一套機床控制系統可以由Beckhoff公司的4部分單元來完成：TwinCAT（PLC和NC）軟件、工業PC、Beckhoff的Lightbus和總線智能端子。其核心是實時的TwinCAT軟件。

Koch 公司是一家專業生產包裝機械的廠家，他們的中大型機械，由于使用了Beckhoff的控制軟件TwinCAT，性價比大大提高。該公司主設計師Heinrich Hornberger說：“它完成了PLC和NC（數控）的復雜任務。這就是PC-based——通過一個PC處理器來負責管理工作，代替了傳統控制用的高昂控制設備。”Hornberger舉了一個令他非常滿意的應用實例，他說：“我們為VARTA公司制造的一條流水線，是信號燈/手電筒和電池的發泡生產線，所有的控制由Beckhoff 的TwinCAT來完成。”

TwinCAT使設計簡單化

一套機床控制系統可以由Beckhoff公司的4部分單元來完成：TwinCAT（PLC和NC）軟件、工業PC、Beckhoff的Lightbus和總線智能端子。其核心是實時的TwinCAT軟件。Heinrich Hornberger先生指出了與傳統的PLC相比，TwinCAT的主要優點為：“以前每個客戶訂購我們的產品，都提出一些自己的要求，總希望在他們的機器上有一些特殊的控制功能。在這種情況下，我們首先要知道他們需要什么，然后才能著手設計。尤其一些海外客戶，希望所購買的機器能符合自己的國情。于是就導致這樣一個事實，即使對同樣型號的設備，Koch公司的開發者也需要針對不同要求進行修改（硬件和軟件），工作量非常大，所以迫切需要一個強大的解決方案，必須使原來需要15臺以上PLC來解決的問題簡單化，這是著手設計時要牢記的一點。正是在這種情況下，工程師決定采用Beckhoff的基于PC的解決方案。隨著Windows NT操作系統的功能不斷強大和高性能的奔騰處理器的問世，如今Koch公司已采用軟PLC/NC來代替傳統的PLC硬件和NC硬件。機床的多軸控制均由TwinCAT來完成，能針對包裝機械的工藝，精確定位。”

圖1 包裝機械的生產商德國Koch公司使用Beckhoff （德國倍福）公司基于PC的自動化解決方案，采用了Beckhoff 的軟PLC/NC TwinCAT軟件，總線端子，快速總線光導總線及工業PC用于VARTA的手電筒包裝線

調試時間大大縮短

“即使知道了怎樣編程，也不能總是重復，”Heinrich Hornberger說，“我們在機床設備控制系統的設計方面盡可能地持續按照同一個方式進行。盡管我們有了一個標準化、可長時間使用的操作平臺（該平臺至少允許我們設計一個標準的接口），但是將來的控制技術總是在變化的。”

由于有了TwinCAT，Koch 公司可以在原來的編程模塊上針對新機型進行修改。通過這個方式，可以節約大量的人力物力。Koch公司選用了Beckhoff的PC控制方案，這樣工程師就沒必要經常針對不同的PLC反復編程。現場信號通過分散的總線智能端子和Beckhoff的Lightbus傳給IPC，TwinCAT實時地把控制命令傳給執行器。

無需擴展卡，實現Windows實時

Beckhoff 控制軟件也可以讓機器與外界進行通信，實現遠程維護，當然Koch公司的包裝機械也不例外。制造商可以通過ISDN或Modem為客戶提供服務，只要使用Symatec遠程控制軟件就可以進行。另一個非常有意義的特點是，通過以太網卡就可以融入公司網絡。工程師可以坐在辦公室里對機器進行控制和訪問。機器的故障和操作信息以報表的形式傳到工控機，然后以Excel電子表格的形式連接和計算。吸引Koch公司工程師的另外一個優點是，TwinCAT的編程方式是基于IEC61131-3的標準。

這樣就保證了最起碼的標準和工業控制的兼容性。用TwinCAT軟件完成一個工程的編程工作，所有的編程語言都可以使用。Hornberger先生也承認，與傳統的PLC編程方式相比，在Windows系統下進行編程和技術支持使成本有所提高，但是，Windows系統的廣泛應用以及那些業已存在的技術和訣竅有利于發展微軟系統技術。

Koch公司的操作單元也在很大程度上得到簡化：在監控器上，只需圖形接口就能完成徹底的可視化監控。一臺機器的畫面，通過獨立的站可以直接顯示。Karl Saile工程師在Koch公司負責技術文件工作。他說，在操作人員面前有一張機器的圖片，以前需要在紙上尋找的所有東西，如今在屏幕上一目了然。系統以文本形式報告故障信息，并很快以圖片的形式顯示故障點。操作工可直接在屏幕上選擇最重要的安裝工位和閥門島，根據圖形提供的信息，快速確定故障點，用手指在觸摸屏上控制單個的閥門。

當然，工廠規模越大，上面提到的簡單化方案越能顯示它在節約成本方面的重要性，因為它可以取代更多的硬件PLC和硬件NC。不過目前PC控制還不能對很小的機器提供廉價的方案，Hornberger 說：“在這種情況下，我們希望使用Windows CE或內嵌式NT系統。”

Koch 公司非常信賴Beckhoff的數據傳輸技術。Lightbus（光導總線）是以光纖為介質的一種現場總線，總線端子則是作為I/O的接口。Hornberger先生如是說：“以前我們必須用導線把PLC和NC控制信號并行連接到軸上，而現在采用了Beckhoff的總線端子后，我們可以把光導總線站點放在設備的任何一個地方，傳遞各種信號。”Koch公司采用總線端子的目的主要是連接分散的信號。一般的總線生產廠家，一個站只有8點、16點或者32點的端子模塊，所以不夠靈活。而Beckhoff總線端子安裝在導軌上，根據具體工藝需要和信號類型自由組合。因此，外圍設備對實現標準化生產也起到了相當的作用。支持多種現場總線的Beckhoff 耦合器通過總線把信號傳到PC機里。

圖2 人機界面通過Beckhoff 的控制面板實現，這個面板是安裝于遠離控制PC65m處

獨立的總線端子使接線靈活方便

在實際應用中，總線端子有方便接線的優點，它可以在現場設備和機器上直接接線。需要時，只需插入一塊總線端子，與控制器的數據交換就很容易地建立起來了。Heinrich Hornberger 說道：“如果在一條生產線上運行不同協議的總線，比如要和另一臺機器建立通信，只要加上一個匹配的總線耦合器，整個工廠就運行起來了。”但Koch公司沒必要采用不同的總線連接方式。無論用什么信號、模擬量、數字量或者PC機上的RS232接口，都能連接到各種開放式總線系統中。而以前要達到這樣的目的，必須通過電纜做并行連接。

圖3 使用Beckhoff總線端子保證了Koch包裝機內部大間隔尺度分布式安裝簡單且靈活的布線

據Hornberger稱，Beckhoff的Lightbus 通過光纖傳輸數據，相對于標準的通信電纜還有其他的優點。他這樣解釋道：“平時，采用銅質電纜傳輸，我們有時必須要考慮干擾問題，例如屏蔽線的正確安放，插頭的松動等，而Lightbus就沒有這個問題。”

光纖電纜很容易鋪設，而且不會有什么問題。一旦安置好，Lightbus就開始工作。

Hornberger強調了Beckhoff解決方案的優點：“對故障的搜索經常只是在電纜傳輸的開始階段。”此外，對于Lightbus來說，在現場做長距離的信號傳輸也不成問題。

生產線上各個工位之間的不同電位將不會產生不良影響，當分布式站點之間的距離為300m以內時，所有的信號可以2.5Mb/s的速率傳輸，并且可滿足用戶所期望的強度。

MM《現代制造》雜志(e