February 2, 2016

Что такое TwinCAT?

Часто встречающийся вопрос: «Я прочитал про вас в …, но я так и не понял… что такое TwinCAT? Что нужно… могу ли я… а можно вместо этого… сколько стоит…». Далее краткое введение в оборудование Бекхофф и систему TwinCAT.


Компактные контроллеры


Компактные контроллеры (Embedded PC, серия «CX») – это полноценные персональные компьютеры с операционной системой Windows, но в компактном корпусе и с возможностью установить на дин-рейку.

Операционная система предустанавливается на заводе-изготовителе. Это может быть как обычная, десктоп версия Windows Embedded XP, Standard 7, так и компактная версия Windows CE 5, 6, Compact 7.

Операционная система может быть заменена на другую, иными словами, контроллер может быть "перепрошит". За исключением младших серий контроллеров, процедура перепрошивки сводится к распаковке содержимого архива на флеш-карту контроллера.

Какую ОС выбрать? Если вам не требуются возможности десктоп Windows (XP, 7, Standart и т. п.) – выбирайте Windows CE (Compact): по крайней мере она быстрее загружается.

Версия TwinCAT также предустанавливается на заводе и может быть выбрана при заказе. Необходимо внимательно формировать заказной номер контроллера, либо обратиться за помощью в региональный центр Бекхофф.

Несмотря на свою компактность, эти контроллеры – полноценные персональные компьютеры, вплоть до ПК с многоядерными процессорами класса Intel Core-i7. Аналогично персональному ПК на них можно запустить базу данных, Word, Excel, интернет-браузер, воспроизведение мультимедиа и одновременно использовать возможности промышленного контроллера.


Промышленные ПК


Промышленные ПК (Industrial PC, серия «C») – полноценные персональные компьютеры в промышленном исполнении. Могут быть как совмещены с графической сенсорной панелью (Panel PC), так и выполнены отдельно, в виде небольшого блока "кирпича" (Control cabinet Industrial PC).

«Panel PC» могут быть как встраиваемые – «built-in Panel PC», так и на штанге - «Panel PC with mounting arm».

Иногда может потребоваться самостоятельная установка и конфигурирование операционной системы, драйверов и системы TwinCAT. По крайней мере, разработчику необходимо быть готовому к тому, что пром. ПК придет "голый".


Графические сенсорные панели


Серия «CP» (Control Panel). По сути, представляют собой обычные мониторы в промышленном исполнении с сенсорным мультитач-управлением. Подключаются к контроллеру через DVI- и USB интерфейсы.

Специальные накладки с дополнительными кнопками, сенсорными трекпадами, USВ-разъемами и пр., позволяют организовать специализированный пульт управления. Например, для управления ЧПУ-станком.

Для увеличения расстояния "панель" – контроллер существуют специальные конвертеры-преобразователи. Специальный программный пакет CP-Link позволяет размножать изображение или строить различные системы вида «много дисплеев – один контроллер».


Модули расширения


Серии «EL», «ES». Модули (EtherCAT Terminal) ввода/вывода сигналов в/из контроллер. Серия «ES» имеет съемную верхнюю панель для удобства монтажа, но увеличивается количество контактных сопряжений.

Кроме модулей перечисленных в статье Физические интерфейсы и модули расширения, существуют специальные защищенные модули для ввода/вывода в полевых условиях (Fieldbus box, серии «EP», «EQ» - сталь, «ER» - цинк-анодированные).


Коплеры


Коплеры (серия «EK») предназначены для упаковки модулей расширения в точки сбора сигналов с последующим объединением коплеров в единую шину. Коплеры могут находиться друг от друга на значительном расстоянии и как следствие позволяют значительно увеличить длину шины.


Сервоусилители


Сервоусилители (серия «AX») для частотного регулирования и управления электродвигателями. Одно- и двухканальные. Данные сервоусилители не имеют встроенной памяти и логических устройств. Они работают только под управлением контроллеров. Из-за этого существуют повышенные требования к быстродействию и производительности контроллера в зависимости от количества «осей» управления, точности, реакции и т. п.

Для подбора комплектации обратитесь в региональную тех. поддержку (см. Disclaimer в подвале блога).


Что такое TwinCAT


TwinCAT – Total Windows Control and Automation Technology (англ.). Технология автоматизации и управления для операционной системы Microsoft Windows. Программно-аппаратный комплекс — набор технических и программных средств, работающих совместно для выполнения одной или нескольких сходных задач автоматизации.

TwinCAT работает только под операционной системой Microsoft Windows (XP, 7, 8, 8.1, 10). Непосредственный запуск TwinCAT из-под Linux, Unix, MacOS – невозможен, но можно запустить из виртуальной машины, не забывая что комплекс программно-аппаратный, т. е. существуют определенные аппаратные требования.


Зачем нужен TwinCAT


Если оставить в стороне вопросы аппаратной части (временно), TwinCAT – это набор программных средств изменяющих операционную систему Windows таким образом, что она превращается в операционную систему реального времени, подходящую для промышленной автоматизации. В то же время, персональный компьютер, на котором эта ОС выполняется, превращается в полноценный промышленный контроллер.

Как итог, разработчик и пользователь получают два устройства в одном: на одном и том же персональном компьютере могут одновременно работать как обычные программы (Word, Excel, Photoshop), так и программы, управляющие технологическим процессом. Еще проще: компьютер один, но благодаря TwinCAT одновременно получается персональный компьютер + промышленный контроллер.

Верно и обратное – промышленный контроллер с TwinCAT на борту, может работать как обычный персональный компьютер, выполняя те же самые действия и программы.

Зачем это нужно? Windows уже предоставляет множество услуг, сервисов и возможностей. Для него уже разработано множество удобных программ; он поддерживает такое количество устройство, какое не доступно для других операционных систем. Этим нужно пользоваться.

Устанавливается TwinCAT точно также как и любая другая обычная программа. Просто после установки, вы получите промышленный контролер, встроенный в ваш персональный компьютер или наоборот.

Удаляется TwinCAT точно также как и другие программы.

Чтобы ПК под управлением Windows мог стать полноценным промышленным контроллер, необходим райнтайм (runtime) – среда реального времени для выполнения программ технологического процесса. Рантайм – одна из основных частей Твинката.


TwinCAT 2


Твинкат бывает TwinCAT 2 и TwinCAT 3 (TwinCAT 3.1 – это то же самое, что Твинкат 3, только новее). Видимо когда-то существовал TwinCAT 1, но про него уже забыли.

Как ни странно, Твинкат 3 не лучше чем Твинкат 2, а второй не лучше, чем третий.
UPD август 2018: TwinCAT 3 лучше, чем TwinCAT 2. Третий твинкат более стабильный и более предсказуемый, меньше ест ресурсов и вообще лучше ими распоряжается.

Второй более стабильный, «отполированный», выдержанный и проверенный временем, о нем больше информации. В третьем больше интересных и полезных возможностей, удобнее и более открытая среда разработки (Microsoft Visual Studio).

В начале 2016 года мы все еще активно используем вторую версию, т. к. в третьей не все готово. UPD: в середине 2018 года мы все больше ругаемся на заморочки TwinCAT 2 и упорно пытаемся переползти на третью версию.

Рантайм второго Твинката работает только под 32-х разрядными операционными системами. Поэтому существует две версии второго Твинката: инженерная и полная.

Полная версия содержит конфигуратор контроллера (System Manager), среду разработки программ контроллера (PLC Control) и рантайм TwinCAT. Эта версия позволяет не только конфигурировать и разрабатывать, но и сделать из ПК разработчика полноценный промышленный контроллер. При условии, что устанавливается на 32-х разрядную версию Windows.

Рантайм полной версии в демо-режиме проработает 30 дней. После этого можно по-прежнему легально и бесплатно пользоваться средствами разработки, но рантайм работать не будет. Впрочем, если переустановить Твинкат, вы получите еще 30 дней.

Инженерная версия (x64 Engineering) позволяет конфигурировать контроллер и разрабатывать программы. Она полностью бесплатна. Эта версия предназначена для 64-х разрядных версий Windows. Не имеет смысла устанавливать эту версию на контроллер. Она целиком и полностью предназначена для установки на компьютер (ноутбук) разработчика, инженера, программиста, наладчика.


TwinCAT 3

  • Единая среда разработки и конфигурирования. Встраивается в Microsoft Visual Studio. Если Visual Studio не установлена, то устанавливается оболочка Visual Studio 2010.
  • Рантайм может работать как в 32-х разрядных, так и в 64-х разрядных системах.
  • Полная версия называется «eXtended Automation Engineering (XAE)». Версия, где есть только рантайм, без среды разработчика называется «eXtended Automation Runtime (XAR)».
  • Система автоматически предложит 7-ми дневный демо-режим, если у вас не хватает каких-либо лицензий. Затем еще 7 дней, и еще, но каждый раз необходимо вводить капчу.
  • Наконец-то появились уровни производительности контроллеров. Стало легче выбирать контроллер под классы задач.


Установка TwinCAT


Компактные контроллеры серии «CX» продаются с предустановленной операционной системой и TwinCAT выбранных вами версий. Поэтому необходимо очень внимательно формировать заказной номер контроллера.

Для промышленных (серия «C») и персональных ПК существует вероятность самостоятельной установки операционной системы, драйверов и TwinCAT.

TwinCAT можно бесплатно загрузить с веб-сайта: http://beckhoff.com/english/download/default.htm

TwinCAT 3 установится полностью автоматически, а для TwinCAT 2 необходимо выполнить несколько дополнительных действий, перечисленных ниже.

Если в процессе установки TwinCAT 2 запросит серийный номер - оставьте поле ввода пустым для установки в 30-ти дневном демо-режиме.

Уровни функционала TwinCAT 2:
  • TwinCAT CP – драйверы для панели управления Windows. 
  • TwinCAT IO – установить драйверы системы ввода/вывода TwinCAT. Для разработчиков использующих протокол ADS. 
  • TwinCAT PLC – полноценная система с возможностью конфигурирования, программирования, а также использования локальной системы как ПЛК. 
  • TwinCAT NC PTP – PLC + цифровое управление движением приводов. 
  • TwinCAT NC I – PLC + NC PTP + система ЧПУ для трехосевых станков. 

Дополнительные функции:
  • TwinCAT IO – поддержка ввода/вывода протокола ADS для различных языков программирования. 
  • TwinCAT Scope View – цифровой осциллограф. 
  • TwinCAT Cam Server – расширенный сервер движения по заданной траектории (кулачковые механизмы). 
  • TwinCAT EDS, GSD Files – файлы словарей для экспорта в другие системы. 
  • TwinCAT Remote Manager – одновременная поддержка нескольких версий TwinCAT на одной локальной системе. 
  • TwinCAT Drive Manager – конфигурирование и работа с сервоусилителями и моторами. 
  • TwinCAT BACnet/IP – поддержка протокола BACnet/IP. 

2 comments

  1. Николай, Ваша подкованность в в данной теме обескураживает. Нужна статья описывающая установку операционной системы в Embedded серию контроллеров.

    ReplyDelete
    Replies
    1. > Образы дисков лежат на ftp.beckhoff.com

      - CE/Compact устанавливается перезаписью содержимого флэшкарты ПЛК.
      - Embedded Desktop устанавливается также как обычные настольные ОС. Затем устанавливаете TwinCAT.
      - Для устаревших серий CX90x0 можно начать c "CX90x0 Update Image": https://infosys.beckhoff.com/content/1033/cx9000_hw/html/cx9000_updateimage.htm

      Delete

Note: Only a member of this blog may post a comment.