號的方式提供，并可在合適的客戶端中讀寫。

目錄

序

前言

第1章系統(tǒng)概述

11TwinCAT軟件介紹

12TwinCAT控制器的原理

13TwinCAT 3的運行機制

14選型設計

141控制器

142系統(tǒng)擴展模塊

143I/O系統(tǒng)

15安裝和接線

第2章TwinCAT PLC編程入門

21在編程PC上安裝TwinCAT開發(fā)環(huán)境

22初步認識開發(fā)環(huán)境

23獲取和注冊正版授權

231試用版授權的獲得

232完整版授權的激活方式

233常見問題

24添加路由（Add ADS Router）

241網(wǎng)線連接

242設置控制器的IP地址

243配置NetID

244添加ADS路由

245手動添加ADS路由（可選）

246常見問題

25開發(fā)第一個PLC項目

26設置開機自啟動

27下載、上傳和比較

271PLC程序的下載、上傳和比較

272TwinCAT項目的下載、上傳和比較

28附加資料

281常見問題

282TwinCAT 2 PLC編程入門

第3章TwinCAT 3開發(fā)環(huán)境的深入介紹

31基礎知識

311英文幫助系統(tǒng)中的基礎知識

312中文幫助的資料

32變量聲明

321變量聲明的基本語法

322變量類型

323變量地址

324變量聲明中的賦初值

325自動分配I/O地址

326變量的屬性

327PLC之外的全局數(shù)據(jù)類型

328PLC變量的刷新周期

33編程語言和新增功能

331ST中增加了Continue和Jump語句

332TwinCAT 3新增的指令

333UML編程

334指針和枚舉的新增功能

335通過程序注釋實現(xiàn)特殊功能

336隱藏內(nèi)部變量

337引用全局變量是否需要命名空間

34診斷和調(diào)試功能

341兼容TC2的Watch window

342兼容TC2的Watch List

343常見問題

35任務和程序

351PLC程序下的多個Task

352關于Task的其他提示

36隱含的變量和函數(shù)

361TwinCAT_SystemInfoVarList

362除零溢出及指針校驗

363隱含的函數(shù)

37兼容TC2的功能

371多語言混合編程（Action）

372可供使用的操作符、函數(shù)和功能塊

373數(shù)組和指針

374添加EtherCAT 第三方從站設備

38附加資料

381常見問題

382TwinCAT 2開發(fā)環(huán)境深入介紹

第4章TwinCAT 3擴展功能

41庫文件

411引用Beckhoff Automation GmbH的庫

412自定義庫文件以及升級TC2的Library

413引用第三方的庫文件

414用Placeholder區(qū)分版本

415庫文件版本升級

42Measurement和TC3 Scope View

421概述

422TC3 Scope View的安裝

423基本操作

424Scope常用功能

425Scope Array Project

426光標測量Cursor

427把Scope View控件集成到高級語言

428常見問題

43程序歸檔

431概述

432TwinCAT項目的存儲路徑

433TwinCAT項目打包和解包

434PLC程序的打包和解包

435PLC程序組件的導出和導入

436I/O配置的導入和導出

437Measurement項目的存儲路徑

438歸檔文件的后綴名列表

44程序加密及OEM授權

441概述

442獲取授權管理證書

443項目程序加密

444OEM項目授權

45開發(fā)環(huán)境的版本兼容

451開發(fā)PC為不同版本的控制器開發(fā)程序

452低版本的程序如何運行在高版本的控制器上

453關于版本升級的建議

46從TwinCAT 2到TwinCAT 3

461概述

462TC2轉換TC3的解決方案

463常見問題

第5章控制器硬件、操作系統(tǒng)和UPS

51概述

52Windows CE操作系統(tǒng)

521英文幫助文檔

522Web配置和診斷

523系統(tǒng)備份和還原

524遠程桌面連接

525中文語言包的安裝

526CE系統(tǒng)與編程PC的文件交換

527顯示器分辨率設置及屏幕校準

53Windows Standard操作系統(tǒng)

531系統(tǒng)備份和還原

532遠程桌面連接

533Standard系統(tǒng)中文語言包的安裝

534操作系統(tǒng)寫保護

535經(jīng)共享文件夾與PC交換文件

536顯示器分辨率設置及屏幕校準

54UPS硬件

541UPS及電池

542CX5xxx及CX8xxx上集成的1s UPS

55常見問題

第6章面向?qū)ο缶幊?

61概述

611什么是面向?qū)ο缶幊?

612關鍵名詞：Method和Property

613關鍵名詞：Function Block和Interface

614關鍵動詞：Extend

615關鍵代詞：This和Super

616面向?qū)ο缶幊痰?個用法

62簡單的示例

621建立一個帶Method和Property的FB

622建立一個FB的擴展FB（Extend）

623建立一個Interface并實現(xiàn)（Implement）

63示例：NC軸控的FB

631用Interface和FB建立一個NC軸對象

632在前例基礎上增加一些Method

633重構尋參的Method“M_Home”

64常見問題

第7章C 編程

71C 編程環(huán)境的安裝

711安裝C 編程環(huán)境的最新幫助

712安裝示例：Windows 7 32位和VS2013

72實現(xiàn)C 項目模板

73TC3的C 編程常用操作

731編輯Class并添加自定義函數(shù)

732發(fā)布自己的代碼

733C 模塊的引用

734功能拓展

74常用功能的實現(xiàn)方法

741定義C/C 項目的數(shù)據(jù)區(qū)域

742發(fā)布和引用帶Interface的C 模塊

743C 程序的調(diào)試和診斷

75集成客戶C/C 代碼時的幾點說明

751哪些代碼可以集成

752集成C 代碼步驟

753TC3中的C 支持的功能

754TC3中的C 不支持的功能

755TC3中的C 需要替換實現(xiàn)的功能

76常見問題

761VS2013中打開低版本例程

762使用C語言編程

第8章數(shù)據(jù)存儲、配方和文件處理

81概述

811TwinCAT PLC保存數(shù)據(jù)的機制

812保存數(shù)據(jù)的類型和適用方法

82掉電保持數(shù)據(jù)

821用Persistent變量實現(xiàn)掉電保持

822用NOVRAM區(qū)實現(xiàn)變量的掉電保持

83數(shù)據(jù)存儲到文件

831概述

832讀寫二進制文件

833讀寫CSV文件

834讀寫XML文件

84配方功能及文件操作綜合例程

第9章經(jīng)庫文件擴展的功能和算法

91TwinCAT 3提供的所有庫

911免費使用的庫

912需要購買TF授權的庫

913配合特殊硬件使用的庫

92TcTempCtrllib溫控庫

93TcPlcControllerToolbox

931控制類

932濾波類

933PWM輸出

934SetpointGeneration

94TcUtilitylib

941調(diào)用Windows的功能

942讀取IP地址和修改注冊表

943啟動和停止應用程序

944內(nèi)存操作

945調(diào)用TwinCAT的功能

946BCD碼轉換

第10章I/O系統(tǒng)、EtherCAT和K-Bus

101TwinCAT I/O系統(tǒng)綜述

1011TwinCAT支持的I/O Device匯總

1012倍?？刂破鞯腎/O系統(tǒng)

1013用高級語言直接控制TwinCAT I/O

102EtherCAT與E-bus

103EtherCAT從站設備基本操作

1031概述

1032配置過程數(shù)據(jù)（Process Data）

1033讀寫EtherCAT從站的參數(shù)

1034EtherCAT從站設備描述文件XML

1035經(jīng)由EoE進行從站設備調(diào)試

1036EtherCAT從站的版本兼容性和升級Firmware

104EtherCAT的診斷和狀態(tài)控制

1041EtherCAT診斷

1042EtherCAT狀態(tài)切換

105EtherCAT的網(wǎng)絡配置和優(yōu)化

1051EtherCAT主站配置和同步單元設置

1052星形拓撲和熱連接

1053環(huán)形拓撲和網(wǎng)絡冗余

106KL模塊

1061KL模塊的過程數(shù)據(jù)（Process Data）

1062KL模塊的參數(shù)設置

1063KL模塊的錯誤診斷和恢復

107常見問題

第11章TwinCAT控制系統(tǒng)之間的通信

111概述

112ADS通信協(xié)議

1121ADS協(xié)議簡介

1122ADS設備的數(shù)據(jù)訪問

1123從PLC程序?qū)崿F(xiàn)ADS 通信

1124從高級語言實現(xiàn)ADS 通信

113EAP和Realtime EtherNet

1131概述

1132EAP及RT EtherNet通信的配置

114EtherCAT Slave

115EtherCAT橋接模塊EL669x的使用

1151適用范圍

1152數(shù)據(jù)交換的配置步驟

1153時鐘同步的配置步驟

第12章Modbus、RS232/485及TCP/IP通信

121TwinCAT串口通信

1211配置通信接口

1212編寫PLC代碼或者引用Demo程序

1213調(diào)試Demo程序

1214常見問題

122TwinCAT Modbus RTU通信

1221作為Modbus RTU Slave與觸摸屏通信

1222作為Modbus RTU Master與溫控表通信

123TwinCAT TCP/IP通信

1231概述

1232TCP/IP通信的Demo程序

1233自己編寫TCP/IP通信的程序

1234常見問題

124TwinCAT Modbus TCP 通信

1241概述

1242TC2 PLC作為Server的Demo

1243TC2 PLC作為Client的Demo

125TC3串口通信和TCP/IP通信與TC2的異同

1251TC3版本的通信例程

1252TC2與TC3串口通信的區(qū)別

1253TC3下的TCP/IP通信例程Demo

126TCP/UDP Realtime

第13章TwinCAT與現(xiàn)場總線及工業(yè)以太網(wǎng)設備通信

131TwinCAT支持的現(xiàn)場總線接口

1311TwinCAT作為主站

1312TwinCAT作為從站

132PROFINET Master

1321PROFINET簡介

1322TwinCAT做PROFINET主站配置

1323添加PROFINET從站和設置參數(shù)

133PROFINET Slave

1331PROFINET從站的通信組件

1332TwinCAT做PROFINET從站的配置步驟

134EtherNet/IP Master

1341EtherNet/IP 技術介紹

1342倍福的EtherNet/IP通信組件

1343倍福的EtherNet/IP主站配置步驟

1344常見問題

135EtherNet/IP Slave

1351EtherNet/IP從站通信組件

1352TwinCAT作為EtherNet/IP從站的配置步驟

1353在第三方EtherNet/IP主站配置倍?？刂破?

136CANopen Master

1361CANopen總線簡介

1362CANopen通信調(diào)試

1363配置從站的PDO

1364PDO的通信參數(shù)

1365修改CANopen從站的CoB對象字

1366CANopen總線診斷

1367常見問題

137CANopen Slave

1371CANopen Slave的通信組件和EDS文件

1372TwinCAT中的設置

1373CANopen主站側（第三方 PLC）的設置

138CAN20通信

1381背景介紹

1382TwinCAT實現(xiàn)CAN20通信的配置

1383分析CAN Interface

1384常見問題

1385通過CAN20訪問BK51xx耦合器

1386CANopen Node通信

139PROFIBUS-DP Master

1391總線簡介

1392PROFIBUS-DP主站的通信組件

1393倍福的PROFIBUS-DP主站配置步驟

1310PROFIBUS-DP Slave

13101DP從站通信的組件和GSD文件

13102TwinCAT中的設置

13103PROFIBUS-DP主站側的設置

13104EL6731-0010的診斷

1311PROFINET耦合器

13111概述

13112通信測試

13113常見問題

1312EtherNet/IP耦合器

1313DeviceNet Master

13131DeviceNet主站的通信組件

13132倍福的DeviceNet主站配置步驟

1314DeviceNet Slave

13141DeviceNet從站的通信組件

13142TwinCAT作為DeviceNet Slave的配置

13143EL6752-0010的診斷

1315常見問題

第14章TwinCAT連接HMI和數(shù)據(jù)庫

141概述

142經(jīng)ADS與觸摸屏通信

143經(jīng)ADS與上位組態(tài)軟件通信

144用高級語言開發(fā)HMI

145OPC通信

1451原理介紹

1452OPC DA的使用方法

1453OPC UA的使用方法

1454常見問題

146TwinCAT PLC連接企業(yè)數(shù)據(jù)庫

1461概述

1462TwinCAT Database Server的安裝和配置

1463從PLC調(diào)用功能塊訪問數(shù)據(jù)庫

1464例程

147TwinCAT 3 PLC HMI

1471畫面編輯

1472常用功能的實現(xiàn)

1473中文顯示、多語言切換和圖片顯示

1474安裝、授權和全屏運行

148組態(tài)軟件TwinCAT HMI

1481功能介紹

1482使用特點

第15章倍福先進技術介紹

151MATLAB/Simulink

152集成機器視覺Tc Vision

153Automation Interface

154IoT技術

附錄 2100433B

《TwinCAT 3.1 從入門到精通》旨在為TwinCAT控制系統(tǒng)的用戶提供系統(tǒng)全面的指引。內(nèi)容包括TwinCAT軟件原理和架構、選型安裝、基本配置和編程、TwinCAT 3 C 編程、文件和配方操作，以及通過Library提供的常用功能等。本書還深入講解了倍福（Beckhoff）公司的I/O系統(tǒng)和EtherCAT總線的配置、診斷和優(yōu)化，以及TwinCAT控制系統(tǒng)之間、與第三方控制系統(tǒng)和總線設備之間、與HMI和數(shù)據(jù)庫之間的各種通信協(xié)議和配置方法。*后針對高端用戶簡單介紹了MATLAB/Simulink組件、機器視覺TwinCAT Vision、自動化編程接口TwinCAT Automation Interface，以及用于物聯(lián)網(wǎng)的插件TwinCAT IoT。

本書包含83個配套文檔，這些配套文檔會持續(xù)豐富和完善，并匯總保存在倍福虛擬學院網(wǎng)站。

本書可作為使用TwinCAT 進行項目開發(fā)的工程技術人員的參考書，也可以作為PLCopen標準化編程的實踐輔助資料。